Как сохранить прохладу в зданиях без кондиционера

Здания, которые сделаны из камня, кирпича или бетона, или встроены в землю, могут давать чувство большей прохлады благодаря высокой «тепловой массе» этих материалов

Чем теплее окружающая среда, тем больше людей устанавливают себе кондиционеры. Кондиционирование воздуха во всех странах процветает: по прогнозам, к 2050 году примерно две трети домохозяйств в мире смогут иметь кондиционеры, а потребность в энергии для охлаждения зданий утроится.

Весь этот дополнительный энергетический спрос будет генерировать больше выбросов парниковых газов, которые способствуют глобальному потеплению и, конечно, жаркому лету. Это порочный круг, но здания могут быть спроектированы так, чтобы не перегреваться, уменьшая негативное влияние на окружающую среду.

Окна и затенение

Открывающиеся окна - это часто применяющийся способ вентиляции и охлаждения зданий, но при его использовании воздух внутри становится таким же горячим, как и снаружи. На самом деле, самый простой способ сохранить тепло или прохладу - это хорошая изоляция и правильное расположение окон. Поскольку летом солнце высоко, внешние горизонтальные затенения, такие как выступы и жалюзи, действительно могут быть эффективны.

Окна, выходящие на восток и запад, сложнее затенять. Жалюзи и шторы, расположенные внутри помещения, менее эффективны и имеют недостатки, поскольку они блокируют обзор и дневной свет, а если они расположены внутри окна, тепло фактически будет проникать в здание. По этой причине предпочтительнее использовать внешние жалюзи, подобные тем, которые часто встречаются в старых зданиях Франции и Италии.

Краски и глазури

В настоящее время крыши обычно окрашивают специальными пигментами, предназначенными для отражения солнечного излучения, не только в видимом диапазоне света, но и в инфракрасном спектре. Это может снизить температуру поверхности более чем на 10⁰C по сравнению с обычной краской. Высокоэффективное остекление на окнах в сочетании с покрытиями стен улучшает отражающие и пропускные способности здания. Такое остекление «спектрально избирательно», оно сохраняет солнечное тепло снаружи, но пропускает дневной свет внутрь.

Существует фотохромное остекление, которое меняет прозрачность в зависимости от интенсивности света (как некоторые солнцезащитные очки) и термохромное, которое становится темнее, когда нагревается. Есть даже термохромные краски, которые поглощают свет и тепло в холодное время и отражают его в жаркие дни.

Строительные материалы

Здания, которые сделаны из камня, кирпича или бетона, или встроены в землю, могут давать чувство большей прохлады благодаря высокой «тепловой массе» этих материалов, то есть их способности более медленно поглощать и отдавать тепло, тем самым сглаживая температуру с течением времени, делая ее днем прохладнее, а ночью теплее.

Гибридные и фазовые материалы

В то время как бетон имеет высокую тепловую массу, его производство имеет высокую энергоемкость и стоимость. Альтернативой могут стать гибридные системы, состоящие из древесины и бетона. Они все чаще используются в строительстве и могут обеспечить требуемую тепловую массу.

Другое, более захватывающее решение - материалы с фазовым переходом. Эти замечательные материалы способны накапливать или выделять энергию в виде скрытого тепла, поскольку материал меняет фазу. Поэтому, когда холодно, вещество переходит в твердую фазу (замерзает) и выделяет тепло. Когда он снова становится жидким, материал поглощает тепло, обеспечивая охлаждающий эффект.

Материалы, в которых используется фазовый переход, даже с меньшей тепловой массой, чем камни или бетон, могут снижать внутреннюю температуру на 5⁰C. Они могут снизить потребление электроэнергии, необходимое для охлаждения, на 30%.

Испарение воды

Вода поглощает тепло и испаряется, пар поднимается вверх, а холодный воздух остается внизу. Это простое явление привело к разработке систем охлаждения, которые используют воду и естественную вентиляцию. 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 в двойных стенках любой конструкции, которая создает канал, по которому может подниматься горячий воздух и пары воды, в то время как холодный воздух будет опускаться вниз. Такие системы могут быть действительно эффективными, если погода относительно сухая.

Факт остается фактом, в меняющихся условиях здания больше не могут быть спроектированы без учета того, каким образом они будут реагировать на нагрев, небоскребы из стекла должны устареть. Вместо этого, хорошо изолированные крыши и стены могут иметь решающее значение в очень жаркую погоду.

Источник: The Conversation