Эффект «теплового острова», относящийся к повышенной температуре воздуха в городах-миллионниках по сравнению с окружающими их территориями, был известен еще в восемнадцатом веке, но приобрел особую остроту лишь в последние десятилетия.
Высказывались предположения, что белые крыши домов могли бы смягчить этот эффект, отражая солнечную радиацию обратно в космос, и в 2010м году Национальный центр по исследованию атмосферы (США) уже пытался продемонстрировать этот процесс на примере компьютерной модели.
Сегодня изучение вопроса вышло на новый этап – ученые решили проверить теорию на практике, окрасив крыши трех нью-йоркских домов в белый цвет с помощью трех разных материалов. Результаты эксперимента превзошли самые смелые ожидания – белое кровельное покрытие позволило снизить пиковую летнюю температуру на крыше «в среднем на 43 градуса Фаренгейта (24 градуса Цельсия)».
То, что «в городе тепло и сыро, а за городом зима-зима-зима», частично объясняется темным цветом материалов, из которых строятся города. Мир асфальта и бетона обладает гораздо меньшими светоотражающими свойствами, чем природный ландшафт. Так, согласно исследованиям Стюарта Гаффина из Колумбийского Университета, вместе с учеными НАСА изучавшим все разнообразие поверхностей крыш, специфический микроклимат повышает температуру воздуха в ночном Нью-Йорке на 3-4 градуса Цельсия.
Для проведения эксперимента были выбраны три типа материалов: каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), кровля из термопластичного полиолефина (TPO) и асфальтовая многослойная рулонная кровля, покрытая белой эластомерной акриловой краской (другими словами, типичная поверхность крыши, выкрашенная белой краской). К слову, акриловое кровельное покрытие - тот самый дешевый материал, который мэр Нью-Йорка Майкл Блумберг предлагал использовать в рамках программы «CoolRoofs», призванной наряду с другими инициативами уменьшить выбросы парниковых газов в городе на 30% к 2030му году.
Итак, с помощью инфракрасных радиометров ученые измеряли температуру поверхности каждого покрытия и сравнивали ее с показателями контрольного (черного) образца. Для измерения коротковолнового излучения – как падающего на поверхность крыши, так и отраженного ею – использовались пиранометры. Полученные данные позволили высчитать излучательную (эмиссионную) способность покрытия (т.е. способность излучать тепловую энергию).
Согласно результатам, наибольшая разность температур между белым экспериментальным и черным контрольным покрытием наблюдалась в солнечные дни (что очевидно), в среднем же белое покрытие в полдень оказывалось на 23,6 градуса Цельсия прохладнее черного.
Как говорится в отчете, все три типа покрытия показали «очень схожие» результаты, а их альбедо (коэффициент отражательной способности) составило 0,65 - в отличие от типичного для почти черных кровельных поверхностей показателя 0,05. Важный момент – покрытие из акриловой краски было абсолютно новым, в то время как срок использования «профессиональной» кровли из каучука EPDM и термопластичного полиолефина к моменту проведения эксперимента насчитывал соответственно три и четыре года. Существенный недостаток акриловой краски – в том, что ее альбедо уменьшается вдвое уже через два года использования.
Таким образом, в долгосрочной перспективе профессиональные покрытия лучше справляются с отражением солнечной радиации. Тем не менее, даже с учетом уменьшения эффективности акриловой краски за двухгодичный срок ее применение все равно представляет «значимый прорыв» по сравнению с использованием обычных кровельных покрытий. Кроме того, она оказывается выгоднее экономически – для нанесения краски не нужно перестилать крышу, с этим справится и сам домовладелец, что при обращении в волонтерскую организацию обойдется ему в 5,38 $ за квадратный метр кровли.
