Yansıtıcı yüzeyler (iklim mühendisliği) - Reflective surfaces (climate engineering)
Yansıtıcı yüzeyler , yüksek güneş yansıması ( güneşin görünür, kızılötesi ve ultraviyole dalga boylarını yansıtma, yüzeye ısı transferini azaltma yeteneği ) ve yüksek termal yayma (soğurulmuş veya yansıtılmamış güneş enerjisini yayma yeteneği) sağlayabilir. Yansıtıcı yüzeyler bir jeomühendislik biçimidir .
En iyi bilinen yansıtıcı yüzey türü , "serin çatı" adı verilen bir çatı türüdür . Soğuk çatılar çoğunlukla beyaz çatılarla ilişkilendirilirken, çeşitli renk ve malzemelerle gelirler ve hem ticari hem de konut binaları için mevcutturlar. Günümüzün havalı çatı pigmentleri, metal çatı kaplama ürünlerinin koyu renklerde, hatta siyahta EnergyStar derecesine sahip olmasını sağlar .
Güneş ışığını yansıtan arabalar veya serin arabalar, karanlık arabalardan daha fazla güneş ışığını yansıtır ve arabanın içine iletilen ısı miktarını azaltır. Bu nedenle, iklimlendirme ihtiyacını, yakıt tüketimini ve sera gazı ve kentsel hava kirleticilerinin emisyonlarını azaltmaya yardımcı olur.
Soğuk renkli park yerleri, yansıtıcı bir boya tabakasıyla yapılmış park yerleridir. Güneş ışınımını yansıtacak şekilde tasarlanmış soğuk kaplamalar, değiştirilmiş karışımlar, yansıtıcı kaplamalar, geçirgen kaplamalar ve bitki kaplı kaplamalar kullanabilir.
Serin Çatıların Faydaları
Sıcak iklimlerde serin çatılar, aşağıdakiler de dahil olmak üzere hem anında hem de uzun vadeli faydalar sağlayabilir:
- Tek katlı bir bina için yıllık klima enerjisi kullanımının %15'ine varan tasarruf
- Kentsel ısı adası etkisinin azaltılmasına yardımcı olun .
- Azaltılmış hava kirliliği ve sera gazı emisyonlarının yanı sıra, sera gazı emisyonlarının ısınma etkisinin önemli ölçüde dengelenmesi.
Serin çatılar, sıcak yazlarda soğutma enerjisi tasarrufu sağlar, ancak soğuk kışlarda ısıtma enerjisi yükünü artırabilir. Bu nedenle serin çatıların net enerji tasarrufu iklime bağlı olarak değişmektedir. Bununla birlikte, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki klimalı ticari binalar için bu konuyu inceleyen bir 2010 enerji verimliliği çalışması, yaz soğutma tasarruflarının, Kanada-ABD sınırına yakın soğuk iklimlerde bile, hem elektrik hem de emisyonlarda tasarruf sağlayan tipik olarak kış ısıtma cezasından daha ağır bastığını buldu. . Malzemeyi temiz tutmak için uygun bir bakım programı olmadan, soğuk çatıların enerji tasarrufu, zamanla albedo bozulması ve kirlenme nedeniyle azalabilir .
Birkaç yıl boyunca çatı kaplama membranlarının bozulmasıyla ilgili araştırma ve pratik deneyimler, güneşten gelen ısının dayanıklılığı etkileyen en güçlü faktörlerden biri olduğunu göstermiştir. Çatı seviyesinde mevsimsel veya günlük olarak yüksek sıcaklıklar ve büyük değişiklikler, çatı membranlarının uzun ömürlülüğüne zarar verir. Aşırı sıcaklık değişimlerini azaltmak, membran sistemlerinde hasar oluşumunu azaltacaktır. Membranların ultraviyole ve kızılötesi radyasyonu yansıtan malzemelerle kaplanması, UV ve ısı bozulmasının neden olduğu hasarı azaltacaktır. Beyaz yüzeyler kendilerine ulaşan radyasyonun yarısından fazlasını yansıtırken, siyah yüzeyler neredeyse tamamını emer. Beyaz veya beyaz kaplamalı çatı kaplama membranları veya beyaz çakıl kaplama, membranların güneş radyasyonuna maruz bırakılması gereken bu sorunları kontrol etmek için en iyi yaklaşım gibi görünmektedir.
Ilık iklimlerdeki tüm kentsel, düz çatılar beyazlatılmış olsaydı, küresel yansıtmada ortaya çıkan %10'luk artış, 24 gigatonluk sera gazı emisyonunun ısınma etkisini veya 20 yıl boyunca 300 milyon arabayı yoldan çıkarmaya eşdeğer olurdu. Bunun nedeni, 93 metrekarelik (1.000 fit kare) beyaz bir çatının 20 yıllık ömrü boyunca 10 ton karbondioksiti dengeleyecek olmasıdır. Artan yansıtıcılıktan kaynaklanan büyük ölçekli soğutmaya ilişkin 2008 tarihli bir gerçek dünya vaka çalışmasında, Güney İspanya'daki Almeria Eyaleti'nin çevre bölgelere kıyasla 20 yıllık bir süre içinde 1,6 °C (2,9 °F) soğutulduğu bulunmuştur. Daha önce çöl olan geniş bir alana polietilen kaplı seraların kurulması sonucu. Yaz aylarında çiftçiler, bitkilerini soğutmak için bu çatıları badanalıyor.
