Badania przeprowadzone w rzeczywistych warunkach przez naukowców z Nanyang Technological University w Singapurze (NTU Singapore) wykazały, że zastosowanie chłodnych powłok malarskich w miastach może pomóc pieszym odczuć niższą temperaturę nawet o 1,5 stopnia Celsjusza, zwiększając komfort pracy i zabawy w obszarach miejskich.
Chłodne powłoki lakiernicze zawierają dodatki, które odbijają ciepło słoneczne, aby zmniejszyć powierzchniową absorpcję i emisję ciepła. Reklamuje się je jako jeden ze sposobów ochłodzenia obszarów miejskich i łagodzenia efektu miejskiej wyspy ciepła (UHI), zjawiska, w wyniku którego na obszarach miejskich panuje wyższa temperatura niż w ich peryferyjnym otoczeniu.
Do chwili obecnej większość badań nad chłodnymi powłokami lakierniczymi opierała się na symulacjach lub testach w pomniejszonych modelach, a zrozumienie ich zastosowania w rzeczywistych scenariuszach jest ograniczone.
Teraz badacze z NTU przeprowadzili pierwsze tego rodzaju badanie w świecie rzeczywistym w tropikach, aby kompleksowo ocenić, jak skutecznie chłodne powłoki lakiernicze wpływają na redukcję ciepła w mieście.
Zespół pokrył dachy, ściany i chodniki obszaru przemysłowego w Singapurze i odkrył, że w porównaniu z sąsiednim obszarem niepokrytym powłoką, po południu w pokrytym powłoką środowisku było nawet o dwa stopnie Celsjusza chłodniej, a poziom komfortu cieplnego pieszych poprawił się aż o do 1,5 stopnia Celsjusza, mierzonego przy użyciu Uniwersalnego Wskaźnika Klimatu Termicznego – wspólnego międzynarodowego standardu odczuwania temperatury na zewnątrz przez człowieka, który uwzględnia temperaturę, wilgotność względną, promieniowanie cieplne i prędkość wiatru.
Główna autorka, dr EVS Kiran Kumar Donthu, która ukończyła tę pracę jako pracownik naukowy w Instytucie Badań nad Energią, stwierdziła: „Nasze badanie dostarcza dowodów na to, że chłodne powłoki malarskie zmniejszają gromadzenie się ciepła i przyczyniają się do chłodzenia środowiska miejskiego. minimalnie inwazyjne rozwiązanie do chłodzenia miejskiego, które daje natychmiastowy efekt w porównaniu do innych opcji, których wdrożenie często wymaga gruntownej przebudowy miejskiej.Co więcej, zmniejszając ilość ciepła pochłanianego przez struktury miejskie, zmniejszamy również obciążenie cieplne budynków, a w konsekwencji redukcję powietrza w pomieszczeniach -kondycjonowanie zużycia energii.”
Główny badacz, profesor nadzwyczajny Wan Man Pun ze Szkoły Inżynierii Mechanicznej i Kosmicznej NTU (MAE), powiedział: „Wyniki badania mają zastosowanie nie tylko w przypadku miast w Singapurze, gdzie przez cały rok jest gorąco, ale także w przypadku innych obszarów miejskich w okolicy świat. Wraz z globalnym ociepleniem ludzie będą coraz częściej szukać sposobów na zachowanie chłodu. Nasze badanie potwierdza, że chłodne powłoki lakiernicze mogą w przyszłości stanowić strategię ograniczającą efekt miejskiej wyspy ciepła”.
Badanie, opublikowane w marcu w Sustainable Cities and Society, wspiera plan strategiczny NTU 2025, którego celem jest stawienie czoła wielkim wyzwaniom stojącym przed ludzkością w zakresie zrównoważonego rozwoju i przyspieszenie przełożenia odkryć badawczych na innowacje, które łagodzą wpływ człowieka na środowisko.
Eksperymenty w świecie rzeczywistym w „kanionyach ulicznych”
Do przeprowadzenia eksperymentów w świecie rzeczywistym badacze z NTU wybrali cztery prostokątne budynki, które utworzyły dwa równoległe „kaniony uliczne” – wąskie uliczki otoczone budynkami – na terenie przemysłowym na zachód od Singapuru zarządzanym przez JTC Corporation.
Jeden kanion, zwany „chłodnym kanionem”, pokryto dachami, ścianami i nawierzchnią drogi chłodną farbą, podczas gdy drugi (konwencjonalny) kanion pozostał bez zmian, stanowiąc „kontrolę” w eksperymencie.
Korzystając z czujników środowiskowych, zespół NTU monitorował warunki w obu kanionach przez dwa miesiące, które obejmowały ruch powietrza, temperaturę powierzchni i powietrza, wilgotność i promieniowanie, aby sprawdzić, jak dobrze chłodne powłoki malarskie wpływają na redukcję ciepła w mieście.
Naukowcy odkryli, że podczas 24-godzinnego cyklu w chłodnym kanionie zaobserwowano aż o 30% redukcję ciepła uwalnianego z powierzchni zabudowanych, w wyniku czego temperatura powietrza w chłodnym kanionie była aż o niższą temperaturę niż w konwencjonalnym kanionie. dwa stopnie Celsjusza w najgorętszej porze dnia, około godziny 16:00. W rezultacie piesi w chłodnym kanionie mogą odczuwać nawet o 1,5 stopnia Celsjusza niższą temperaturę.
Zespół badawczy NTU odkrył również, że temperatura powietrza w chłodnym kanionie została obniżona, ponieważ mniej ciepła zostało pochłoniętego i zmagazynowanego w ścianach, dachach i drogach budynków, a które następnie zostałoby uwolnione w celu ogrzania otaczającego powietrza lub wnętrza budynku. wnętrze.
W porównaniu do konwencjonalnych dachów, dachy z chłodną powłoką lakierniczą odbijały o 50 procent więcej światła słonecznego i w rezultacie pochłaniały do 40 procent mniej ciepła w najgorętszym słonecznym okresie. Powlekane ściany zapobiegały również przedostawaniu się większości ciepła do budynków przemysłowych.
Współautorka, adiunkt Ng Bing Feng z NTU School of MAE, powiedziała: „Nasze badanie wykazało, że chłodna farba na drodze znacząco pomogła obniżyć najwyższe temperatury w chłodnym kanionie, potwierdzając, że chłodna powłoka lakiernicza może być obiecującym sposobem aby obszary miejskie były chłodniejsze i wygodniejsze, zwłaszcza podczas upałów. Mamy nadzieję, że wnioski z naszego badania zachęcą więcej urbanistów do stosowania na dużą skalę chłodnych powłok malarskich na bardziej zabudowanych powierzchniach.”
W przyszłych badaniach zespół NTU skoncentruje się na tym, jak chłodna powłoka lakiernicza zachowuje się w czasie w tym samym miejscu eksperymentu.
Badania wspierane są przez JTC Corporation i Singapurską Radę ds. Mieszkalnictwa i Rozwoju.