它变得越温暖,人们就越多地调高空调(AC)。事实上,AC正在世界各国蓬勃发展:据预测,到2050年世界上大约三分之二的家庭可以拥有空调,而建筑物冷却能源的需求将增加两倍。
但除非能源来自可再生能源,否则所有增加的需求都会产生更多的温室气体排放,这会导致全球变暖 - 当然还有更热的夏天。这是一个恶性循环 - 但建筑物可以设计成保持热量,而不会导致气候变化。
1. Windows和阴影
打开窗户是人们试图冷却建筑物的常见方式 - 但内部的空气会像外面一样热。实际上,保持热量的最简单方法是具有良好的隔热性和良好定位的窗户。由于夏季太阳高,外部水平阴影如悬垂和百叶窗确实很有效。
面向东西的窗户更难以遮挡。百叶窗和窗帘不是很好,因为它们阻挡了视野和日光,如果它们位于窗户内,热量实际上会进入建筑物。出于这个原因,外部百叶窗 - 就像在法国和意大利的旧建筑中经常看到的那样 - 是优选的。
2.油漆和釉料
现在常见的是屋顶涂有特殊的颜料,这些颜料旨在反射太阳辐射 - 不仅仅是在可见光范围内,还有红外光谱。与传统涂料相比,这些可以将表面温度降低 10°C以上。窗户上的高性能太阳能玻璃窗也有助于涂层“光谱选择性”,这意味着它们可以将太阳的热量保持在外面,但让日光充足。
有时最好关闭热量。图片来源:Shutterstock
还有光致变色玻璃,根据光线的强度(如一些太阳镜)和热变色玻璃来改变透明度,当它变热时变得更暗,这也有帮助。即使是热变色涂料,它在寒冷时吸收光和热,并在炎热时反射它,正在开发中。
3.建筑材料
由石头,砖块或混凝土制成或嵌入地面的建筑物,由于这些材料的高“热质量”,即它们能够缓慢吸收和释放热量,从而使温度随时间平滑,因此可以感觉更凉爽,使白天更凉爽,夜晚更温暖。如果您在意大利夏季中期参观过一座石头教堂,您可能会感受到这种冷却效果。
不幸的是,现代建筑物通常具有很小的热质量,或者具有高热质量的材料被石膏板和地毯覆盖。木材也越来越多地用于建筑,而用木材建造的建筑物通常对环境的影响较小,其热质量是可怕的。
4.混合和相变材料
虽然混凝土的热质量很高,但生产能源却非常耗能:世界上二氧化碳(CO₂)排放量的8%到10%来自水泥。由木材和混凝土组成的混合系统等替代品越来越多地用于建筑中,并且可以帮助减少环境影响,同时还提供所需的热质量。
另一种更令人兴奋的解决方案是相变材料(PCM)。当材料改变相位时,这些显着的材料能够以潜热的形式存储或释放能量。因此,当它变冷时,物质会变成固相(冻结),并释放热量。当它再次变成液体时,材料吸收热量,提供冷却效果。
里面比外面凉爽。图片来源:Blaster / Flickr。,CC BY-NC-ND
PCM可以具有比石头或混凝土更大的热质量 - 研究发现这些材料可以将内部温度降低多达5°C。如果添加到带有AC 的建筑物中,它们可以减少30%的冷却耗电量。
PCM被研究人员称为非常有前途的技术,并且可以在商业上经常用于天花板瓷砖和墙板。唉,PCM的制造仍然是能源密集型的。但是有些PCM可能导致其他产品的二氧化碳排放量减少四分之一,因此选择正确的产品是关键。随着时间的推移,制造工艺应该变得更有效率,使PCM越来越有价值。
5.水蒸发
水吸收热量并蒸发,当它上升时,它会向下推动较冷的空气。这种简单的现象导致了冷却系统的发展,这种冷却系统利用水和自然通风来降低室内温度。用于蒸发水的技术包括使用喷雾器,雾化喷嘴(以产生雾),湿垫或多孔材料,例如充满水的陶瓷蒸发器。
水可以在塔,风捕捉器或双层墙壁中蒸发 - 任何能够形成热空气和水蒸气可以上升的通道的特征,同时冷空气下沉。这样的系统可以真正有效,只要天气相对干燥并且系统得到仔细控制 - 在几座建筑物中已经报告了低至14°C至16°C的温度。
但在我们对所有这些新技术过于热情之前,让我们回到基础。确保AC不会导致全球变暖的一种简单方法是用可再生能源为其供电 - 在炎热的天气里,太阳能似乎是明显的选择,但需要资金和空间。事实仍然是,如果没有考虑如何应对热玻璃摩天大楼,建筑物就不能再进行设计了,例如应该过时了。相反,在非常炎热的天气里,隔热良好的屋顶和墙壁是至关重要的。
在建筑物中使用电力的一切都应尽可能节能。照明,电脑,洗碗机和电视都使用电力,不可避免地会产生一些热量 - 这些热量应该在不使用时关闭。这样,整个夏天我们都可以保持凉爽。