Güneş ışığı beyaz bir çatıya düştüğünde çoğu yansıtılır ve atmosferden uzaya geri döner. Ancak güneş ışığı karanlık bir çatıya düştüğünde ışığın çoğu, atmosfer tarafından emilen çok daha uzun dalga boyları kadar emilir ve yeniden yayılır. (Atmosferdeki bu uzun dalga boylarını en güçlü şekilde emen gazlar "sera gazları" olarak adlandırılmıştır). Tarafından yapılan bir çalışmanın sonuçları, Syed Ahmad Farhan et al. adlı Teknologi Petronas'la ve Teknologi TKB sıcak ve nemli iklim dayanır 2021 yılında, Malezya , beyaz seçimi göstermektedir kiremit önemli değerleri yanı sıra ısı iletim transferi ve çatı yüzey sıcaklığı tepe noktaları azaltır Günlük profiller boyunca ısı iletimi transferi ve çatı üstü yüzey sıcaklığı. Aksine, sonuçlar aynı zamanda gece boyunca gökyüzüne bir ısı salınımı gerçekleştiği için gece profillerini etkilemediğini de ortaya koymaktadır. Binadan ısı salınımı, gökyüzü sıcaklığını azaltan ve gökyüzünün , termal dengeyi sağlamak için binadan gökyüzüne ısı transferini destekleyen bir ısı emici olarak hareket etmesini sağlayan güneş radyasyonunun olmaması nedeniyle oluşur .
Concordia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından 2012'de yapılan bir araştırma, Stanford çalışmasında kullanılanlara benzer değişkenleri (örneğin, bulut tepkileri) içeriyordu ve şehirlerdeki serin çatıların ve kaldırımların dünya çapında yaygınlaştırılmasının 150 gigaton'a kadar dengelemeye eşdeğer küresel bir soğutma etkisi yaratacağını tahmin ediyordu. karbondioksit emisyonları - dünyadaki her arabayı 50 yıl boyunca yoldan çıkarmaya yetecek kadar.
Dezavantajları
Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından 2011 yılında yapılan bir araştırma, yansıtıcı çatıların binalardaki sıcaklıkları düşürmesine ve " kentsel ısı adası etkisini" hafifletmesine rağmen, aslında küresel sıcaklığı artırabileceğini öne sürdü . Çalışma , serin çatılarla ilişkili bina enerji tasarrufundan (yıllık soğutma enerjisi tasarrufu daha az yıllık ısıtma enerjisi cezası) kaynaklanan sera gazı emisyonlarındaki azalmayı hesaba katmadığını kaydetti (yani, yaşayanları ısıtmak için daha fazla enerji kullanması gerekecekti). kışın güneş ışığından gelen ısının azalması nedeniyle alan.) Ancak bu, tropikal iklimler için değil, yalnızca kış sıcaklıklarının düşük olduğu bölgeler için geçerlidir. Ayrıca, kışın karla kaplı olacakları için, kış aylarında kar alan bölgelerdeki evlerin daha koyu çatılardan önemli ölçüde daha fazla ısı alması olası değildir. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki Heat Island Group'taki araştırmacılar tarafından hazırlanan "Soğuk Çatılar ve Küresel Soğutma" başlıklı bir yanıt belgesi, yazarlar tarafından kabul edilen belirsizliğe, istatistiksel olarak önemsiz sayısal sonuçlara ve yetersizliğe atıfta bulunarak bu bulguların geçerliliği hakkında ek endişeler dile getirdi. küresel geri bildirimlere yerel katkıların analizinde ayrıntı düzeyi.
Ayrıca 2012 at araştırma California Üniversitesi, San Diego 'ın Mühendislik Jacobs Okulu yakınındaki binalar yansıtıcı cam veya diğer hafifletici faktörleri ile donatılmıştır sürece yansıtıcı kaldırımlar ve binaların arasındaki etkileşim içine bulduk, güneş radyasyonu açık renkli kaldırımları yansıyordu yakındaki binalardaki sıcaklığı artırabilir, klima taleplerini ve enerji kullanımını artırabilir.
2014 yılında, Arizona Eyalet Üniversitesi Coğrafya Bilimleri ve Şehir Planlama Okulu'nda yardımcı doçent ve Küresel Sürdürülebilirlik Enstitüsü'nde kıdemli bir sürdürülebilirlik bilimcisi olan Matei Georgescu liderliğindeki bir araştırma ekibi , en çok kullanılanlardan bazılarının göreceli etkinliğini araştırdı. kentsel genişlemeden kaynaklanan ısınmayı azaltmayı amaçlayan ortak adaptasyon teknolojileri. Çalışmanın sonuçları, kentsel uyum teknolojilerinin performansının sıcaklıktaki bu artışa karşı koyabileceğini, ancak aynı zamanda mevsimsel olarak değiştiğini ve coğrafi olarak bağımlı olduğunu göstermektedir.
