วิทยานิพนธ์นี้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยในโครงการโรงเรียนต้นแบบไม่ปรับอากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ปัจจุบันสภาพภูมิอากาศในประเทศไทยมีความรุนแรงมากขึ้น โดยเฉพาะในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ แนวทางการออกแบบสถาปัตยกรรมยุคใหม่ โดยเฉพาะระบบเปลือกอาคาร ควรมีคุณสมบัติการป้องกันการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่อาคาร และสามารถทำให้อุณหภูมิภายในอาคารลดต่ำลง การออกแบบระบบเปลือกอาคารในส่วนหลังคา นับว่ามีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นพื้นที่รับการแผ่รังสีความร้อนโดยตรงจากดวงอาทิตย์ วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้ เพื่อหาอิทธิพลของตัวแปร ที่มีผลกระทบต่ออุณหภูมิภายในช่องใต้หลังคาและวิเคราะห์ผลนำมาประยุกต์ใช้หาแนวทางในการออกแบบระบบหลังคาเพื่อควบคุมอุณหภูมิภายในอาคารให้เข้าใกล้สภาวะน่าสบายมากที่สุด การวิจัยแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนที่ 1 การหาอิทธิพลของตัวแปร ของระบบหลังคา โดยใช้เซลทดลองเป็นตัวทดสอบ ตัวแปรที่ใช้ในการศึกษา ได้แก่ มวลสารวัสดุมุงหลังคา สีของวัสดุมุงหลังคา มวลสารของฉนวนความร้อน และการใช้การไหลเวียนอากาศภายในระบบหลังคา ขั้นตอนที่ 2 เทคนิคในการออกแบบระบบหลังคา เพื่อลดความรุนแรงของอุณหภูมิจากภายนอกเข้าสู่อาคาร โดยใช้อาคารโรงเรียนต้นแบบภาคตะวันออกเฉียงเหนือย่อมาตราส่วน เป็นอาคารทดลอง และประเมินผล ผลการทดลองในขั้นตอนที่ 1 พบว่าในช่วงเวลากลางวัน วัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารน้อยมีค่าการนำความร้อนสูง และมีค่าการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงคลื่นสั้นสูง ได้แก่วัสดุมุงหลังคาโลหะเคลือบสีดำ ส่งผลให้อุณหภูมิอากาศภายในเซลทดลองสูงกว่าอุณภูมิอากาศภายนอกและสูงกว่าวัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารมาก มีค่าการนำความร้อนต่ำ และมีค่าการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงคลื่นสั้นต่ำ ส่วนในช่วงเวลากลางคืน วัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารน้อย ค่าการนำความร้อนสูง และมีค่าการคายรังสีในช่วงคลื่นยาวสูง ได้แก่วัสดุมุงหลังคาโลหะเคลือบสีที่มีผิวด้าน ส่งผลให้อุณหภูมิในเซลทดลองต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอก และต่ำกว่าอุณหภูมิในเซลทดลองที่ใช้วัสดุมุงหลังคาที่มีมวลสารมาก มีค่าการนำความร้อนต่ำ และมีค่าการคายรังสีในช่วงคลื่นยาวต่ำ นอกจากนี้การใช้การไหลเวียนอากาศใต้หลังคายังส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิภายในเซลทfลอง โดยในช่วงเวลากลางวัน กล่องที่ไม่ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอก มีอุณหภูมิเฉลี่ยภายในกล่องสูงกว่าเซลที่ใช้ในการไหลเวียนอากาศประมาณ 1.8 องศาเซลเซียส ส่วนในช่วงเวลากลางคืน กล่องที่ไม่ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอก มีอุณหภูมิเฉลี่ยภายในเซลต่ำกว่าเซลที่ใช้ในการไหลเวียนอากาศโดยเฉลี่ยประมาณ 2 องศาเซลเซียสและต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอกโดยเฉลี่ยมากกว่า 2 องศาเซลเซียส ขั้นตอนที่ 2นำผลการทดลองจากการทดสอบในชั้นตอนที่ 1 มาประยุกต์ทดสอบในอาคารทดลอง พบว่าการใช้หลังคาโลหะเคลือบสี กับฉนวนมวลสารน้อย ไม่ใช้การไหลเวียนอากาศในช่วงเวลากลางคืนทำให้อุณหภูมิห้องชั้นบนในช่วงเวลากลางคืนต่ำกว่าการใช้หลังคาในระบบทั่วไป กับฉนวนมวลสารน้อย ประมาณ 1.5 องศาเซลเซียส ผลการวิจัยสรุปว่า การออกแบบระบบหลังคาที่สามารถป้องกันการถ่ายเทความร้อนในช่วงเวลากลางวัน และสามารถนำความเย็นจากการคายรังสีความร้อนสู่ท้องฟ้าในเวลากลางคืนที่ผิวหลังคามาใช้ ควรออกแบบระบบหลังคาดังนี้ 1) ใช้หลังคาที่มีมวลสารน้อย มีค่าการนำความร้อนสูง และต้องใช้ร่วมกับระบบฉนวนป้องกันความร้อนที่มีค่าการต้านทานความร้อนสูงเพียงพอเพื่อป้องกันความร้อนจากผิวหลังคาเข้าสู่อาคาร 2) ระบบฉนวนป้องกันความร้อนต้องมีมวลสารน้อย เพื่อลดการสะสมความร้อนในช่วงเวลากลางคืน 3) เลือกวัสดุหลังคาที่มีค่าการคายรังสีในช่วงคลื่นยาวสูง 4) ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอกในเวลากลางวัน และไม่ใช้การไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาจากภายนอกในเวลากลางคืนเพื่อสะสมความเย็นที่เกิดขึ้น 5) ช่องอากาศใต้หลังคา และระบบท่อระบายอากาศ ในระบบหลังคาควรมีความฝืดน้อยที่สุด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไหลเวียนอากาศใต้ช่องหลังคาการออกแบบหลังคารูปแบบนี้ เป็นแนวทางหนึ่งในการออกแบบอาคารประหยัดพลังงานด้วยระบบธรรมชาติที่เหมาะสมกับภูมิอากาศของประเทศไทย