השימוש בפאבות הרהורים ומשטחים כדי להפחית את בניית עומסי קירור

הבנת אפקט החום העירוני

ערים ברחבי העולם חווים תופעה ידועה בשם האי החום העירוני (UHI) אפקט, שבו אזורי הצטברות הופכים חמים משמעותית מהסביבה הכפרית שלהם.ההבדל בטמפרטורה זה יכול להגיע 3-5 ° C (5-9 ° F) במהלך היום ועד 12 מעלות צלזיוס (2 ° F) בלילה.נהג הראשי הוא החלפת גלי חום טבעיים, חד-משמעיים, וצמחו על פני השטח עם חומרים כהים, כמו קירור, כמו קירור חומרים אלה, ומגום, כמו גם חומרים.

סלולים הרהורים ומשטחים - לעתים קרובות נקראות סלולים מגניבים וגגות מגניבות - מול אסטרטגיה פסיבית, יעילה עלות-חסכונית לדלפק UHI. על ידי הגדלת albedo (reflectivity) של משטחים עירוניים, פחות אנרגיה סולארית נספגת, מובילה לטמפרטורות פני השטח נמוכות יותר וצמצום העברת חום לאוויר שמסביב.

מדע אלבדו ומשטחי מגניב

Albedo הוא המדד ליכולת של פני השטח לשקף קרינה סולארית.זה נע בין 0 (לא השתקפות, שחור מושלם) ל 1 (השתקפות פנימית) סטנדרטית של ריצוף אלאלט יש albedo של בערך 0.05-0.10, כלומר הוא סופג 90-95% של אור השמש המתיחה. לעומת זאת, סוללה לבן או בהיר יכול להשיג אלפאדה של 0.30-0.6.

כאשר השמש מחלחלת אל פני השטח, האנרגיה הנספסת מעלה את הטמפרטורה. A פני השטח עם SR גבוה נשאר קריר יותר.עבור גג כהה טיפוסי או סוללה, טמפרטורות פני השטח יכולות לעלות על 60–70 מעלות צלזיוס (140-158 ° F) על אחר הצהריים קיץ, בעוד גג לבן מגניב עשוי להישאר מתחת 40 מעלות צלזיוס (CBR) באופן ישיר להפחית את השפעת החום לתוך מבנים, להפחית את הביקוש למיזוג אווירי אוויר.

התפקיד של האמטנס הירומל

בעוד SR הוא קריטי, פולטות תרמיות גם משנה.משטח שהוא מאוד רפלקטיבי אבל גרוע עדיין יכול לשמור חום ו re-radiate זה.רוב חומרי סללאמנט מגניבים להשתמש ציפויים עתיר דיוק גבוה (למשל, IR-reflective פיגמנטים) כדי לקרינה של חום נספג במהירות, במיוחד בלילה.

סוגים של פאפיות רפלקטיביות ומשטחים

סלולים רפלקטיביים נופלים לקטגוריות שונות, כל אחד עם יתרונות נפרדים ומסחריים.הבחירה תלויה בתקציב, עומס תנועה, אקלים ומטרות אסתטיות.

High-Albedo Aggregates ו- Concrete

צנצפים בצבע אור (למשל, אבן גיר, quartz, או slag בצבע בהיר) ניתן להשתמש ב Asphalt או מערבול בטון כדי להגביר את רפידות. Concrete עצמו יש אלבדו גבוה יותר (0.15-0.35) מאשר Asphalt, אבל הוספת מצטברים לבנים או בהירים יכול לדחוף אותו גבוה יותר.

מתקפלים ומחטים

ציפוי רפלקטיבי, כולל ulsions אקריליים, epoxy, או אינפרא אדום-reflective (IR-reflective) צבע, ניתן ליישם את ה-Asphalt או בטון קיים. ציפויים אלה הם לעתים קרובות פיגמנט עם טיטניום דו חמצני או פיגמנטים לבנים או מגניבים אחרים.הם יכולים להגביר את albed על ידי 0.2-0.4 נקודות.

צ'יפ חותם ו-Sleurry Seals

חותמות שבבים בצבע בהיר - בשכבות של שבבי אבן המחוברות לריצוף - נפוצים עבור כבישים דלתיים נמוכים, מגרשי חניה, ומדרכות.הם יכולים להשיג אלבדווס של 0.30-0.50 ולשפר את החותם של סליאוררי באמצעות חומרים בצבע בהיר מציעים יתרונות דומים.