Spesifik olarak, serin çatılar gibi California Central Valley'de işe yarayan şeyler, Florida gibi ülkenin diğer bölgelerine mutlaka aynı faydaları sağlamaz. Yağış ve enerji talebi gibi yakın yüzey sıcaklıklarının ötesine geçen sonuçların değerlendirilmesi, genellikle hesaba katılmayan önemli ödünleşimleri ortaya çıkarır. Serin çatıların özellikle yaz aylarında belirli alanlar için etkili olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte, kış aylarında, bu aynı kentsel uyum stratejileri, kuzeydeki konumlara uygulandığında çevreyi daha da soğutur ve sonuç olarak konfor seviyelerini korumak için ek ısıtma gerektirir. Georgescu, "Bazı bölgeler için yaz mevsiminde kazanılan enerji tasarrufu, kış mevsiminde neredeyse tamamen kayboluyor" dedi. Florida'da ve daha az ölçüde güneybatı eyaletlerinde, serin çatıların neden olduğu çok farklı bir etki var. "Florida'da simülasyonlarımız yağışta önemli bir azalma olduğunu gösteriyor. Serin çatıların yerleştirilmesi, yağışta günde 2 ila 4 milimetre azalma ile sonuçlanıyor, bu da su üzerinde etkileri olacak önemli bir miktar (yaklaşık yüzde 50)" kullanılabilirlik, azalan akış akışı ve ekosistemler için olumsuz sonuçlar. Florida için serin çatılar, bu istenmeyen sonuçlar nedeniyle kentsel ısı adasıyla savaşmanın en uygun yolu olmayabilir.” Genel olarak, araştırmacılar, kentsel yayılma ve sera gazlarının neden olduğu yükselen sıcaklıklara karşı koymaya çalışırken makul planlama ve tasarım seçimlerinin dikkate alınması gerektiğini öne sürüyorlar. “Kentsel kaynaklı iklim değişikliğinin, herkese uyan tek çözümlerin aksine, optimal yaklaşımları seçerken değerlendirilmesi gereken belirli coğrafi faktörlere bağlı olduğunu” ekliyorlar.
ASHRAE (Amerikan Isıtma, Soğutma ve İklimlendirme Mühendisleri Topluluğu), AIA ( Amerikan Mimarlar Enstitüsü ), IESNA (Kuzey Amerika Aydınlatma Mühendisliği Topluluğu), USGBC (Amerika Birleşik Devletleri ) ile işbirliği içinde bir dizi Gelişmiş Enerji Tasarım Kılavuzu geliştirildi. Yeşil Bina Konseyi) ve 2011 yılında ABD DOE (Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı) tarafından yapılmıştır. Bu kılavuzlar, Net sıfır enerjili bir binaya doğru %50 Enerji Tasarrufu elde etmeyi amaçlamıştır ve Küçük ila Orta Ofis Binaları, Orta ila Büyük Kutu bina türlerini kapsıyordu. Perakende Binaları, Büyük Hastaneler ve K-12 Okul Binaları. 4 ve üzeri İklim Bölgelerinde , şu anda çatıların bu bölgelerde yansıtıcı olmasını gerektirmeyen, çatı yansıtması için ASHRAE 90.1 standardına uyulması tavsiye edilir . 4 ve üzeri İklim Bölgelerinde, Soğuk Çatılar önerilen bir Tasarım Stratejisi değildir.
2011 yılında ABD DOE (Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı) ve PNNL (Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı) ile işbirliği içinde “Enerji Performansını İyileştirmenin Pratik Yolları” için bir dizi Gelişmiş Enerji Güçlendirme Kılavuzu geliştirilmiştir. Enerji verimliliğini artırabilecek perakende ve ofis binaları. Tüm konumlar için serin çatılar önerilmez. "Bu önlem, örneğin çok soğuk iklim bölgesinden daha uzun bir soğutma mevsimi olan sıcak ve nemli iklim bölgesinde muhtemelen daha uygun maliyetlidir. Sıcak iklimlerde bulunan binalar için bu önlem dikkate alınmaya değer.”
Bakır Geliştirme Derneği ve çeşitli renk çatı malzemeleri yukarıdaki devreleri içinde kablolama yüksek sıcaklıklara inceledikleri 2002 yılında başlayan, çok sayıda çalışmalar yürütmüştür. Bulgular, soğuk çatıların üzerindeki sıcaklıkların, daha koyu renkli çatı malzemesinden daha yüksek olduğu sonucuna varmıştır. Bu, çatı ekipmanı, borular veya diğer malzemeler tarafından engellendiğinde, sapmış güneş radyasyonunun radyasyonun ısı kazancına maruz kalacağı fikrini göstermektedir.
Göre ABD DOE “Serin çatılar çevrenizdeki bağlamında dikkate alınmalıdır: 'Serin Çatılar seçilmesi için rehber' adlı. Serin bir çatı belirlemek ve enerji tasarrufunu tahmin etmek nispeten kolaydır, ancak bazı ileriyi düşünmek diğer baş ağrılarını önleyebilir. Serin bir çatı kurmadan önce şu soruyu sorun: Yansıyan güneş ışığı nereye gidecek? Parlak, yansıtıcı bir çatı, ışığı ve ısıyı daha yüksek komşu binaların yüksek pencerelerine yansıtabilir. Güneşli koşullarda bu, sizin veya komşularınız için rahatsız edici parlamalara ve istenmeyen ısıya neden olabilir. Yansımaların neden olduğu aşırı ısı, klimanın enerji kullanımını artırarak, serin çatının bazı enerji tasarrufu faydalarını ortadan kaldırıyor.”
