Problem
w południe w pogodny letni dzień w Stanach Zjednoczonych płaska (pozioma) powierzchnia otrzymuje około 1000 watów światła słonecznego na metr kwadratowy. (Jest to około 100 watów, czyli moc jasnej żarówki, na metr kwadratowy.) Tradycyjne ciemne dachy silnie pochłaniają to światło słoneczne, ogrzewając zarówno budynek, jak i otaczające go powietrze. Zwiększa to zużycie energii w klimatyzowanych budynkach i sprawia, że budynki nie klimatyzowane są mniej komfortowe. Gorące ciemne dachy również pogarszają miejskie wyspy ciepła poprzez ocieplenie powietrza przepływającego przez dach i przyczyniają się do globalnego ocieplenia poprzez promieniowanie ciepła do atmosfery.
rozwiązanie: chłodne dachy
definicja
w słoneczny dzień dach, który silnie odbija światło słoneczne, może pozostać znacznie chłodniejszy niż dach, który silnie pochłania światło słoneczne. Wysoka emisja ciepła to kolejna właściwość, która również utrzymuje chłodną powierzchnię. Emitancja termiczna to sprawność, z jaką powierzchnia ochładza się poprzez emitowanie termicznego (lub „dalekiego”) promieniowania podczerwonego. Tak więc” chłodny ” dach powinien mieć zarówno wysoki współczynnik odbicia światła słonecznego (SR), jak i wysoką emisję ciepła (TE).
zauważamy, że ponieważ widmo promieniowania cieplnego (4-80 mikronów) nie pokrywa się z widmem promieniowania słonecznego (0,3-2,5 mikrona), emisja ciepła jest niezależna od odbicia słonecznego. Tak więc rozróżniamy te dwa przy definiowaniu chłodnego dachu.
korzyści
zastąpienie chłodnego dachu ciepłym zmniejsza przewodzenie ciepła do budynku, konwekcję ciepła do powietrza zewnętrznego i promieniowanie cieplne ciepła do atmosfery. To przynosi korzyści naszym budynkom, naszym miastom i naszej planecie.
- chłodniejsze powietrze zewnętrzne. Chłodne dachy obniżają temperaturę powietrza miejskiego, zmniejszając ilość ciepła przekazywanego z dachów do powietrza, łagodząc efekt miejskiej wyspy ciepła.
- mniej emisji z elektrowni. Dachy odblaskowe zmniejszają zapotrzebowanie na energię chłodniczą w klimatyzowanych budynkach, zmniejszając emisję gazów cieplarnianych i innych zanieczyszczeń powietrza w elektrowniach spalających paliwa kopalne.
- lepsza jakość powietrza. Chłodne dachy obniżają temperaturę powietrza w miastach, a tym samym spowalniają powstawanie ozonu w poziomie gruntu. Ozon, główny składnik smogu, może nasilać choroby układu oddechowego i może działać jako gaz cieplarniany.
- spowolnił zmiany klimatyczne. Chłodne dachy zmniejszają pochłanianie ciepła na powierzchni Ziemi, a tym samym mogą obniżać temperaturę powierzchni. Ten spadek temperatury powierzchni zmniejsza przepływ ciepła do atmosfery, kompensując ocieplenie spowodowane przez gazy cieplarniane.
- oszczędność energii i kosztów. Podczas gorących letnich miesięcy chłodne dachy zmniejszają potrzebę chłodzenia w klimatyzowanych budynkach, co oszczędza energię i pieniądze.
- zmniejszenie napięcia sieci elektrycznej. Zmniejszone zapotrzebowanie na energię chłodzącą spowoduje również umiarkowanie szczytowego zapotrzebowania na energię podczas fal upałów i bardzo gorących letnich popołudni, zmniejszając tym samym ryzyko przerw w dostawie prądu.
- poprawa komfortu w pomieszczeniach. Chłodne dachy obniżają temperaturę powietrza w budynkach, w których nie ma klimatyzacji, promując wydajność i zdrowie użytkowników.
chłodne dachy również mogą mieć niepożądane skutki.
- zwiększone zapotrzebowanie na ogrzewanie zimą. W miesiącach zimowych chłodne dachy zwiększają zapotrzebowanie na energię grzewczą w zimnym klimacie. Jednak zimą słońce pozostaje niskie, dni są krótkie, a niebo jest często pochmurne, ograniczając ilość światła słonecznego dostępnego dla dachu. Badanie przeprowadzone przez Heat Island Group pokazuje, że w Stanach Zjednoczonych ta kara za ogrzewanie zimą jest zazwyczaj niewielka w porównaniu z korzyścią dla chłodzenia latem (patrz zdjęcie po prawej stronie).2 (dodatkowo należy pamiętać, że jeśli dach jest pokryty śniegiem, kolor pokrycia dachowego nie ma znaczenia-powierzchnia dachu będzie biała.)
- blask. Blask z jasnego białego lub srebrzystego dachu na niskim budynku może przeszkadzać mieszkańcom wyższych sąsiednich budynków. W tej sytuacji chłodny kolor (nonwhite) dach może być bardziej odpowiedni dla krótszego budynku.
Nauka o chłodnym
słońcu obejmuje Światło Ultrafioletowe, widzialne i bliskiej podczerwieni. Tylko światło widzialne wpływa na kolor. Około połowa energii Słońca to niewidoczne światło bliskiej podczerwieni. Tradycyjne ciemne dachy silnie pochłaniają światło ultrafioletowe, widzialne i bliskiej podczerwieni. Chłodne ciemne dachy wyglądają jak tradycyjne ciemne dachy, ale lepiej odbijają światło bliskiej podczerwieni.
w typowe letnie popołudnie dach w chłodnym kolorze, który odbija 35% światła słonecznego, pozostanie około 12°C (22°F) chłodniejszy niż tradycyjny dach, który wygląda tak samo, ale odbija tylko 10% światła słonecznego.
Technologia
białe dachy
białe materiały są popularnym rozwiązaniem dla powierzchni budynków, które nie są widoczne z ulicy, takich jak niskie „płaskie” (czyli prawie poziome) dachy. W niektórych częściach świata spadziste dachy mogą być również białe. Produkty dachowe dostępne w kolorze białym obejmują jednowarstwową membranę, powłokę elastomerową, malowany metal, płytki i balast.
w typowe letnie popołudnie czysty biały dach, który odbija 80% światła słonecznego, pozostanie około 31°C (55°F) chłodniejszy niż szary dach, który odbija tylko 20% światła słonecznego.3
dachy w chłodnych kolorach
dachy w chłodnych kolorach mają na celu zwiększenie odbicia promieni słonecznych przy zachowaniu koloru i estetyki tradycyjnych pokryć dachowych z włókniny. W ciągu ostatniej dekady naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory i Oak Ridge National Laboratory współpracowali z producentami pokryć dachowych w celu stworzenia różnych chłodnych produktów do dachów skośnych. Należą do nich gont asfaltowy, metal, płytki i produkty balastowe. Technologia Cool color może być również stosowana do tworzenia materiałów niemytych do dachów o niskich skosach, takich jak membrany i powłoki.