גגות מגניבים

בעוד שההתמקדות היא לעתים קרובות על סלולים, גגות מגניבים הם אסטרטגיה משלימה.שקף גג מזכר (למשל, לבן TPO, PVC, או מתכת עם ציפויים מגניבים) יכול להפחית באופן דרמטי את העומס הקירור של הבניין. בשילוב עם סולמות רפלקטיביות סביב מבנה, ההשפעה המצטברת על מיקרו-קלילינג וצריכת אנרגיה יכול להיות משמעותי.

חומרים חדשניים: Photocatalytic ו- Thermochromic Surfaces

טכנולוגיות מתפתחות כוללות משטחים פוטו-קטליטיים המפרידים (למשל, תחמוצות חנקן) באמצעות אור השמש, וציפוי תרמוכרומטיים שמשנים רפלקטיביות עם טמפרטורה.לדוגמה, כמה חומרים תרמוכרומטיים הופכים יותר רפלקטיביים כאשר חם, צמצום אפקט האי החום, והופכים פחות רפלקטיביים כאשר מגניב לספוג חום סולארי בחורף.

כיצד פפרציות רפלקטיביות מפחיתות את בניית עומסי קירור

המנגנון הוא רב פנים.ראשון, סלולים קרירים מורידים את טמפרטורת האוויר הקרובה של התחנות.בניות מוקפות משטחים רפלקטיביים חווים טמפרטורה חיצונית נמוכה יותר, צמצום הבדל הטמפרטורה בין אוויר מקורה וחיצוני.זה חותך את העומס החום ההגיוני על המעטפה הבניין - במיוחד דרך חלונות, קירות, גג.

שנית, טמפרטורות פני השטח מופחתות להפחית קרינה אינפרא אדום גלי ארוך פולט לעבר מבנים. ריצוף כהה סטנדרטי ב 60 מעלות צלזיוס קורנת באופן משמעותי יותר חום מאשר ריצוף מגניב ב 40 מעלות צלזיוס. זה העברת חום קורנטיבית הוא מרכיב מרכזי של עומס הקירור, במיוחד עבור בניינים נמוכים קומות ואלה עם אזורי חלון גדולים.

שלישית, סלולים רפלקטיביים להפחית את אפקט הקניון העירוני בשכונות צפופות, חום לכוד בין בניינים גבוהים יכול להעלות את הטמפרטורות המקומיות עוד יותר. ריצוף Cooler מקטין את זה על ידי הורדת האנרגיה הכוללת נספג.

חיסכון משמעותי משתנה על ידי אקלים ומבנה מאפיינים.מחקר ממחלקת האנרגיה של ארצות הברית:0 (U. Department of EnergyBuildFLT:1) מצא כי הגדלת albedo של אזור עירוני טיפוסי על ידי 0.1 יכול לגרום חיסכון באנרגיה נטו של 11-20 דולר לנפש לשנה ממיזוג אוויר מופחת. a מקיפה על ידי לורנס ברקלי הלאומי הערכה כי השימוש נרחב של סולמות יכול לחתוך אנרגיה אמריקאית על ידי 13% גדול יותר, כמו לוס אנג'לס, 000, כמו השפעה מקומית, או יותר, כמו השפעה מקומית.

שם הסרטון: לוס אנג'לס Cool Fabement Pilot

לוס אנג'לס ערכה תוכניות פיילוט נרחבות מאז 2017, הציפו יותר מ-50 קילומטרים של רחובות עם חותם רפלקטיבי (CoolSeal) שפותח על ידי GuardTop. Data מהערים מראה כי רחובות מצופים היו 5-10 מעלות צלזיוס קריר יותר מאשר אספירין לא מבוקר בשעות אחר הצהריים המוקדמות. הפחתה של עד 1.5 מעלות צלזיוס נרשמו במיקרו-מעבורת הסמוכה.