Soğuk çatı bakımı konusunda ABD DOE'nin "Soğuk Çatıları Seçme Yönergeleri"ne göre: "Soğuk bir çatı kirlilikten, yaya trafiğinden, rüzgarla biriken molozlardan, göllenmiş sudan ve küf veya alg büyümesinden kirlendiğinde, yansıma azalarak daha yüksek sıcaklıklara yol açar.Özellikle kirli çatılar, ürün etiketlerinde belirtilenden çok daha kötü performans gösterebilir.Yaya trafiğinden kaynaklanan kir, belirlenmiş yürüyüş yolları belirlenerek veya çatıya erişimi sınırlayarak en aza indirilebilir.Dik eğimli çatıların kirle ilgili sorunları daha azdır çünkü yağmur suyu kiri ve kalıntıları daha kolay yıkayabilir.Bazı serin çatı yüzeyleri "kendi kendini temizler", bu da kiri daha kolay döktükleri ve yansımalarını daha iyi koruyabilecekleri anlamına gelir.Soğuk bir çatının temizlenmesi, güneş yansımasını kurulu durumuna yakın bir şekilde geri yükleyebilir. Bazı yöntemler çatınıza zarar verebileceğinden, uygun temizleme prosedürü için her zaman çatı üreticinize danışın. enerji tasarrufu, çatı temizliği, çatınızın rutin bakım programının bir bileşeni olarak entegre edilebilir. Bu nedenle, temiz çatı değerlerinden ziyade yıpranmış güneş yansıma değerlerine dayalı olarak enerji tasarruflarını tahmin etmek en iyisidir."
Özellikler
Güneş ışığı karanlık bir çatıya çarptığında, yaklaşık %15'i gökyüzüne geri yansır, ancak enerjisinin çoğu çatı sistemine ısı şeklinde emilir. Soğuk çatılar, geleneksel koyu renkli çatılardan çok daha fazla güneş ışığını yansıtır ve daha az ısıyı emer.
Soğuk çatıların etkilerini ölçmek için kullanılan iki özellik vardır:
- Albedo olarak da bilinen güneş yansıması, güneş ışığını yansıtma yeteneğidir. Ondalık kesir veya yüzde olarak ifade edilir. 0 değeri, yüzeyin tüm güneş ışınımını emdiğini ve 1 (veya %100) değeri toplam yansıtmayı temsil eder.
- Termal yayma , emilen ısıyı yayma yeteneğidir. Ayrıca 0 ile 1 arasında bir ondalık kesir veya yüzde olarak ifade edilir.
Serinliği değerlendirmenin başka bir yöntemi, hem güneş yansımasını hem de yayılımı tek bir değerde birleştiren güneş yansıma indeksidir (SRI). SRI, standart bir siyah (yansıma 0,05, yayma 0,90) ve standart bir beyaz (yansıma 0,80, yayma 0,90) 100 olacak şekilde tanımlanan çatının güneş ısısını reddetme yeteneğini ölçer.
Mükemmel bir SRI, güneş ışığını emmeyen ve çok düşük emisyona sahip mükemmel bir aynanın değeri olan yaklaşık 122'dir. Bu seviyeye yaklaşan tek pratik malzeme, 112 SRI değerine sahip paslanmaz çeliktir. Yüksek yansıtıcılığa sahip, düşük emisyonlu çatılar, her zaman ortama çok yakın bir sıcaklık sağlar ve sıcak iklimlerde ısı kazanımlarını önler ve soğuk iklimlerde ısı kaybını en aza indirir. Yüksek emisyonlu çatılar, aynı yalıtım değerleri için soğuk iklimlerde çok daha yüksek ısı kaybına sahiptir.
Çatı Tasarruf Hesaplayıcısı
Çatı Tasarruf Hesaplayıcısı (RSC), ABD Enerji Bakanlığı'nın Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı tarafından geliştirilen ve beyaz ve siyah yüzeylere sahip düşük eğimli çatı uygulamaları için soğutma ve ısıtma tasarruflarını tahmin eden bir araçtır .
Bu araç hem işbirliği oldu , Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarı hem konut ve ticari binalar için endüstri konsensüs çatı tasarrufu sağlamak amacıyla. Net yıllık enerji tasarrufunu (soğutma enerjisi tasarrufu eksi ısıtma cezaları) bildirir ve bu nedenle sadece ısıtma ve/veya soğutma sistemi olan binalar için geçerlidir.
Soğuk çatı çeşitleri
Soğuk çatılar üç kategoriden birine girer: soğuk çatı kaplama malzemelerinden yapılmış çatılar, güneş yansıtıcı kaplama ile kaplanmış malzemelerden yapılmış çatılar veya yeşil çatılar.
Serin çatılar
Beyaz termoplastik membran çatılar (PVC ve TPO), doğal olarak yansıtıcıdır ve çatı kaplama malzemelerinin yapabileceği en yüksek yansıtma ve yayma ölçümlerinden bazılarını elde eder. Örneğin beyaz termoplastikten yapılmış bir çatı, güneş ışınlarının yüzde 80'ini veya daha fazlasını yansıtabilir ve çatının emdiği güneş ışınımının en az yüzde 70'ini yayabilir. Bir asfalt çatı sadece güneş radyasyonunun% 6 ila 26 yansıtır.
