把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

上海發布首個高溫黃色預警,最高氣溫將達 35 攝氏度。

加拿大最高溫逼近 50℃,死亡人數激增。

南極洲的最高氣溫再破紀錄。

今天的世界是「熱」的。除了網際網路世界的眾聲喧嘩的熱鬧,現實世界也有熱浪滾滾的炎熱。討論過熱容易走極端,天氣過熱則容易中暑,高溫甚至可能導致人類暈眩、死亡。

而為了降溫,城市和人也都需要做出一些改變。

隨身空調和空調城市,只屬於少部分人

每年夏天都有人感謝威利斯·開利。

作為發明家,他的名氣沒有愛迪生那麼大,但他發明的空調卻讓無數人在夏天感受到了穩穩的幸福。

把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

▲ 空調發明者威利斯·開利

而在想要給城市降溫時,空調也是首選,只是不是所有城市都用得起罷了。

阿聯杜拜在 2014 年就想建造一座空調城市,讓城市居民全年都在「室內」,因為城市處處都有空調。

把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

▲ 杜拜的空調城市圖景

阿聯的計劃是將杜拜打造為第一座溫控城市,遊客全年都可以來這感受恆溫的生活。

到時候,杜拜這座城市將會由超過 6.5 公里的封閉式長廊連接,不同的建築物彼此聯通。居民再也不需要感受夏天的熱浪,因為這座城市基本都由空調覆蓋,沒有空調的室外少之又少。

到了冬天,長廊的頂篷還可以打開,居民可以繼續享受新鮮空氣。溫度適宜,加上城市各個配置設施良好,在定下溫控城市的計劃後,杜拜預計一年能接待 1.8 億遊客。

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▲ 所有建築彼此聯通,空調無處不在

只是這個計劃聽上去就不太環保,加上石油價格下跌等多個因素,宏偉的城市改造計劃也被一砍再砍。開發的項目大幅縮減,超大購物中心也被一分為三,空調系統更得被重新評估。負責此項目的杜拜控股公司 COO Morgan Parker 就在 2016 年對彭博社表示:

在整個項目中安裝空調,這不僅在經濟上不可行,而且對環境也不負責。

最終的解決方案很傳統,那就是讓建築更密集,給居民提供有更多有蔭蔽的人行道,增加在建築中穿行的路徑選擇。總而言之,全城空調計劃算是徹底行不通了。

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▲ 如果計劃順利,這就是杜拜的未來城市

如果說城市空調的計劃很大,那隨身空調的計劃就很小。

索尼的隨身空調 Reon Pocket 已經出到二代了。它的存在,讓行走在街上的人們臉上吹過濕潤的熱風,背部的隨身空調卻藏在西裝里製造令人心喜的冷氣。但 1600 的價格並不是每個人都能接受,放在頸椎上製冷的 Reon Pocket 也有點讓人擔心肩周炎的問題。

看了越來越多的解決方案,在節能減排、降低碳排放量之外,人們都沒找到能夠普惠更多人的降溫方案。

把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

▲ Reon Pocket 就像一個貼在頸椎的隨身空調

不過最近普渡大學的研究人員給出了一個新的解決方案——把城市塗成白色。

將城市塗成白色,一切就會好嗎?

給建築物的表面塗上一層淺色塗料,就能反射和遮蔽太陽光的輻射,從而給城市降溫,這是城市建築設計中常用的方法。所以我們看到的現代建築大多是淺色,這不只是為了美觀,也是為了實用。

用淺色塗料來為建築物降溫的原理是反射光,所以建築物塗料的越淺效果就越好。還有什麼比白色塗料更有效呢?

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▲ 白色塗料的效果是最好的

普渡大學的研究人員之前推出了世界上最白的塗料,由碳酸鈣製成,反照率達到了 95%。最近,進一步升級的白色塗料被重新推出。它由高濃度硫酸鋇製成,不僅顏色更白了,反照效果也更好了。

兩種不斷刷新「最白」記錄的塗料都是在二氧化鈦這種無機物的基礎上改進的。作為商用白色塗料中的常見原料,二氧化鈦有較好的紫外線掩蔽作用,是紡織纖維和化妝品的「防曬劑」。

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▲ 純白建築你想要嗎? 圖片來自:Simon_M

在二氧化鈦製成的白色塗料反照率為 90%-92% 的情況下,最新的白色塗料反照率在 98% 左右,從塗料的功能性上看取得了不小的進步。而當塗料的反照率越高,它對於建築溫度的控制也就越有好處。

除了反照率高,這種新型塗料在 0.008-0.013 毫米的特定紅外波長也能夠更好的把太陽輻射反射回太空,而不是滯留在地球大氣層中加劇全球變暖。

論文顯示,當太陽照射在這種特定白色塗料上時,有接近 10% 的輻射會被這些波長反射。

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▲ 作者論述新塗料的降溫效率更高

實際測試中,使用這種塗料的建築室溫比室外溫度低了 4.5℃,是目前最好的城市降溫解決方案之一。再加上把建築物「塗白」的難度並不高,塗料工作的過程中也不需要電力,也不會對環境產生更多危害,建築商完全可以把這種塗料廣泛應用。

可以說,這種塗料就像不耗費資源的的「建築空調」,還是能持續使用的那種。

不完美的解決方案,持續的高溫鬥爭

盡管使用過程不耗費資源,但塗料在生產過程中仍不能稱之完美。

這種塗料有三分之二的原材料來源於礦石,這意味著想要廣泛應用就需要采礦——這是對環境影響較大的人類行為之一。也就是說,你為了環保而刷的塗料反而會造成一定的環境污染,這種難以兩全的解決方案都是今天環保工作必須面對的。

把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

▲ 白色建築. 圖片來自:Simon_M

而把這種塗料用在所有的建築上也不現實,除了經濟成本的考慮,建築外觀的設計也是一個問題。沒人想走出門看到的就是一片白茫茫,盡管這不是雪原,可能不會造成雪盲,但光反射也會造成新的問題。在使用過程中,塗料的老化和工作效率的下降也是需要考慮的因素。

這種在城市建築上動腦筋降溫的嘗試其實並不少,給建築物塗上淺色塗料就是其一,盡管不像新的白色塗料一樣作用顯著,也是有一定幫助的。而在房頂外牆上種植各類綠化植物也是能幫助建築物吸熱並遮擋太陽光的,只是這樣的設計可能也會對建築使用年限有一定的影響。

把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

▲ 建築外也有綠化率

新的降溫方案也不僅限於建築物,有人還想要改造城市路面,讓「大路朝天,降溫降熱」。

老辦法就是塗白,只是把道路塗白還得考慮到路面的安全和塗料的持久 。美國南卡羅萊納州的 Charleston 縣就試用了這種方法,它們把道路養護劑做成白色,通過反射更多光來降低地面溫度,但這種養護劑一定程度上也會降低道路的抗滑性能,對行車安全性產生影響。

把建築做成「空調」,這個讓你涼爽過夏天的「神設計」是怎麼做到的?

▲ 把地塗白可能也是一種有效的降溫方法

一直以來,有不少學者想通過合成礦料讓城市道路有一個更高效的降溫機制,甚至暢想道路也能將雨水存儲到道路下方、幫助路面溫度降低的解決方案。但這些解決方案也都有自己的問題,要麼就是成本太高,無法替代低成本方案,要麼就還有很多副作用。

從空調到塗料,給城市降溫沒有一個百分百完美的方案。方案在降溫的時候最好能不過多傷害環境,不會有更多的污染,這就讓一切難上加難。

只是在滿分和零分的解決方案之間,最可怕的是什麼都不做。

來源:愛范兒