יתרונות סביבתיים וחברתיים נוספים

מעבר לעומסי קירור, סלולים רפלקטיביים מציעים במשותף:

• (FLT:0) אספקת גז ירוק פליטות: אנדרל 1) אנרגיה קירור נמוכה יותר פירושו פחות ייצור חשמל, לעתים קרובות מדלקים מאובנים. EPA מעריך כי ריצוף מגניב יכול לעזור לערים לעמוד ביעדים אקלים על ידי חיתוך COFLT:2uaFLT 3 פליטות על ידי 5-7% בקיץ.
• (FLT:0) שיפור איכות האוויר: FLT:1 טמפרטורות Cooler להאט את היווצרות של אוזון ברמה הקרקע, רכיב smog גדול יותר. VOCs ו NOx תגובות להוביל אוויר בריא יותר.
• (FLT:0) נוח ובטיחות: הרחובות מגניבים 1 (Kerar) מגבירים את הנוחות של הולכי הרגל ולהפחית את מתח החום.הם גם מרחיבים את תוחלת החיים של סלולים על ידי הקטנת התרחבות תרמית ו Asphalt רכך.
• (ב) ⁇ :0) ניהול מים: FLT:1 , ריצוף רפלקטיבי של ריצוף קלף משלב את היתרונות של albedo עם חדירה, צמצום ההמראה וסינון שלמזהמים.
• (ב) ,0) ,הקרינג הלילה: ⁇ 1 (High-emittgrounds) מקרינה חום במהירות לאחר השקיעה, שיפור נוחות תרמיות בשעות הלילה וצמצום ההתמדה של UHI.

אתגרים ושיקולים

למרות יתרונות ברורים, פריסת סלולים רפלקטיביים בקנה מידה כרוך מכשולים מעשיים.

מחיר ראשון לעומת עלויות החיים-Cycle

ציפוי רפלקטיבי וחומרים beddo גבוה בדרך כלל עולים 10-30% יותר מאשר אספלט קונבנציונלי.עם זאת, ניתוחי עלות מחזור חיים לעתים קרובות להראות חיסכון נטו כאשר גורם חיסכון באנרגיה, תחזוקה מופחתת (חללים של קלוריות אחרון יותר), ויתרונות בריאותיים פוטנציאליים. עירוניות רבות עכשיו משתמשים חוזים מבוססי ביצועים או מחפש מענקים פדרליים כדי להתחיל את ההוצאות הקדמיות.

גלר

משטחים רפלקטיביים גבוהים יכולים לגרום לאי נוחות חזותית עבור נהגים והולכי רגל, במיוחד בתנאי שמש סבך נמוך. ניסוחים מודרניים ריצוף מגניב להשתמש בסימורים מטורפים וגדלים מצטברים גדולים יותר כדי למזער זוהר תוך שמירה על רפידות אסטרטגית.

יציבות ותחזוקה

ציפוי רפלקטיבי יכול ללבוש עקב תנועה, מזג אוויר, ונפיחות צמיג. Albedo יכול לכווץ על ידי 0.15-0.20 מעל 5-7 שנים. ניקוי רגיל, חותם עם טופקואטים רפלקטיביים רפלקטיביים, או מחזור משטחים סלסוליים יכול לשמור על ביצועים.מחקר לתוך ציפויים פוטו-קטליטיים מנקה עצמית עשוי להאריך את החיים האפקטיביים.

אזור חום עירוני ריבאונד ו Joules Island Effect

מחקרים מסוימים מראים כי משטחים רפלקטיביים מאוד יכולים להגדיל את קרינת גלי הקצר שמשתקף על הולכי רגל (הנקראים "אי ג'אולס"), או לתוך מבנים סמוכים, מה שמוביל לעומסי קירור גבוהים יותר עבור מבנים אלה.בקניונים עירוניים צפופים, מודלים זהירים של זוויות רפלקציה יש צורך.אסטרטגיות עיצוב כוללות באמצעות רפלקציה כיוון או שילוב ירוק לספוג קרינה משתקפתית.

צדק סביבתי ושוויון

נטל חום אינו מופץ אפילו.שכונות וקהילות בעלות הכנסה נמוכה יש לעתים קרובות פחות קאנופי עץ משטחים יותר לא מזיקים, להחמיר את הפגיעות החום.תכניות הטייסים כי המטרה הראשונה באזורים אלה יכולה להשיג הן מטרות צדק סביבתיות וחברתיות. ערים כמו פיניקס משתמשים בנתונים למיפוי חום כדי לאשר מראש מתקני סללאה מגניבים במתקני המפקד החמים ביותר.