Birçok ticari soğuk çatı uygulamasında kullanılan beyaz Termoplastik PVC ve TPO membranların yanı sıra soğuk asfalt zona alanında da araştırmalar mevcuttur. Asfalt zona, Kuzey Amerika konut çatı kaplama pazarının çoğunluğunu oluşturuyor ve daha koyu renkler için tüketici tercihleri, güneş yansıtıcı zona oluşturmayı özel bir zorluk haline getiriyor ve asfalt zonaların sadece %4-%26 güneş yansımalarına sahip olmasına neden oluyor. Bu çatılar artan miktarda güneş ışınımını yansıtacak şekilde tasarlandıklarında, yazın soğutma maliyetlerinin azalmasıyla kentsel ısı adası etkisi azaltılabilir. Daha yansıtıcı bir çatı, daha soğuk aylarda daha yüksek ısıtma maliyetlerine yol açabilse de, araştırmalar, artan kış ısıtma maliyetlerinin, yaz soğutma maliyet tasarruflarından hala daha düşük olduğunu göstermiştir. Önemli miktarda güneş ışığını yansıtan daha koyu renklere yönelik tüketici taleplerini karşılamak için farklı malzemeler, kaplama işlemleri ve pigmentler kullanılmaktadır. Görünür ışık spektrumunda ışığın sadece %43'ü oluştuğundan, UV ve IR ışığının yansımasını artırarak rengi etkilemeden yansıma geliştirilebilir. Yüksek yüzey pürüzlülüğü, asfalt zonaların düşük güneş yansımalarına da katkıda bulunabilir, çünkü bu zonalar, yüksek yüzey pürüzlülüğüne sahip birçok küçük, yaklaşık küresel granülden yapılmıştır. Bunu azaltmak için, yüzey pürüzlülüğünden kaynaklanan yansıma verimsizliklerini azaltabilecek yassı kaya pulları gibi diğer granül malzemeler araştırılmaktadır. Diğer bir alternatif, granülleri bir çift kaplama işlemi kullanarak kaplamaktır: dış kaplama, çok yansıtıcı olmasa da istenen renk pigmentine sahip olurken, iç kaplama oldukça yansıtıcı bir titanyum dioksit kaplamadır.
Doğal beyaz çakıl kaplama, serin çatı ve serin kaplama elde etmek için alternatif bir seçenek olarak görülebilir.
En yüksek SRI derecesi ve en havalı çatılar, orta rüzgar koşullarında ortamın sadece birkaç derece üzerinde olan paslanmaz çelik çatılardır. SRI'ları 100 ila 115 arasındadır. Bazıları ayrıca hidrofobiktir, bu nedenle çok temiz kalırlar ve kirli ortamlarda bile orijinal SRI'larını korurlar. [A]
Kaplamalı çatılar
Mevcut (veya yeni) bir çatı, yüzeyine güneş yansıtıcı bir kaplama uygulanarak yansıtıcı hale getirilebilir. 500'den fazla yansıtıcı kaplama için yansıtma ve yayma derecelendirmeleri, Soğuk Çatılar Derecelendirme Konseyi'nde bulunabilir.
mavi ve kırmızı çatılar
Araştırmacıları Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarı "olarak bilinen eski Mısırlılar tarafından kullanılan bir pigment olduğunu tespit ettik Mısır mavisi " görünür ışığı emer ve yayar yakın kızılötesi aralığında ışık. Çatıları ve duvarları serin tutmak için inşaat malzemelerinde faydalı olabilir.
Ayrıca beyaz çatılara benzer yansıtıcı özelliklere sahip floresan yakut kırmızısı kaplamalar geliştirdiler.
Yeşil çatılar
Yeşil çatılar, bir binaya ısı akışını azaltmaya yardımcı olan bir termal kütle tabakası sağlar. Yeşil çatıların güneş yansıması, bitki türlerine bağlı olarak değişir (genellikle 0,3–0,5). Yeşil çatılar, serin bir çatı kadar yansıtmayabilir, ancak bitkileri ve bitkilerin etrafındaki alanı soğutan, çatı sıcaklıklarını düşürmeye, ancak doğal olarak nemi artırmaya yardımcı olan evapotranspirasyon gibi başka faydaları da vardır. Ayrıca, bazı Yeşil çatıların düzenli sulama gibi bakıma ihtiyacı vardır.
serin iklimler
Isıtma günlerinin soğutma günlerinden daha fazla olduğu bazı iklimlerde, beyaz yansıtıcı çatılar enerji verimliliği veya tasarrufu açısından etkili olmayabilir çünkü soğutma enerjisi kullanımındaki tasarruflar kış aylarında ısıtma cezaları ile ağır basabilir. ABD Enerji Bilgi İdaresi, 2003 Ticari Binalar Enerji Tüketimi Araştırmasına göre, ısıtma, ticari binaların yıllık enerji tüketiminin %36'sını oluştururken, Amerika Birleşik Devletleri'nde klima sadece %8'ini oluşturmaktadır. Enerji hesaplayıcıları genellikle serin iklimlerde koyu renkli çatı sistemleri için yıllık net tasarruf gösterir.
Mükemmel bir çatı, yazın hiç ısı emmez, kışın ısı kaybetmez. Bunu yapmak için, yazın tüm ışınımsal ısı kazanımlarını ve kışın kayıplarını ortadan kaldırmak için çok yüksek bir SRI'ye ihtiyaç duyulacaktır. Yüksek SRI çatılar , termos-şişe etkisi sağlayan parlak bir bariyer görevi görür . Yüksek emisyonlu soğuk çatılar, paslanmaz çelik gibi yansıtıcı çıplak metal çatıların sahip olmadığı kış radyasyon ısı kayıpları nedeniyle bir iklim cezası taşır.
Durum çalışmaları
2001 yılındaki federal bir çalışmada, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (LBNL) serin bir çatının yüzey yansımasıyla ilişkili tepe enerji talebindeki azalmayı ölçtü ve hesapladı. LBNL, incelenen Teksas perakende binasındaki orijinal siyah kauçuk çatı kaplama membranı ile karşılaştırıldığında, sonradan takılan bir vinil membranın yüzey sıcaklığında ortalama 24 °C (43 °F) azalma, toplam klima enerji tüketiminde %11 azalma sağladığını tespit etti. ve pik saat talebinde buna karşılık gelen %14'lük bir düşüş. Siyah çatı yüzeyinin ortalama günlük yaz sıcaklığı 75 °C (167 °F) idi, ancak bir kez beyaz yansıtıcı yüzey ile donatıldığında, 52 °C (126 °F) ölçüldü. Herhangi bir vergi avantajı veya diğer hizmet ücretleri dikkate alınmadan, yıllık enerji harcamaları 7.200 $ veya 0.07 $/metrekare azaltılmıştır. (Bu rakam, enerji ücretleri ve en yüksek talep ücretleri içindir).
