Att belägga ytterväggar med solreflekterande färger kan leda till avsevärda energibesparingar i varma klimat samtidigt som föroreningar begränsas, en Berkeley Lab-studie avslutas. Kredit:iStock/YayaErnst
Om dessa väggar kunde tala, de kanske säger till dig att det kan vara lika enkelt att sänka energikostnaderna och föroreningarna som att ge dem ett nytt lager tändare, mer reflekterande färg.
En studie av forskare vid det amerikanska energidepartementets Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) modellerade flera olika typer och åldrar av hem, detaljhandel, och kontorsbyggnader i städer över hela Kalifornien och USA, och fann att solljusreflekterande "coola" ytterväggar på många ställen kan spara lika mycket eller mer energi än solljusreflekterande svala tak.
Kalla väggar anses generellt ha en solreflektans som är högre än genomsnittet – vilket innebär att de reflekterar en högre andel av inkommande solljus än genomsnittliga ytterväggar – och hög värmeemittans, vilket innebär att de effektivt kan frigöra absorberad värme.
"Kala väggar ger energikostnadsbesparingar och utsläppsminskningar över hela Kalifornien och södra hälften av USA. I dessa klimat, svala väggar kan spara lika mycket eller mer energi än ett svalt tak av samma storlek, sa Ronnen Levinson, en forskare från Berkeley Lab och ledare för Berkeley Labs Heat Island Group som var medförfattare till studien, publicerad i tidskriften Energy &Buildings. Väggar får mindre intensivt solljus än tak, men är också mindre isolerade, han förklarade.
Studien innehöll en analys av mer än 100, 000 byggnadssimuleringar. Pablo J. Rosado, tidigare en maskiningenjör postdoktor i Heat Island Group, var studiens huvudförfattare.
The Heat Island Group utforskar den urbana värmeöeffekten - en ökning av utomhustemperaturen i stadsluften orsakad av koncentrationen av byggnader, vägar, och andra strukturer som absorberar värme – och sätt att lindra problemet.
"Vertikala analoger till kyla tak"
Levinson sa att han blev intresserad av vetenskapen om coola väggar för ungefär ett decennium sedan, medan du arbetar med ett coolt-tak-program i Kina. "Det var uppenbart i kinesiska städer att det fanns mycket mer väggyta än takyta, " sa han. "Jag började tänka, "Ska vi se coola väggar som de vertikala analogerna till svala tak?"
I större delen av USA, cirka 40 % till 60 % av alla byggnader byggdes före 1980, när byggnormer generellt sett specificerade mycket mindre väggisolering än vad som krävs idag. Som ett resultat, besparingar för kylväggar i dessa äldre byggnader som uppfyller dessa äldre koder kan vara tre till sex gånger större än för nya byggnader, studien fann.
"Att måla om ytterväggarna i byggnader från före 1980 - vare sig det gäller hem eller kontorsbyggnader eller butiker - med cool färg ger den största fördelen eftersom de har minst isolering, " sa Levinson. "Och det är inte svårt att göra. Det finns många ljusa, coola färger i lokala hembutiker."
Även om det ännu inte finns någon formell, universell definition för svala väggar, Levinson föreslår att kyliga väggar med lägre prestanda bör reflektera minst 40 % av solenergin, medan svala väggar med högre prestanda bör reflektera minst 60 %. Studien antog att en genomsnittlig vägg som inte är kall reflekterar 25 % av solljuset.
Karta över amerikanska klimatzoner. Zon 7 (ej visad) omfattar större delen av Alaska. Zon 1 inkluderar Hawaii, Guam, Puerto Rico, och Jungfruöarna. Kredit:Solreflekterande "coola" väggar:Fördelar, Teknik, och implementering, Bilaga P/California Energy Commission
Ljusa väggar är coolast, men pigment som reflekterar den osynliga halvan av solljus och pigment som fluorescerar kan användas för att göra coola färger i en mängd olika färger. Skinande, barmetallväggar tenderar att inte vara svala eftersom de är långsamma att avge absorberad värme.
Besparingar i Kalifornien och södra hälften av USA
I varma amerikanska städer från Miami, Florida, till Albuquerque, New Mexico (se karta:klimatzonerna 1A till 4B), forskare fann att svala väggar kan leda till årlig uppvärmning, ventilation, och luftkonditionering (HVAC) energikostnadsbesparingar på upp till 11 % för fristående butiker, 8,3 % för småhus, och 4,6 % för medelstora kontorsbyggnader. Och för småhus i alla klimat i Kalifornien, studien fann potentiella energikostnadsbesparingar på 4% till 27%.
Studien svarade för både energibesparingar under kylsäsongen och förhöjda energikostnader under uppvärmningssäsongen.
Forskarna fann att svala väggar ger jämförbara minskningar av årliga utsläpp av luftföroreningar som kväveoxider och svaveldioxid, och växthusgaser som koldioxid. De sänker också toppefterfrågan på elkraft.
Levinson har också publicerat en relaterad studie i tidskriften Solenergi som visar hur man anpassar kylväggsbesparingar för effekterna av skuggning och reflektion av närliggande byggnader.
Tidiga steg mot coola väggstandarder
Det finns nu lite fart mot specifikationer och betyg för coola väggar, Levinson noterade.
Cool Roof Rating Council, som skapades 1998 som en ideell utbildningsorganisation för att stödja forskning och klassificeringssystem för coola takprodukter och tjäna som en resurs för att öka energieffektiviteten i byggnader, strävar efter en expansion till betyg för svala väggar, han sa.
Organisationen röstade den 12 juni för att ändra sina stadgar för att tillåta klassificering av väggytprodukter.
Den senaste studien gör det klart att många platser kan dra stor nytta av svala väggar, sa Levinson. "Om du har en varm, soligt klimat, coola väggar är för dig."
Cool-Wall-resurser
Cool-wall fördelar, teknologier, och implementering sammanfattas i en nyligen berkeley Lab-ledd rapport som utarbetats för California Energy Commission:Solar-Reflective "Cool" Walls:Benefits, Teknik, och implementering.
Två andra nya studier publicerade av forskare vid Berkeley Lab och University of Southern California i tidskriften Miljövetenskap och teknik fann att svala väggar är nästan lika effektiva som svala tak för att minska den urbana värmeöeffekten, och att svala väggar och tak har blandade effekter på luftkvaliteten i Los Angeles Basin.
Använd Cool Surface Savings Explorer, ett Excel-baserat verktyg för Windows, för att se uppskattade energibesparingar på kyla för en mängd olika byggnadstyper. Instruktioner och en nedladdningslänk finns i avsnitt 4 i Cool Wall Application Guidelines i en California Energy Commission-rapport.
Berkeley Lab-forskare har utvecklat rubinröda och egyptiska blå fluorescerande coola pigment som kan förbättra de energibesparande egenskaperna hos svala väggfärger.