problema
la prânz într-o zi senină de vară în Statele Unite, o suprafață plană (orizontală) primește aproximativ 1000 de wați de lumină solară pe metru pătrat. (Aceasta este de aproximativ 100 de wați, sau puterea unui bec incandescent strălucitor, pe picior pătrat.) Acoperișurile tradiționale întunecate absorb puternic această lumină solară, încălzind atât clădirea, cât și aerul din jur. Acest lucru crește consumul de energie în clădirile cu aer condiționat și face clădirile fără aer condiționat mai puțin confortabile. Acoperișurile întunecate calde agravează, de asemenea, insulele de căldură urbane prin încălzirea aerului care curge peste acoperiș și contribuie la încălzirea globală prin radierea căldurii în atmosferă.
o soluție: acoperișuri reci
definiție
într-o zi însorită, un acoperiș care reflectă puternic lumina soarelui poate rămâne mult mai rece decât un acoperiș care absoarbe puternic lumina soarelui. Emitența termică ridicată este o altă proprietate care menține, de asemenea, o suprafață rece. Emitența termică este eficiența cu care o suprafață se răcește prin emiterea de radiații infraroșii termice (sau „îndepărtate”). Astfel, un acoperiș „rece” ar trebui să aibă atât reflectanță solară ridicată (SR), cât și emitență termică ridicată (TE).
observăm că, deoarece spectrul radiației termice (4-80 Microni) Nu se suprapune cu cel al radiației solare (0,3-2,5 microni), emitența termică este independentă de reflectanța solară. Astfel, distingem între cele două atunci când definim un acoperiș rece.
beneficii
înlocuirea unui acoperiș rece cu un acoperiș cald reduce conducerea căldurii în clădire, convecția căldurii în aerul exterior și radiația termică a căldurii în atmosferă. Acest lucru aduce beneficii clădirilor noastre, orașelor noastre și planetei noastre.
- răcitor de aer exterior. Acoperișurile reci scad temperaturile aerului urban prin reducerea cantității de căldură transferată de pe acoperișuri în aer, atenuând efectul insulei de căldură urbană.
- mai puține emisii de centrale electrice. Acoperișurile reflectorizante reduc cererea de energie de răcire în clădirile cu aer condiționat, scăzând emisiile de gaze cu efect de seră și alți poluanți atmosferici la centralele electrice care ard combustibili fosili.
- o calitate mai bună a aerului. Acoperișurile reci scad temperaturile aerului urban și astfel încetinesc formarea ozonului de la nivelul solului. Ozonul, componenta principală a smogului, poate agrava bolile respiratorii și poate acționa ca un gaz cu efect de seră.
- a încetinit schimbările climatice. Acoperișurile reci scad căldura absorbită la suprafața Pământului și astfel pot scădea temperaturile suprafeței. Această scădere a temperaturilor de suprafață reduce fluxul de căldură în atmosferă, compensând încălzirea cauzată de gazele cu efect de seră.
- economii de energie și Costuri. În timpul lunilor fierbinți de vară, acoperișurile reci reduc nevoia de răcire în clădirile cu aer condiționat, ceea ce economisește energie și bani.
- tensiune redusă a rețelei electrice. Cererea diminuată de energie de răcire va modera, de asemenea, cererea maximă de energie în timpul valurilor de căldură și după-amiezile foarte calde de vară, scăzând astfel riscul întreruperilor de energie.
- confort interior îmbunătățit. Acoperișurile reci scad temperatura aerului interior în clădirile care nu au aer condiționat, promovând productivitatea și sănătatea ocupanților.
sancțiuni
acoperișurile reci pot avea, de asemenea, unele efecte nedorite.
- nevoia crescută de încălzire în timpul iernii. În timpul lunilor de iarnă, acoperișurile reci cresc nevoia de energie termică în climă rece. Cu toate acestea, iarna soarele rămâne scăzut, zilele sunt scurte, iar cerul este adesea înnorat, limitând cantitatea de lumină solară disponibilă unui acoperiș. Un studiu realizat de Heat Island Group arată că, în Statele Unite, această penalizare de încălzire de iarnă este de obicei mică în comparație cu beneficiul de răcire de vară (a se vedea imaginea din dreapta).2 (în plus, rețineți că, dacă un acoperiș este acoperit de zăpadă, Culoarea produsului pentru acoperiș nu contează — suprafața acoperișului va fi albă.)
- Glare. Strălucirea de pe un acoperiș alb sau argintiu strălucitor pe o clădire joasă poate perturba ocupanții clădirilor vecine mai înalte. În această situație, un acoperiș de culoare rece (non-alb) poate fi mai potrivit pentru clădirea mai scurtă.
știința soarelui rece
include lumina ultravioletă, vizibilă și aproape infraroșie. Numai lumina vizibilă afectează culoarea. Aproximativ jumătate din energia soarelui este invizibilă în infraroșu apropiat. Acoperișurile tradiționale întunecate absorb puternic lumina ultravioletă, vizibilă și aproape infraroșie. Acoperișurile întunecate de culoare rece arată ca acoperișurile întunecate tradiționale, dar reflectă mai bine lumina aproape infraroșie.
într-o după-amiază tipică de vară, un acoperiș de culoare rece care reflectă 35% din lumina soarelui va rămâne cu aproximativ 12 centimetrii c (22 centimetrii f) mai rece decât un acoperiș tradițional care arată la fel, dar reflectă doar 10% din lumina soarelui.
tehnologie
acoperișuri albe
materialele albe sunt o opțiune populară pentru construirea suprafețelor care nu pot fi văzute de pe stradă, cum ar fi acoperișurile „plate” (adică aproape orizontale). În unele părți ale lumii, acoperișurile înclinate pot fi, de asemenea, albe. Produsele pentru acoperișuri disponibile în alb includ membrană cu un singur strat, acoperire elastomerică, metal vopsit, țiglă și balast.
într-o după-amiază tipică de vară, un acoperiș alb curat care reflectă 80% din lumina soarelui va rămâne cu aproximativ 31 de Centimetre (55 de Centimetre) mai rece decât un acoperiș gri care reflectă doar 20% din lumina soarelui.3
acoperișuri de culoare rece
acoperișurile de culoare rece sunt concepute pentru a crește reflexia soarelui, menținând în același timp culoarea și estetica produselor tradiționale de acoperiș nonwhite. În ultimul deceniu, cercetătorii de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley și Laboratorul Național Oak Ridge au lucrat cu producătorii de acoperișuri pentru a crea o varietate de produse de culoare rece pentru acoperișurile înclinate. Acestea includ șindrilă asfaltică, metal, țiglă și produse de balast. Tehnologia Cool color poate fi, de asemenea, utilizată pentru a crea materiale non-albe pentru acoperișuri înclinate, cum ar fi membrane și acoperiri.