Enstrümanlar çatıdaki hava koşullarını, bina içindeki ve çatı katmanlarındaki sıcaklıkları ve klima ile toplam bina güç tüketimini ölçtü. Orijinal siyah kauçuk çatı kaplama membranı ile ölçümler yapıldı ve ardından aynı yalıtıma ve HVAC sistemlerine sahip beyaz vinil çatı ile değiştirildikten sonra.
Tam bir yıllık gerçek veri toplanmasına rağmen, verilerdeki sapmalar nedeniyle, bir aylık veri ve çalışmanın parametrelerini karşılamayan diğer birkaç gün hariç tutulmuştur. Güçlendirme sonrası dönem için yalnızca 36 sürekli ön güçlendirme günü kullanıldı ve yalnızca 28 sürekli olmayan çalışma günü kullanıldı.
2009'da yürütülen ve 2011'de yayınlanan başka bir vaka çalışması, Ashley-McGraw Architects ve CDH Energy Corp tarafından Onondaga County Düzeltme Departmanı için Jamesville, New York'ta tamamlandı ve yeşil veya bitkisel bir çatının, koyu bir EPDM'nin enerji performansını değerlendirdi. çatı ve beyaz yansıtıcı TPO çatı. Ölçülen sonuçlar, TPO ve bitkisel çatı sistemlerinin geleneksel EPDM yüzeyinden çok daha düşük çatı sıcaklıklarına sahip olduğunu gösterdi . Güneş absorpsiyonundaki azalma, yaz aylarında güneş enerjisi kazanımlarını azalttı ama aynı zamanda ısıtma mevsimi boyunca ısı kayıplarını da artırdı. EPDM membran ile karşılaştırıldığında , TPO çatı %30 daha yüksek ısıtma kayıplarına ve bitkisel çatı %23 daha yüksek kayıplara sahipti.
Promosyon programları
ABD federal hükümeti genelinde
Temmuz 2010'da, Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı, ülke genelindeki DOE tesisleri ve binalarında serin çatı teknolojilerini daha geniş bir şekilde uygulamak için bir dizi girişimi duyurdu. Yeni çabaların bir parçası olarak, DOE, bir DOE tesisinde yeni bir çatının inşası veya eski bir çatının değiştirilmesi sırasında, çatının ömrü boyunca uygun maliyetli olduğunda, serin bir çatı kuracaktır.
Ekim 2013'te Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı, uygun maliyetli bir enerji stratejisi için Soğuk Çatıları 100 üzerinden 53 (0 ila 100 ağırlıklı ortalama) olarak derecelendirdi. "İklim sorunları soğuk çatı performansını etkileyebilir. Soğuk çatılar daha sıcak iklimlerde daha faydalıdır ve daha soğuk iklimlerde ısıtma uygulamaları için enerji tüketiminin artmasına neden olabilir. Soğuk çatıların etkisi daha az olur, daha fazla yalıtım kullanılır. Enerji Bakanı tüm ABD'yi yönlendirdi. Enerji Bakanlığı (DOE) ofisleri, yaşam döngüsü maliyet etkinliği gösterildiğinde, yeni çatılar inşa ederken veya DOE tesislerinde eski çatıları değiştirirken serin çatılar kurmak için. Diğer Federal kurumlar da aynı şeyi yapmaya teşvik edildi."
Enerji Yıldızı
Energy Star, ABD Çevre Koruma Ajansı ve ABD Enerji Bakanlığı'nın sera gazı emisyonlarını azaltmak ve enerji açısından verimli ürün seçimleri yaparak işletmelerin ve tüketicilerin tasarruf etmesine yardımcı olmak için tasarlanmış ortak bir programıdır .
Düşük eğimli çatı uygulamaları için, Çatı Ürünleri Programı kapsamında Energy Star etiketine hak kazanan bir çatı ürünü, EPA test prosedürlerine göre en az 0,65'lik bir başlangıç güneş yansıtma özelliğine ve en az 0,50'lik hava koşullarına maruz kalma yansıtma özelliğine sahip olmalıdır. Yansıtıcı çatı ürünlerine ilişkin garantiler, belirli bir şirket tarafından veya endüstri standartlarına göre, karşılaştırılabilir yansıtıcı olmayan çatı ürünleri için sunulan garantilerle tüm malzeme bakımından eşit olmalıdır.
