如何在没有空调的情况下保持建筑物凉爽

如何在没有空调的情况下保持建筑物凉爽

陈讲运清洁供热分会

11小时前

天气越热，开空调的人就越多。事实上，AC 在世界各国蓬勃发展。据预测，到 2050 年，世界上大约三分之二的家庭可能拥有空调，而用于冷却建筑物的能源需求将增加两倍。

但是，除非能源来自可再生能源，否则所有增加的需求都会产生更多的温室气体排放，从而导致全球变暖——当然，也会导致更热的夏天。这是一个恶性循环——但建筑物可以设计成将热量挡在外面，而不会导致气候变化。

编译 陈讲运

1. 窗户和阴影

打开窗户是人们试图为建筑物降温的一种常见方式——但室内空气会和室外一样热。事实上，保持热量的最简单方法是使用良好的隔热材料和位置良好的窗户。由于夏季太阳高，外部水平遮阳如悬挑和百叶窗确实有效。

有时最好关掉暖气。照片：Andrew Gustar (CC BY-ND 2.0)

朝东和朝西的窗户更难遮阳。百叶窗和窗帘不是很好，因为它们挡住了视线和日光，如果它们位于窗户内，热量实际上会进入建筑物。出于这个原因，外部百叶窗——就像在法国和意大利的老建筑上经常看到的那样——是更可取的。

2. 油漆和釉料

现在，屋顶通常涂上特殊颜料，这些颜料旨在反射太阳辐射——不仅在可见光范围内，而且在红外光谱范围内。与传统涂料相比，这些可以将表面温度降低10°C 以上。窗户上的高性能太阳能玻璃也有帮助，其涂层具有“光谱选择性”，这意味着它们将太阳的热量保持在外面，但让日光进入。

还有光致变色玻璃，它会根据光线的强度（如某些太阳镜）改变透明度，而热致变色玻璃在炎热时会变暗，这也有帮助。甚至在冷时吸收光和热、热时反射的热致变色涂料也在开发中。

3. 建筑材料

由于这些材料的高“热质量”——即它们能够缓慢吸收和释放热量，从而使温度随着时间的推移而平滑，因此由石头、砖块或混凝土制成或嵌入地下的建筑物会感觉更凉爽，使白天凉爽，夜间温暖。如果您曾在意大利的夏季中期参观过一座石头教堂，您可能会感受到这种冷却效果。

用压缩土块建造的房屋可以自我调节内部温度，在温暖的天气里保持比外面凉爽，在凉爽的天气里比外面温暖。照片：居住地球，经许可使用

不幸的是，现代建筑的热质量通常很小，或者热质量高的材料被石膏板和地毯覆盖。木材也越来越多地用于建筑，虽然用木材建造建筑物通常对环境的影响较小，但其热质量却非常可怕。

4. 混合和相变材料

虽然混凝土具有很高的热质量，但生产它的能源消耗极大：世界上 8% 到 10% 的二氧化碳 (CO₂) 排放来自水泥。替代方案，例如由木材和混凝土组成的混合系统，越来越多地用于建筑，有助于减少环境影响，同时还提供所需的热质量。

另一个更令人兴奋的解决方案是相变材料 (PCM)。随着材料的相变，这些非凡的材料能够以潜热的形式储存或释放能量。所以当它变冷时，物质变成固相（它冻结），并释放热量。当它再次变成液体时，材料吸收热量，提供冷却效果。

PCM 的热质量甚至比石头或混凝土还要大——研究发现，这些材料可以将内部温度降低多达 5°C。如果将它们添加到带有交流电的建筑物中，它们可以减少 30% 的冷却电力消耗。

PCM 被研究人员誉为一项非常有前途的技术，并且可以商业化使用——通常用于天花板和墙板。唉，PCM 的制造仍然是能源密集型的。但是一些 PCM 的二氧化碳排放量是其他 PCM 的四分之一，因此选择正确的产品是关键。随着时间的推移，制造过程应该变得更加高效，从而使 PCM 变得越来越有价值。

5. 水分蒸发

水吸收热量并蒸发，当它上升时，会将较冷的空气向下推。这种简单的现象导致了冷却系统的发展，该系统利用水和自然通风来降低室内温度。用于蒸发水的技术包括使用喷雾器、雾化喷嘴（以产生雾气）、湿垫或多孔材料，例如装满水的陶瓷蒸发器。

水可以在塔、风捕集器或双层壁中蒸发——任何能形成热空气和水蒸气上升而冷空气下沉的通道的特征。只要天气相对干燥并且系统得到仔细控制，这种系统就会非常有效——据报道，有几座建筑物的温度低至 14°C 至 16°C 。

但在我们对所有这些新技术过于热情之前，让我们回到基础。确保空调不会导致全球变暖的一个简单方法是使用可再生能源为其供电——在炎热的天气中，太阳能似乎是显而易见的选择，但它需要资金和空间。事实仍然如此，如果不考虑建筑物对热的反应，就不能再设计建筑物——例如，玻璃摩天大楼应该过时了。相反，隔热良好的屋顶和墙壁在非常炎热的天气中至关重要。

在建筑物中使用电力的一切都应尽可能节能。照明、电脑、洗碗机和电视都使用电力，不可避免地会产生一些热量——这些在不使用时应该关闭。这样，我们都可以在整个夏天尽可能保持凉爽。