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?

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 18 日 7:00 | 分類 科技生活 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


如今世界只是「熱」。除了網路世界眾聲喧嘩,現實世界也熱浪滾滾。討論過熱容易走極端,天氣過熱則容易中暑,高溫甚至可能導致暈眩死亡。為了降溫,城市和人都需要改變。

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(Willis Carrier)。身為發明家,名氣沒有愛迪生大,但他發明的空調卻讓無數人感到幸福。想為城市降溫時,空調也是首選,只是並非所有城市都用得起。阿聯酋首都杜拜2014年就想建造空調城市,讓城市居民全年都在「室內」──城市處處都有空調。

▲ 杜拜的空調城市模型。

阿聯酋的計劃是將杜拜打造成第一座溫控城市,遊客全年都可感受恆溫生活。到時候,杜拜將由超過6.5公里的封閉式長廊連接,不同建築物互通。居民再也不會感受到夏天熱浪,因城市大部分地區都有空調,沒有空調的室外少之又少。

到了冬天,長廊頂篷還可打開,居民可繼續享受新鮮空氣。溫度適宜,加上城市各配置設施良好,定下溫控城市計劃後,杜拜預計一年能接待1.8億遊客。

▲ 所有建築彼此聯通,空調無處不在。

只是這計劃聽起來就不環保,加上石油價格下跌等多樣因素,宏偉的城市改造計劃一砍再砍,項目大幅縮減,超大購物中心也一分為三,空調系統得重新評估。負責計畫的杜拜控股公司COO Morgan Parker在2016年對彭博社表示:

整座城市安裝空調,這不僅經濟不可行,對環境也不負責。

最終的解決方案很傳統,就是讓建築更密集,提供更多有蔭蔽的人行道,增加穿梭建築的路徑選擇。總而言之,全城空調計劃算徹底行不通。

▲ 如果計劃順利,這就是杜拜的未來。

如果說城市空調的計劃很大,那隨身空調的計劃是很小。

Sony隨身空調Reon Pocket出到二代了。它讓走在街上的人們即使吹著潮濕熱風,背部隨身空調卻藏在西裝內製造冷氣。但近7,000元的價格並不是每個人都能接受,放在頸椎製冷的Reon Pocket也有點讓人擔心肩頸肌肉僵硬問題。

越來越多解決方案卻沒有普惠更多人的降溫法。

▲ Reon Pocket是貼在頸椎的隨身空調。(Source:影片截圖)

不過最近普渡大學研究人員提出新方案──把城市塗成白色。

將城市塗成白色,一切就會好?

建築物表面塗淺色塗料,就能反射和遮蔽太陽光輻射,幫城市降溫,這是城市建築設計常用的方法。所以現代建築大多是淺色,這不只為了美觀,也是實用。用淺色塗料降溫的原理是反射光,所以建築物塗料越淺效果就越好。還有什麼比白色塗料更有效?

普渡大學研究人員之前推出世界最白的塗料,由碳酸鈣製成,反射率達95%。最近升級的白色塗料推出,由高濃度硫酸鋇製成,不僅顏色更白,反射效果也更好。

兩種不斷刷新「最白」紀錄的塗料都是在二氧化鈦基礎上改進。商用白色塗料的常見原料,二氧化鈦有較好紫外線掩蔽作用,是紡織纖維和化妝品的「防曬劑」。

二氧化鈦製成的白色塗料反射率為90%~92%,最新白色塗料反射率為98%左右,功能性取得不小進步。當塗料反射率越高,建築溫度控制越有好處。除了反照率高,在0.008~0.013毫米的特定紅外波長也能把太陽輻射反射回太空,而不是滯留地球大氣層加劇全球變暖。

論文顯示,當太陽照射白色塗料,近10%輻射會反射。

▲ 新塗料的降溫效率更高。(Source:ACS Applied Materials & Interfaces

實際測試使用塗料的建築室溫比室外溫度低攝氏4.52度 ,是目前最好的城市降溫解決方案。加上把建築物「塗白」的難度並不高,工作過程也不需電力,不會對環境產生更多危害,建商完全可廣泛使用。

可說塗料就像不耗費資源的的「建築空調」,還能持續使用。

不完美的解決方案,持續的高溫鬥爭

儘管使用過程不耗費資源,但塗料生產過程仍不完美。

三分之二材料來自礦石,意味想大量生產就要採礦──是對環境影響頗大的人類行為。也就是說,為了環保製造的塗料反而造成環境污染,這種難以兩全的解決方案是今天環保工作必須面對的。

塗料用在所有建築也不現實,除了經濟成本考量,建築外觀設計也是問題。沒人想出門看到只是一片白茫茫,儘管不是雪,可能不會造成雪盲,但光反射也會造成新問題。使用時塗料老化和工作效率下降也是需考慮的因素。

動腦筋到城市建築降溫的嘗試其實不少,建築物塗淺色塗料就是其一,儘管不像新的白色塗料顯著,也有一定幫助。而房頂外牆種植各類綠化植物也能幫助建築物吸熱並遮擋太陽光,只是可能會對建築使用年限有影響。

新降溫方案也不限建築物,有人還想改造城市路面,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安全和塗料持久性。美國南卡羅萊納州的Charleston縣就試用這種方法,道路養護劑做成白色,透過反射更多光降低地面溫度,但養護劑一定程度會降低道路抗滑性,對行車安全性產生影響。

▲ 把地塗白可能也是有效的降溫方法。

一直以來,有不少學者想藉由合成礦料讓城市道路有更高效的降溫機制,甚至道路也能將雨水儲到道路下方、幫助路面溫度降低。但這些解決方案都有問題,要麼成本太高,無法取代低成本方案,要麼就有很多副作用。

從空調到塗料,城市降溫沒有百分百完美的方案。降溫時最好不傷害環境,不會有更多污染,讓一切難上加難。但在滿分和零分之間,最可怕的是什麼都不做。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Blend swap

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