Cihazlar gibi diğer Energy Star dereceli ürünlerden farklı olarak, bu derecelendirme sistemi tüm çatı tertibatına değil, yalnızca dış yüzeye bakar. Tüketiciler (yani bina sahipleri), Energy Star etiketinin çatılarının enerji açısından verimli olduğu anlamına geldiğine inanabilir; ancak testler, cihaz standardı kadar katı değildir ve bir çatının ek bileşenlerini (yani çatı yapısı, yangına dayanıklı bariyerler, yalıtım, yapıştırıcılar, bağlantı elemanları vb.) içermez. Web sitelerinde bir sorumluluk reddi beyanı yayınlanmıştır: "Yansıtıcı çatı kullanımının doğal faydaları olmasına rağmen, tüketiciler, beklenen enerji tasarrufuna dayalı bir çatı kaplama ürünü seçmeden önce, Enerji Bakanlığı'nın "Çatı Tasarruf Hesaplayıcısında bulunabilecek beklenen hesaplanmış sonuçları araştırmalıdır. " www.roofcalc.com adresindeki web sitesi. Lütfen, yansıtıcı çatı kaplama ile elde edilebilecek Enerji Tasarrufunun büyük ölçüde tesis tasarımına, kullanılan yalıtıma, iklim koşullarına, bina konumuna ve bina kabuğu verimliliğine bağlı olduğunu unutmayın."
| Eğim | Min. güneş yansıması | Min. emisyon | Min. güneş yansıma indeksi |
|---|---|---|---|
| ENERJİ YILDIZI | |||
| Düşük, başlangıç | 0.65 | ||
| Düşük, yaşlı | 0,50 | ||
| Dik, başlangıç | 0.25 | ||
| Dik, yaşlı | 0.15 | ||
| Yeşil Küre | |||
| Düşük eğim | 78 | ||
| Dik yamaç | 29 | ||
| USGBC LEED'i | |||
| Düşük eğim | 78 | ||
| Dik yamaç | 29 | ||
Soğuk Çatı Derecelendirme Konseyi
Soğuk Çatı Derecelendirme Konseyi (CRRC), çatı kaplama ürünlerinin güneş yansımasını ve termal yayılımını ölçmek ve raporlamak için bir derecelendirme sistemi oluşturmuştur. Bu sistem, 850'den fazla çatı kaplama ürününün bulunduğu çevrimiçi bir dizine eklenmiştir ve enerji hizmet sağlayıcıları, bina yönetmeliği kuruluşları, mimarlar ve belirleyiciler, mülk sahipleri ve topluluk planlamacıları için mevcuttur. CRRC, derecelendirme dizininin güvenilirliğini sağlamak için her yıl rastgele testler gerçekleştirir.
CRRC'nin derecelendirme programı, üreticilerin ve satıcıların çatı kaplama ürünlerini belirli CRRC ölçülen özelliklerine göre uygun şekilde etiketlemelerine olanak tanır. Ancak program, güneş yansıması veya termal yayılım için minimum gereksinimleri belirtmez.
Yeşil Küre
Yeşil Küre sistemi Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'nde kullanılmaktadır. ABD'de Green Globes, Green Building Initiative'e (GBI) aittir ve onun tarafından işletilmektedir. Kanada'da, mevcut binaların versiyonu BOMA Canada'ya ait ve 'Go Green' (Visez vert) markası altında işletiliyor.
Green Globe, bir binanın olası enerji tüketimini değerlendirmek için performans kıyaslama kriterlerini kullanır ve bina tasarımını EPA'nın gerçek bina performansını yansıtan Hedef Bulucu tarafından oluşturulan verilerle karşılaştırır. Binalar bir ila dört küre arasında bir derece kazanabilir. Bu çevrimiçi bir sistemdir; bir binanın bilgileri, Green Globes onaylı ve eğitimli bir lisanslı mühendis veya mimar tarafından doğrulanır. Bir derecelendirmeye hak kazanmak için, çatı kaplama malzemelerinin en az 0.65 güneş yansımasına ve en az 0.90 termal yayılıma sahip olması gerekir. Bitki örtüsü veya yüksek oranda yansıtıcı malzemeler veya her ikisi ile yüzde 1-100 çatı kaplaması için 10 puana kadar verilebilir. Fizikte yüksek emisyonun temeli oldukça tartışmalıdır, çünkü yalnızca kızılötesi dalga boyundaki ısıyı çevreye kolayca yayan ve sera etkisine katkıda bulunan bir malzemeyi tanımlamaktadır. Son derece yansıtıcı, düşük emisyonlu malzemeler enerji tüketimini azaltmada çok daha iyidir.
LEED
ABD Yeşil Bina Konseyi'nin Enerji ve Çevre Tasarımında Liderlik (LEED) derecelendirme sistemi, yüksek performanslı sürdürülebilir binalar geliştirmek için gönüllü, sürekli gelişen bir ulusal standarttır. LEED, bina tasarımında ürün seçimi için standartlar sağlar, ancak ürünleri sertifikalandırmaz.
Uluslararası Yapı Kodu gibi bir yapı yönetmeliğinin aksine , yalnızca USGBC üyeleri ve belirli "kurum içi" komiteler, bir dahili inceleme sürecine dayalı olarak standardı ekleyebilir, çıkarabilir veya düzenleyebilir. Model Oluşturma Kuralları, üyeler ve "kurum içi" komiteler tarafından oylanır, ancak genellikle yılda birkaç kez düzenlenen Kamu Gözden Geçirme oturumlarında her kod geliştirme döngüsü sırasında genel halktan yorum ve tanıklıklara izin verir.
LEED 2009 versiyonuna göre, Sürdürülebilir Siteler Kredisi 7.2 Isı Adası Etkisi-Çatı almak için, bir çatı yüzeyinin en az %75'i, güneş yansıtma indeksi (SRI) en az 78 olan malzemeler kullanmalıdır. Bu kriter de karşılanabilir. çatı alanının en az %50'si için bitkili bir çatı kurarak veya aşağıdaki formülü karşılayan yüksek albedo ve bitkili çatıyı birleştirerek: (Çatı Alanı Minimum SRI Çatısı/0.75) + (Bitkilendirilmiş çatı alanı/0.5) ≥ Toplam Çatı Alanı.
