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把建筑做成“空调”,这个让你凉爽过夏天的“神设计”是怎么做到的?

2024-11-24 211


如今世界只是“热”。除了网络世界众声喧哗,现实世界也热浪滚滚。讨论过热容易走极端,天气过热则容易中暑,高温甚至可能导致晕眩死亡。为了降温,城市和人都需要改变。

随身空调和空调城市,只属于少部分人

每年夏天都有人感谢威利斯·开利(Willis Carrier)。身为发明家,名气没有爱迪生大,但他发明的空调却让无数人感到幸福。想为城市降温时,空调也是首选,只是并非所有城市都用得起。阿联酋首都迪拜2014年就想建造空调城市,让城市居民全年都在“室内”──城市处处都有空调。

▲ 迪拜的空调城市模型。

阿联酋的计划是将迪拜打造成第一座温控城市,游客全年都可感受恒温生活。到时候,迪拜将由超过6.5公里的封闭式长廊连接,不同建筑物互通。居民再也不会感受到夏天热浪,因城市大部分地区都有空调,没有空调的室外少之又少。

到了冬天,长廊顶篷还可打开,居民可继续享受新鲜空气。温度适宜,加上城市各配置设施良好,定下温控城市计划后,迪拜预计一年能接待1.8亿游客。

▲ 所有建筑彼此联通,空调无处不在。

只是这计划听起来就不环保,加上石油价格下跌等多样因素,宏伟的城市改造计划一砍再砍,项目大幅缩减,超大购物中心也一分为三,空调系统得重新评估。负责计划的迪拜控股公司COO Morgan Parker在2016年对彭博社表示:

整座城市安装空调,这不仅经济不可行,对环境也不负责。

最终的解决方案很传统,就是让建筑更密集,提供更多有荫蔽的人行道,增加穿梭建筑的路径选择。总而言之,全城空调计划算彻底行不通。

▲ 如果计划顺利,这就是迪拜的未来。

如果说城市空调的计划很大,那随身空调的计划是很小。

Sony随身空调Reon Pocket出到二代了。它让走在街上的人们即使吹着潮湿热风,背部随身空调却藏在西装内制造冷气。但近7,000元的价格并不是每个人都能接受,放在颈椎制冷的Reon Pocket也有点让人担心肩颈肌肉僵硬问题。

越来越多解决方案却没有普惠更多人的降温法。

▲ Reon Pocket是贴在颈椎的随身空调。(Source:影片截图)

不过最近普渡大学研究人员提出新方案──把城市涂成白色。

将城市涂成白色,一切就会好?

建筑物表面涂浅色涂料,就能反射和遮蔽太阳光辐射,帮城市降温,这是城市建筑设计常用的方法。所以现代建筑大多是浅色,这不只为了美观,也是实用。用浅色涂料降温的原理是反射光,所以建筑物涂料越浅效果就越好。还有什么比白色涂料更有效?

普渡大学研究人员之前推出世界最白的涂料,由碳酸钙制成,反射率达95%。最近升级的白色涂料推出,由高浓度硫酸钡制成,不仅颜色更白,反射效果也更好。

两种不断刷新“最白”纪录的涂料都是在二氧化钛基础上改进。商用白色涂料的常见原料,二氧化钛有较好紫外线掩蔽作用,是纺织纤维和化妆品的“防晒剂”。

二氧化钛制成的白色涂料反射率为90%~92%,最新白色涂料反射率为98%左右,功能性取得不小进步。当涂料反射率越高,建筑温度控制越有好处。除了反照率高,在0.008~0.013毫米的特定红外波长也能把太阳辐射反射回太空,而不是滞留地球大气层加剧全球变暖。

论文显示,当太阳照射白色涂料,近10%辐射会反射。

▲ 新涂料的降温效率更高。(Source:ACS Applied Materials & Interfaces)

实际测试使用涂料的建筑室温比室外温度低摄氏4.52度 ,是目前最好的城市降温解决方案。加上把建筑物“涂白”的难度并不高,工作过程也不需电力,不会对环境产生更多危害,建商完全可广泛使用。

可说涂料就像不耗费资源的的“建筑空调”,还能持续使用。

不完美的解决方案,持续的高温斗争

尽管使用过程不耗费资源,但涂料生产过程仍不完美。

三分之二材料来自矿石,意味想大量生产就要采矿──是对环境影响颇大的人类行为。也就是说,为了环保制造的涂料反而造成环境污染,这种难以两全的解决方案是今天环保工作必须面对的。

涂料用在所有建筑也不现实,除了经济成本考量,建筑外观设计也是问题。没人想出门看到只是一片白茫茫,尽管不是雪,可能不会造成雪盲,但光反射也会造成新问题。使用时涂料老化和工作效率下降也是需考虑的因素。

动脑筋到城市建筑降温的尝试其实不少,建筑物涂浅色涂料就是其一,尽管不像新的白色涂料显著,也有一定帮助。而房顶外墙种植各类绿化植物也能帮助建筑物吸热并遮挡太阳光,只是可能会对建筑使用年限有影响。

新降温方案也不限建筑物,有人还想改造城市路面,让“大路朝天,降温降热”。

老办法就是涂白,只是把道路涂白还得考虑到路面安全和涂料持久性。美国南卡罗莱纳州的Charleston县就试用这种方法,道路养护剂做成白色,透过反射更多光降低地面温度,但养护剂一定程度会降低道路抗滑性,对行车安全性产生影响。

▲ 把地涂白可能也是有效的降温方法。

一直以来,有不少学者想借由合成矿料让城市道路有更高效的降温机制,甚至道路也能将雨水储到道路下方、帮助路面温度降低。但这些解决方案都有问题,要么成本太高,无法取代低成本方案,要么就有很多副作用。

从空调到涂料,城市降温没有百分百完美的方案。降温时最好不伤害环境,不会有更多污染,让一切难上加难。但在满分和零分之间,最可怕的是什么都不做。

(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:Blend swap)

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2021-07-19 04:55:00

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