Вот 6 научно обоснованных способов сохранить прохладу в зданиях без кондиционера

) (matt.hintsa/Flickr/CC BY-NC-ND 4.0)

Чем теплее становится, тем больше людей включают кондиционер (AC). Фактически, кондиционеры переживают бум в странах по всему миру: прогнозируется, что к 2050 году около двух третей домохозяйств в мире будут иметь кондиционеры, а потребность в энергии для охлаждения зданий утроится.

Но если энергия не будет поступать из возобновляемых источников, весь этот дополнительный спрос приведет к увеличению выбросов парниковых газов, которые способствуют глобальному потеплению и, конечно же, к более жаркому лету.

Это порочный круг, но здания можно спроектировать таким образом, чтобы они не пропускали тепло, не способствуя изменению климата.

1. Окна и затенение

Открытие окон — это обычный способ, которым люди пытаются охладить здания, но воздух внутри будет таким же горячим, как и снаружи. На самом деле, самый простой способ сохранить тепло — это хорошая изоляция и удачно расположенные окна.

Поскольку летом солнце стоит высоко, внешнее горизонтальное затенение, такое как навесы и жалюзи, действительно эффективно.

Окна, выходящие на восток и запад, затенить труднее. Жалюзи и шторы не очень хороши, так как они блокируют вид и дневной свет, а если их расположить внутри окна, то тепло действительно проникает в здание.

По этой причине предпочтительны внешние ставни, подобные тем, которые часто можно увидеть на старых зданиях во Франции и Италии.

2. Краски и глазури

Сейчас принято красить крыши специальными пигментами, предназначенными для отражения солнечного излучения — не только в видимом диапазоне света, но и в инфракрасном спектре.

Они могут снизить температуру поверхности более чем на 10°C по сравнению с обычной краской. Также помогают высокоэффективные солнцезащитные стекла на окнах с покрытиями, которые являются «спектрально селективными», что означает, что они удерживают солнечное тепло снаружи, но пропускают дневной свет.

Есть также фотохромное остекление, которое меняет прозрачность в зависимости от интенсивности света (например, некоторые солнцезащитные очки) и термохромное остекление, которое становится темнее, когда жарко, что также может помочь.

Разрабатываются даже термохромные краски, которые поглощают свет и тепло, когда холодно, и отражают, когда жарко.

3. Строительные материалы

Здания, построенные из камня, кирпича или бетона или встроенные в землю, могут казаться более прохладными благодаря высокой «тепловой массе» этих материалов, то есть их способности медленно поглощать и отдавать тепло, тем самым выравнивая температуру с течением времени. днём становится прохладнее, а ночью теплее.

Если вы когда-нибудь посещали каменную церковь посреди итальянского лета, вы, вероятно, чувствовали этот охлаждающий эффект в действии.

К сожалению, современные здания часто имеют небольшую тепловую массу или материалы с высокой термической массой покрыты гипсокартоном и коврами. Древесина также все чаще используется в строительстве, и, хотя строительство зданий из древесины, как правило, оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, ее тепловая масса ужасна.

4. Гибридные материалы и материалы с фазовым переходом

Хотя бетон имеет высокую тепловую массу, его производство чрезвычайно энергоемко: от 8% до 10% мировых выбросов углекислого газа (CO₂) приходится на цемент.

Альтернативы, такие как гибридные системы, состоящие из дерева и бетона, все чаще используются в строительстве и могут помочь уменьшить воздействие на окружающую среду, а также обеспечить желаемую тепловую массу.

Другое, более интересное решение — материалы с фазовым переходом (PCM). Эти замечательные материалы способны накапливать или выделять энергию в виде скрытого тепла по мере того, как материал меняет свою фазу.

Поэтому, когда холодно, вещество переходит в твердую фазу (замерзает) и выделяет тепло. Когда он снова становится жидким, материал поглощает тепло, обеспечивая охлаждающий эффект.

У ПКМ может быть даже большая тепловая масса, чем у камней или бетона — исследования показали, что эти материалы могут снизить внутреннюю температуру до 5°C. Если их добавить в здание с кондиционером, они могут снизить потребление электроэнергии от охлаждения на 30%.

Исследователи приветствовали PCM как очень многообещающую технологию, и она доступна на коммерческой основе — часто в потолочной плитке и стеновых панелях. Увы, производство ПКМ по-прежнему энергоемко.

Но некоторые PCM могут вызывать четверть выбросов CO₂ по сравнению с другими, поэтому выбор правильного продукта является ключевым. А производственные процессы со временем должны стать более эффективными, что сделает ПКМ более выгодным.

5. Испарение воды

Вода поглощает тепло и испаряется, поднимаясь вверх, она толкает более холодный воздух вниз. Это простое явление привело к разработке систем охлаждения, которые используют воду и естественную вентиляцию для снижения температуры в помещении.

Методы, используемые для испарения воды, включают использование распылителей, распылительных форсунок (для создания тумана), влажных прокладок или пористых материалов, таких как керамические испарители, заполненные водой.

Вода может испаряться в башнях, улавливателях ветра или стенах с двойной обшивкой — любая функция, которая создает канал, по которому горячий воздух и водяной пар могут подниматься вверх, а холодный воздух опускается.

Такие системы могут быть действительно эффективными, если погода относительно сухая и система тщательно контролируется – в нескольких зданиях сообщалось о низких температурах от 14°C до 16°C.

Но прежде чем мы слишком увлечемся всеми этими новыми технологиями, давайте вернемся к основам. Простой способ гарантировать, что переменный ток не способствует глобальному потеплению, — это использовать для него возобновляемые источники энергии. В жаркую погоду солнечная энергия кажется очевидным выбором, но она требует денег и места.

Факт остается фактом: здания больше нельзя проектировать без учета того, как они реагируют на тепло — например, стеклянные небоскребы должны устареть. Вместо этого хорошо изолированные крыши и стены имеют решающее значение в очень жаркую погоду.

Все, что использует электричество в зданиях, должно быть максимально энергоэффективным. Освещение, компьютеры, посудомоечные машины и телевизоры потребляют электричество и неизбежно выделяют некоторое количество тепла — их следует выключать, когда они не используются. Таким образом, мы все сможем сохранить как можно более прохладное все лето.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.