在提出技术解决方案来解决这个问题,宽带PDRC(被动白天辐射冷却材料)已成为候选人保持城市凉爽在炎热的几个月,尽管有挑战与过冷在冬天。亚博网站下载一篇论文发表在可持续性城市规模评估策略来克服这个关键问题。
研究:光学调制被动宽带白天辐射冷却材料可以在夏天凉爽的城市在冬天和热的城市亚博网站下载。图片来源:TWStock / Shutterstock.com
城市气温上升
高温是一个紧迫的问题在许多城市地区,尤其是在夏季。
气候变化是一个紧急的存在主义在21世纪人类社会面临的问题圣世纪。它推动了人类活动,城市发展,提高工业化。除了伤害脆弱生态系统原因,气候变化对城市地区有深远的影响,导致体温升高的温度月导致健康问题,死亡,提升能源利用和污染物浓度增加。
WRF模式配置显示三个领域。D01父域,水平网格间距18公里,D02 6公里网格间距,D03表示的内部域感兴趣的领域包括高密度城市加尔各答的市区(KMA),网格间距为2公里。图片来源:汗,et al .,可持续性
近25%的世界人口在城市地区暴露在致命的温度上升。常用的混凝土和沥青等材料在城亚博网站下载市,与稀缺的植被,导致极端温度。近年来,致命的热浪得越来越频繁。自1980年代以来每年的天数在人口暴露于极端高温、湿度增加了两倍。
极端的城市热是一个被广为记载的现象在世界各地450个城市,和现象的大小可能高达10oc .极端温度在城市地区,对居民的影响全球许多政府来说是一个关键问题。
减轻极端城市热
来缓解这一现象的影响,城市规划者和政府已经实现了一些策略。城市设计是一个战略起着至关重要的作用。街定位和几何影响阳光的访问和通道气流通过城市峡谷,影响居民的热舒适。高层建筑可以提供急需的峰值温度时。建筑和空间定位是很重要的。
温度箱线图的城市环境变量(每小时)/高密度城市区域PDRC材料D03部署。亚博网站下载结果24 h×169分场景(non-modulated和调制PDRC材料)-控制情况(ΔT), T亚博网站下载环境T屋顶T表面,T树冠。这些温度计算每个方面峡谷的表面上使用能源预算(屋顶、墙壁和地面)和对热通量的影响。图片来源:汗,et al .,可持续性
技术策略来减轻极端城市供热包括蒸发系统、生态设计、绿色基础设施,和先进的材料。亚博网站下载先进材料包括铬、荧亚博网站下载光、反射和光子涂料。研究已经证明,这些显著降低加热在城市地区的影响。
PDRC材亚博网站下载料
PDRC材亚博网站下载料具备有利的属性,使其适合这一目的。这些属性(高反射的太阳光谱和增强的发射率值在大气窗口)给PDRCs sub-ambient表面温度时暴露在阳光下。在建筑物上安装这些材料有助于满足冷亚博网站下载负荷需求高峰时段。在过去的十年里,这些先进材料研究成倍地增加。亚博网站下载
然而,这些材料的开发过程是复杂的。亚博网站下载最近的研究集中在与气候适当关注,主动与被动应用程序、成本、可调谐性、可伸缩性、材料开发、和过冷点球。最近,聚合物材料由于其成本竞争力获得利益,是大规亚博网站下载模生产能力,适用于大型系统。油漆和电影已经评估,有不同的结果。
有两种类型的PDRC材料:宽带和波长选择性发射器。虽然人们普遍认为波长选择性发射器拥有最佳的冷却性能在各种气候条件下,宽带发射器在一定条件下表现更好。这些都是当材料比环境空气温度和表面温度时,在一个特定的温度范围,取决于气候。对于大型应用程序而言,宽带PDRC材料的发展是有利的。亚博网站下载
这项研究
当前PDRC材料的研究一直在进行位置高的天空窗口亚博网站下载因素和不受太阳辐射的影响从周围的建筑。因此,他们不能反映城市条件和高估了冷却效果。这项研究在可持续性调查了全市模拟宽带PDRC材料冷却性能和过冷的潜力。
潜在的变化温度随着时间的推移,在一个城市。潜在的温度在昼夜循环可以评估PDRC材料的冷却对边界层的影响稳定。亚博网站下载潜在的温度保持不变,当一个包裹经历绝热压力转变。干燥、静态稳定的大气是由潜在的垂直梯度温度。在高峰时间,对流边界层增长最快,逐步平衡(a)的低层大气CTRL (b) non-modulated相比,(c)ρ-modulated, (d)ε-modulated, (e)ρ+ε-modulated PDRC材料。亚博网站下载调制PDRC材料不明显影响PBL高度(亚博网站下载白线)和垂直风速在冬天的季节。由于这种现象,正常垂直对流混合和一个典型的PBL高度是可能的。换句话说,PBL迅速减少日落之后由于减少的热气从表面。图片来源:汗,et al .,可持续性
标准PDRCs进行评估与其他三个PDRC材料。亚博网站下载这些附加材料调制发射率、反射率和辐亚博网站下载射率和反射率。使用一个中尺度的气候模型运行场景。
四个主要研究达成的结论。首先,调节太阳能辐射率或反射率有一个微不足道的减排潜力材料的过冷潜在的日间和夜间。其次,每日最大材料和潜热每日最大的蓄热材料增加了调制发射率和反射率。亚博网站下载
第三,由省发展改革委核准材料的调制引起积极的能量平衡在冬季。亚博网站下载最后,通过光学调制这些材料,优秀的热缓解夏季没有提供一个相关的潜在过冷在冬天。亚博网站下载
作者已经确定了未来的工作机会在发展中国家和调制技术融入PDRC材料。亚博网站下载此外,他们已经确定了成本和扩展的挑战,以及耐用性和可调谐性要求的大规模实现这些材料在城市地区。亚博网站下载然而,他们预测,这些材料将很快进入市场,提供重要的福利减少极端与小城市热过冷点球亚博网站下载在寒冷的月份。
进一步的阅读
汗,et al。(2022)光学调制被动宽带白天辐射冷却材料可以在夏天凉爽的城市在冬天和热的城市亚博网站下载(在线)可持续性1110 | 14 (3)mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/2071-1050/14/3/1110
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