coola tak

problemet

vid middagstid på en klar sommardag i USA får en platt (horisontell) yta cirka 1000 Watt solljus per kvadratmeter. (Detta är cirka 100 watt, eller kraften hos en ljus glödlampa, per kvadratfot.) Traditionella mörka tak absorberar starkt detta solljus och värmer både byggnaden och den omgivande luften. Detta ökar energianvändningen i luftkonditionerade byggnader och gör icke-luftkonditionerade byggnader mindre bekväma. Varma mörka tak förvärrar också urbana värmeöar genom att värma luften som strömmar över taket och bidra till global uppvärmning genom att utstråla värme i atmosfären.

en lösning: svala tak

Definition

på en solig dag kan ett tak som starkt reflekterar solljus vara mycket svalare än ett tak som starkt absorberar solljus. Hög termisk emittans är en annan egenskap som också håller en yta sval. Termisk emittans är effektiviteten med vilken en yta kyler sig genom att avge termisk (eller ”långt”) infraröd strålning. Således bör ett” coolt ” tak ha både hög solreflektion (SR) och hög termisk emittans (TE).

vi noterar att eftersom spektrumet av termisk strålning (4-80 mikron) inte överlappar det för solstrålning (0,3-2,5 mikron) är termisk emittans oberoende av solreflektion. Således skiljer vi mellan de två när vi definierar ett coolt tak.

fördelar

att ersätta ett kallt tak för ett varmt tak minskar värmeledningen i byggnaden, konvektion av värme i utomhusluften och termisk strålning av värme i atmosfären. Detta gynnar våra byggnader, våra städer och vår planet.

• svalare utomhusluft. Coola tak sänker stadsluftens temperaturer genom att minska mängden värme som överförs från tak till luften, vilket mildrar den urbana värmeöeffekten.
• färre utsläpp från kraftverk. Reflekterande tak minskar efterfrågan på kylenergi i luftkonditionerade byggnader, minskar utsläppen av växthusgaser och andra luftföroreningar vid kraftverk som bränner fossila bränslen.
• bättre luftkvalitet. Svala tak minskar stadsluftens temperaturer och saktar därmed bildandet av marknära ozon. Ozon, den primära komponenten i smog, kan förvärra andningssjukdomar och kan fungera som en växthusgas.
• minskade klimatförändringen. Svala tak minskar värmen som absorberas vid jordens yta och kan därmed sänka yttemperaturerna. Denna minskning av yttemperaturerna minskar värmeflödet i atmosfären, vilket motverkar uppvärmning orsakad av växthusgaser.
• energi-och kostnadsbesparingar. Under varma sommarmånader minskar svala tak behovet av kylning i luftkonditionerade byggnader, vilket sparar energi och pengar.
• minskad belastning på elnätet. Den minskade efterfrågan på kylenergi kommer också att dämpa toppenergibehovet under värmeböljor och mycket varma sommareftermiddagar, vilket minskar risken för strömavbrott.
• förbättrad inomhuskomfort. Coola tak sänker inomhusluftens temperatur i byggnader som inte har luftkonditionering, vilket främjar produktivitet och passagerarhälsa.

påföljder

coola tak kan också ha några biverkningar.

• ökat behov av uppvärmning på vintern. Under vintermånaderna ökar svala tak behovet av värmeenergi i kalla klimat. Men på vintern är solen låg, dagarna är korta och himlen är ofta molnig, vilket begränsar mängden solljus som är tillgängligt för ett tak. En studie utförd av Heat Island Group visar att i USA är denna vinteruppvärmningsstraff vanligtvis liten jämfört med sommarkylningsfördelen (se bild till höger).2 (observera dessutom att om ett tak är täckt med snö spelar takproduktens färg ingen roll — takets yta blir vit.)
• bländning. Bländning från ett ljust vitt eller silverfärgat tak på en låghus kan störa passagerare i högre angränsande byggnader. I denna situation kan ett svalt färgat (icke-vitt) tak vara mer lämpligt för den kortare byggnaden.

vetenskapen om Cool

solsken inkluderar ultraviolett, synligt och nära infrarött ljus. Endast synligt ljus påverkar färgen. Ungefär hälften av solens energi är osynligt nära infrarött ljus. Traditionella mörka tak absorberar starkt ultraviolett, synligt och nära infrarött ljus. Kallfärgade mörka tak ser ut som traditionella mörka tak men reflekterar bättre nära infrarött ljus.

på en typisk sommareftermiddag kommer ett svalfärgat tak som reflekterar 35% av solljuset att vara ca 12 kg c (22 kg f) svalare än ett traditionellt tak som ser likadant ut men reflekterar bara 10% av solljuset.

teknik

vita tak

vita material är ett populärt coolt alternativ för att bygga ytor som inte kan ses från gatan, till exempel lågt lutande ”platta” (det vill säga nästan horisontella) tak. I vissa delar av världen kan höjda tak också vara vita. Takprodukter som finns i vitt inkluderar enkelskiktsmembran, elastomerbeläggning, målad metall, kakel och ballast.

på en typisk sommareftermiddag kommer ett rent vitt tak som reflekterar 80% av solljuset att vara ca 31 C (55 F) svalare än ett grått tak som bara reflekterar 20% av solljuset.3

Cool-färgade tak

Cool-färgade tak är utformade för att öka reflektionen av solsken samtidigt som färgen och estetiken hos traditionella icke-vita takprodukter bibehålls. Under det senaste decenniet har forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory och Oak Ridge National Laboratory arbetat med taktillverkare för att skapa en mängd coola produkter för lutande tak. Dessa inkluderar asfaltsten, metall, kakel och ballastprodukter. Cool color-teknik kan också användas för att skapa icke-vita material för lågt sluttande tak, såsom membran och beläggningar.