Beyaz yansıtıcı çatılı LEED sertifikalı bina örnekleri aşağıdadır.
| Bina Adı | Sahip | Konum | LEED seviyesi |
|---|---|---|---|
| Wildomar Servis Merkezi | Güney Kaliforniya Edison | Wildomar, Kaliforniya | Platin |
| Donald Bren Çevre Bilimi ve Yönetimi Okulu | Kaliforniya Üniversitesi, Santa Barbara | Santa Barbara, Kaliforniya | Platin |
| Frito-Lay Jim Zengin Hizmet Merkezi | Frito-Lay, Inc. | Rochester, New York | Altın |
| Yapı Çok İşlevli | Travaux Kamu ve Hizmetler Gouvernementaux Kanada | Montreal, Quebec | Altın |
| Seattle Merkez Kütüphanesi | Seattle Şehri | Seattle, Yıkama. | Gümüş |
| National Geographic Society Genel Merkez Kompleksi | National Geographic Society | Washington DC | Gümüş |
| Utah Olimpik Oval | Salt Lake City Kış Olimpiyat Oyunları 2002 Düzenleme Kurulu | tuz gölü şehri, Utah | Sertifikalı |
| Premier Otomotiv Grubu Kuzey Amerika Genel Merkezi | Ford Motor Şirketi | Irvine, Kaliforniya | Sertifikalı |
Cool Roofs Europe ve diğer ülkeler
Bu proje Avrupa Birliği tarafından Akıllı Enerji Avrupa Programı çerçevesinde ortak finanse edilmektedir.
Önerilen eylemin amacı, AB'deki serin çatılar için bir Eylem Planı oluşturmak ve uygulamaktır. Spesifik hedefler şunlardır: deneyim aktararak ve soğuk çatıların AB'de ısıtma ve soğutma tüketimine gerçek ve potansiyel katkılarının anlaşılmasını geliştirerek politika geliştirmeyi desteklemek; inşaat ve bina stoğunda soğuk çatı entegrasyonu prosedürlerini kaldırmak ve basitleştirmek; serin çatıların kabul edilebilirliğini artırmak için karar vericilerin ve paydaşların davranışlarını değiştirmek; serin çatılarla ilgili uygulama prosedürleri, inşaat ve planlama izinleri de dahil olmak üzere yenilikçi mevzuat, kodlar, izinler ve standartların yaygınlaştırılması ve geliştirilmesini teşvik etmek. Çalışma, teknik, pazar, politika ve son kullanıcılar olmak üzere dört eksende geliştirilecektir.
Tropikal Avustralya'da, çinko-galvanizli (gümüş) kaplama (genellikle oluklu ), özellikle metalik yüzeyler gökyüzüne kızılötesi yaymakta başarısız olduklarından, gerçekten "soğuk" beyaz renginin yanı sıra ısıyı da yansıtmaz. Avrupa moda trendleri artık tüketici modasını takip etmek için daha koyu renkli alüminyum çatı kaplama kullanıyor.
NYC °CoolÇatılar
NYC °CoolRoofs, çatıları gönüllülerle beyaza boyamak için bir New York City girişimidir. Program 2009 yılında PlaNYC'nin bir parçası olarak başladı ve 5 milyon metrekareden fazla NYC çatısını beyazla kapladı . 25 Eylül 2013 Çarşamba günü Belediye Başkanı Michael R Bloomberg, 500. binasının kaplaması ve karbon ayak izini 2000 tonun üzerinde azaltarak New York'ta "NYC °CoolRoofs Günü" ilan etti. Gönüllüler, çatı membranına akrilik, elastomerik bir kaplama uygulamak için boya fırçaları ve rulolar kullanır. 2011 Columbia Üniversitesi'nin program aracılığıyla kaplanmış çatılarla ilgili bir araştırması, beyaz çatıların siyah çatılara kıyasla ortalama 43 derece Fahrenheit sıcaklık düşüşü gösterdiğini buldu.
Beyaz Çatı Projesi
Beyaz Çatı Projesi, bireyleri çatıları beyaza kaplamaları için eğiten ve güçlendiren ABD çapında bir girişimdir. Programın erişimi, 20'den fazla ABD eyaletinde ve beş ülkede beyaz çatı projelerinin tamamlanmasına yardımcı oldu, binlerce gönüllü projeye katıldı ve yüzlerce kar amacı gütmeyen ve düşük gelirli çatının kaplanmasına sponsor oldu .
Kentsel ısı adası etkisi
Bir kentsel ısı adası, koyu asfalt park yerleri ve yol kaplamaları ve geniş siyah çatılar gibi ısı emici altyapının seyrek bitki örtüsü ile birleştiğinde hava sıcaklığını 1 ila 3 °C (1,8 ila 5,4 °F) daha fazla yükselttiği yerde oluşur. çevredeki kırsaldaki sıcaklıktan daha fazla.
Yeşil bina programları, kentsel ısı adası etkisini ve bunun sonucunda ortaya çıkan daha düşük hava kalitesi (duman şeklinde) etkisini azaltmak için soğuk çatıların kullanılmasını savunur. Açık renkli çatılar güneş ışığını yansıtarak sıcaklık artışını en aza indirir ve soğutma enerjisi kullanımını ve duman oluşumunu azaltır. LBNL tarafından yapılan bir araştırma, serin çatılar da dahil olmak üzere bu etkiyi azaltmaya yönelik stratejiler geniş çapta benimsenirse, Toronto Büyükşehir bölgesinin enerji maliyetlerinde yılda 11 milyon dolardan fazla tasarruf edebileceğini gösterdi.