Отчет с результатами исследований был опубликован в журнале Environmental Research Letters, откуда его можно скачать бесплатно. Три крыши – это, конечно, не целый город, и остается только ждать, пока кто-нибудь попробует повторить эксперимент в больших масштабах, с учетом погодных условий, скорости ветра и прочих нюансов. Но начало положено, а это не может не радовать – из таких мелочей и складываются большие перемены.
Сегодня изучение вопроса вышло на новый этап – ученые решили проверить теорию на практике, окрасив крыши трех нью-йоркских домов в белый цвет с помощью трех разных материалов. Результаты эксперимента превзошли самые смелые ожидания – белое кровельное покрытие позволило снизить пиковую летнюю температуру на крыше «в среднем на 43 градуса Фаренгейта (24 градуса Цельсия)».
То, что «в городе тепло и сыро, а за городом зима-зима-зима», частично объясняется темным цветом материалов, из которых строятся города. Мир асфальта и бетона обладает гораздо меньшими светоотражающими свойствами, чем природный ландшафт. Так, согласно исследованиям Стюарта Гаффина из Колумбийского Университета, вместе с учеными НАСА изучавшим все разнообразие поверхностей крыш, специфический микроклимат повышает температуру воздуха в ночном Нью-Йорке на 3-4 градуса Цельсия.
Для проведения эксперимента были выбраны три типа материалов: каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), кровля из термопластичного полиолефина (TPO) и асфальтовая многослойная рулонная кровля, покрытая белой эластомерной акриловой краской (другими словами, типичная поверхность крыши, выкрашенная белой краской). К слову, акриловое кровельное покрытие - тот самый дешевый материал, который мэр Нью-Йорка Майкл Блумберг предлагал использовать в рамках программы «CoolRoofs», призванной наряду с другими инициативами уменьшить выбросы парниковых газов в городе на 30% к 2030му году.
Итак, с помощью инфракрасных радиометров ученые измеряли температуру поверхности каждого покрытия и сравнивали ее с показателями контрольного (черного) образца. Для измерения коротковолнового излучения – как падающего на поверхность крыши, так и отраженного ею – использовались пиранометры. Полученные данные позволили высчитать излучательную (эмиссионную) способность покрытия (т.е. способность излучать тепловую энергию).
Согласно результатам, наибольшая разность температур между белым экспериментальным и черным контрольным покрытием наблюдалась в солнечные дни (что очевидно), в среднем же белое покрытие в полдень оказывалось на 23,6 градуса Цельсия прохладнее черного.
Как говорится в отчете, все три типа покрытия показали «очень схожие» результаты, а их альбедо (коэффициент отражательной способности) составило 0,65 - в отличие от типичного для почти черных кровельных поверхностей показателя 0,05. Важный момент – покрытие из акриловой краски было абсолютно новым, в то время как срок использования «профессиональной» кровли из каучука EPDM и термопластичного полиолефина к моменту проведения эксперимента насчитывал соответственно три и четыре года. Существенный недостаток акриловой краски – в том, что ее альбедо уменьшается вдвое уже через два года использования.
Таким образом, в долгосрочной перспективе профессиональные покрытия лучше справляются с отражением солнечной радиации. Тем не менее, даже с учетом уменьшения эффективности акриловой краски за двухгодичный срок ее применение все равно представляет «значимый прорыв» по сравнению с использованием обычных кровельных покрытий. Кроме того, она оказывается выгоднее экономически – для нанесения краски не нужно перестилать крышу, с этим справится и сам домовладелец, что при обращении в волонтерскую организацию обойдется ему в 5,38 $ за квадратный метр кровли.
Отчет с результатами исследований был опубликован в журнале Environmental Research Letters, откуда его можно скачать бесплатно. Три крыши – это, конечно, не целый город, и остается только ждать, пока кто-нибудь попробует повторить эксперимент в больших масштабах, с учетом погодных условий, скорости ветра и прочих нюансов. Но начало положено, а это не может не радовать – из таких мелочей и складываются большие перемены.
Обсуждения Эффект теплового острова