יישום ומסגרות מדיניות

אימוץ נרחב דורש מדיניות תומכת, סטנדרטים והנחיות.כמה ערים ומדינות פעלו.

• (FLT:0Cool Fabements: FLT:1 לוס אנג'לס, שיקגו ווושינגטון, D.C., כללו דרישות סלילת מגניבות בתוכניות הקיימות שלהם.חלקם מצריכים את המינימום לחניון חדש ורחובות.
• (FLT:0Building Energy Codes:FLT:1) קליפורניה כותרת 24 המנדטים על גגות מגניבים עבור רוב המבנים החדשים ומעודד ריצוף מגניב באמצעות אפשרויות ציות מרשם.
• (FLT:0) תוצאות של Incentives:Figal Incentives: FIRLT:1) חוק ניכוי האינפלציה בארה"ב מספק זיכויים מס עבור גגות מגניבים ומאפשר לרשויות המקומיות להשתמש מענקים פדרליים עבור פרויקטים של הקטנת אי חום.
• (FLT:0) הסמכת בנייה ירוקה: FLT:1 LEED ו- BREEAM נקודות עבור צמצום אפקט האי החום באמצעות משטחים רפלקטיביים, צל צומחטיבי או אסטרטגיות שילוב.
• (ב) תוכניות פעולה ברמה של המדינה: FLT:1hav אריזונה, נבאדה ופלורידה שילבו סלולים רפלקטיביים לתוך תוכניות החוסן החום שלהם.

עבור בעלי בניין ומפתחים, התקנת גג מגניב או מגרש חנייה רפלקטיבי יכול להפחית באופן ישיר את חשבונות האנרגיה, זכאי לחזרות, ולהגדיל את ערכי הנדל"ן.הROI, שנמדדו בעומסי HVAC מופחתים, לעתים קרובות משלם בחזרה בתוך 3-7 שנים באקלים חם.

כיוונים עתידיים וחדשנות

המחקר ממשיך לייעל את ביצועי הריצוף מגניב.הקדמה כוללת:

• (FLT:0) דיוק קוטינגס: אנדרל 1 (New פולימרים חדשים ומיקרוסקופים קרמיקה ששומרים על albedo מעל 0.40 במשך 10 שנים.
• (ב) ,0) משטחים ממכרים: FLT:1 חומרים ממתולוגיים או אלקטרו-כרומטיים שמשנים רפלקטיביות המבוססת על טמפרטורה או עונות.
• (ב) אינטגרציה עם תשתיות ירוקות: FIRLT:1) שילוב משטחים רפלקטיביים עם גגות ירוקים, גינות גשם ועצי רחוב יוצר אפקט קירור סינרגיסטי גדול יותר מאשר לבד.
• (FLT:0City-Scale Modeling:FLT:1 Tools like ENVI-met ו-CitySim עוזרים למתכננים סימולציה של ההשפעה של רטרופיטות סללאריות מגניבות על מיקרו-קלימיטיס עירוני ושימוש באנרגיה, המאפשר מיקוד מותאם אישית.
• (ב) ⁇ :0) כלכלנים: ⁇ :1 (בשיתוף חומרים ממוחזרים וחומרי רפלקציה מפסולת לאחר-consumer) מפחיתה את הפחמן והעלויות.

הגוף הגדל של ראיות תומך סלסולים רפלקטיביים כאבן הפינה של עיצוב עירוני אקלים-אדפטי.כאשר משולבים עם מעטפות בנייה יעילות אנרגיה ואנרגיה מתחדשת, הם מסייעים ליצור ערים מתפתחות, מיטיבות שיכול לעמוד בטמפרטורות גלובליות עולות.

מסקנה

סולמות הרהורים ומשטחים הם טכנולוגיה מוכחת, מדרגית להפחתת עומסי קירור הבניין וצמצום אפקט האי החום העירוני.על ידי הגדלת albedo ופלט תרמי, הם שומרים על פני השטח קרירים, טמפרטורות אוויריות נמוכות יותר, וקיצוץ הביקוש למיזוג אווירי - לפעמים על ידי 10-20% במבנים הסמוכים.