反光材料和灌溉树木：研究表明如何将世界上最热的城市之一降温 4.5°C

悉尼新南威尔士大学的一项新研究表明，在炎热的沙漠气候下，可以显着降低主要城市的气温，同时降低能源成本。

今天发表在《自然城市》杂志上的研究结果详细介绍了一项多方面的策略，将高性能建筑实验室开发的高反射性“超冷”建筑材料与灌溉绿化和能源相结合，将沙特阿拉伯首都的气温降低高达 4.5°C改造措施。这项研究是与利雅得皇家委员会合作进行的，是第一个调查现代散热技术在城市实施时的大规模能源效益的研究。

新南威尔士大学科学学院教授、高性能建筑安妮塔·劳伦斯主席兼资深作者马修斯·桑塔莫里斯 (Mattheos (Mat) Santamouris) 表示：“该项目展示了先进的散热技术和工艺对减少城市过热、减少冷却需求和改善生活的巨大影响。”研究的。

Santamouris 教授专门开发散热技术和策略以降低城市温度。城市极端高温影响了全球 450 多个城市，增加了能源消耗需求，并对健康产生不利影响，包括与高温相关的疾病和死亡。

沙特阿拉伯首都利雅得就是这样的城市之一。它位于沙漠中心，是世界上最热的城市之一，夏季气温可能超过 50°C。此外，气候变化和快速城市化正在加剧过热的程度。

“有限的绿化和由沥青和混凝土等传统建筑材料制成的大型人造表面会吸收热量，这意味着城市继续升温，”桑塔莫里斯教授说。“汽车污染和工业活动产生的额外热量也会升高城市的温度。”

模拟城市规模的散热场景

在这项研究中，由新南威尔士大学研究人员领导的团队在八种不同的散热情景下对利雅得 Al Masiaf 区进行了大规模的降温气候和能源模拟，包括 3323 座城市建筑的能源性能，以评估降低温度的最佳策略城市并减少冷却需求。

该模型考虑了超冷材料、植被类型和能源改造水平的不同组合，发现夏季可以将城市的室外温度降低近 4.5°C。该战略还将把城市的冷却节能提高高达 16%。

利雅得建议的缓解(或冷却)方案包括在建筑物屋顶使用超冷材料，并将灌溉树木的数量增加一倍以上以改善蒸腾冷却。

相反，盲目实施没有经过详细、先进的科学优化的城市降温技术，如使用非灌溉绿化，可能会导致城市温度大幅升高。

“通过实施先进的散热技术和技巧的正确组合，可以降低区域范围内的环境温度，”桑塔莫里斯教授说。“对于利雅得这样一个闷热的城市来说，显着减少冷却需求对于可持续发展也具有巨大的意义。”

桑塔莫里斯教授表示，降低城市温度有助于提高人们的热舒适度，减少酷暑带来的健康问题，降低污染物浓度，提高人类生产力。虽然不是本研究的一部分，但之前的研究发现，在其他城市实施类似的降温策略可以帮助减少与高温相关的死亡。

减少城市规模的能源需求

该研究还模拟了所有 3323 座建筑的改造措施以及在城市范围内实施的散热技术对能源的影响。将最佳冷却技术与能源改造方案相结合——即通过更好的窗户、隔热材料、太阳能和冷却屋顶来改善建筑围护结构——可以将冷却需求减少高达 35%。

“这意味着利雅得的能源需求大幅减少，将有助于进一步降低城市制冷成本，同时提高当地居民的生活质量，”桑塔莫里斯教授说。

研究人员现在希望与利雅得皇家委员会合作，开始在该市实施量身定制的散热计划，这将是世界上同类计划中最大的。

“一旦在城市范围内实施，这些先进的散热技术将在未来几年为城市带来重要的健康、可持续发展和经济成果，”桑塔莫里斯教授说。

研究小组还包括来自悉尼大学、劳伦斯伯克利国家实验室、利雅得市皇家委员会、加尔各答大学和雅典大学的研究人员。

来源: Materials provided by University of New South Wales. Original written by Ben Knight.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Shamila Haddad, Wanni Zhang, Riccardo Paolini, Kai Gao, Muzahim Altheeb, Abdulrahman Al Mogirah, Abdullatif Bin Moammar, Tianzhen Hong, Ansar Khan, Constantinos Cartalis, Anastasios Polydoros, Mattheos Santamouris. Quantifying the energy impact of heat mitigation technologies at the urban scale. Nature Cities, 2024; 1 (1): 62 DOI: 10.1038/s44284-023-00005-5