En verklig studie av forskare vid NTU Singapore har visat att användningen av coola färgbeläggningar i städer kan hjälpa fotgängare att känna sig upp till 1,5°C svalare, vilket gör stadsområdet mer bekvämt för arbete och lek. Studien är publicerad i Sustainable Cities and Society .
Coola färgbeläggningar innehåller tillsatser som reflekterar solens värme för att minska ytans värmeabsorption och emission. De har utpekats som ett sätt att kyla ner stadsområdet och mildra effekten av urban heat island (UHI), ett fenomen där stadsområden upplever varmare temperaturer än deras yttre omgivningar.
Hittills har de flesta studier av coola färgbeläggningar antingen varit simuleringsbaserade eller testade i nedskalade modeller, och förståelsen för dess tillämpning i verkliga scenarier är begränsad.
Nu har NTU-forskare genomfört en första i sitt slag verkliga studie i tropikerna för att heltäckande utvärdera hur väl svala färgbeläggningar fungerar för att minska stadsvärmen.
Teamet belade tak, väggar och vägbeläggningar i ett industriområde i Singapore och fann att i jämförelse med ett angränsande obestruket område var den belagda miljön upp till 2°C svalare på eftermiddagen, och fotgängares termiska komfortnivå förbättrades med upp till 2°C. till 1,5°C, uppmätt med Universal Thermal Climate Index – en gemensam internationell standard för mänsklig utomhustemperaturkänsla som tar hänsyn till temperatur, relativ luftfuktighet, termisk strålning och vindhastighet.
Huvudförfattaren Dr. E V S Kiran Kumar Donthu, som avslutade arbetet som forskare vid Energy Research Institute vid NTU (ERIAN), sa:"Vår studie ger bevis för att svala färgbeläggningar minskar värmeuppbyggnaden och bidrar till kylningen av stadsmiljö.
"Detta är en minimalt påträngande lösning för urban kylning som har en omedelbar effekt, jämfört med andra alternativ som ofta kräver stor stadsombyggnad för att implementera. Dessutom, genom att minska mängden värme som absorberas i urbana strukturer, minskar vi också värmebelastningen i byggnader, som följaktligen minskar energiförbrukningen för luftkonditionering inomhus."
Ledande utredare, docent Wan Man Pun vid NTU School of Mechanical &Aerospace Engineering (MAE), sa:"Resultaten från studien är inte bara relevanta för städer i Singapore där det är varmt året runt, utan för andra stadsområden runtomkring. världen också Med den globala uppvärmningen kommer människor i allt högre grad att leta efter sätt att hålla sig sval. Vår studie validerar hur coola färgbeläggningar kan vara en strategi för att minska den urbana värmeöeffekten i framtiden
Studien stöder den strategiska planen för NTU 2025, som syftar till att ta itu med mänsklighetens stora utmaningar när det gäller hållbarhet och påskynda översättningen av forskningsupptäckter till innovationer som mildrar mänsklig påverkan på miljön.
För att utföra sina verkliga experiment valde NTU-forskarna ut fyra rektangulära byggnader som skapade två parallella "gatukanjoner" - smala gator flankerade av byggnader - i ett industriområde väster om Singapore som förvaltas av JTC Corporation.
En kanjon, eller "cool canyon" var belagd med coola färger på tak, väggar och vägbeläggning, medan den andra (konventionella) kanjonen förblev som den var som en "kontroll" för experimentet.
Med hjälp av miljösensorer övervakade NTU-teamet förhållandena i de två kanjonerna under två månader, vilket inkluderade luftrörelser, yt- och lufttemperatur, fuktighet och strålning, för att se hur väl de svala färgbeläggningarna fungerade för att minska stadsvärmen.
Forskarna fann att under en 24-timmarscykel såg den svala kanjonen upp till 30 % minskning av värme som frigjordes från de bebyggda ytorna, vilket resulterade i att lufttemperaturen i den svala kanjonen var svalare än den konventionella kanjonen med upp till 2 °C under den varmaste tiden på dygnet, runt 16.00. Som ett resultat kan fotgängare i den svala kanjonen känna sig upp till 1,5°C svalare.
NTU:s forskargrupp fann också att lufttemperaturen i den svala kanjonen sänktes eftersom mindre värme absorberades av och lagrades i byggnadens väggar, tak och vägar, och som sedan skulle ha släppts ut för att antingen värma upp den omgivande luften eller byggnadens interiör.
Jämfört med konventionella tak reflekterade taken med den svala färgbeläggningen 50 % mer solljus och absorberade upp till 40 % mindre värme som ett resultat, under den varmaste tiden på en solig dag. De belagda väggarna hindrade också det mesta av värmen från att komma in i industribyggnaderna.
Medförfattare, assisterande professor Ng Bing Feng vid NTU School of MAE, sa:"Vår studie visade att sval färgbeläggning på vägen avsevärt hjälpte till att sänka de hetaste temperaturerna i den svala kanjonen, vilket bekräftar att sval färgbeläggning kan vara ett lovande sätt för att göra stadsområden svalare och mer bekväma, särskilt under varmt väder. Vi hoppas att resultaten från vår studie kommer att uppmuntra fler stadsplanerare att använda coola färgbeläggningar på mer bebyggda ytor, i stor skala."
I framtida forskning kommer NTU-teamet att fokusera på hur den svala färgbeläggningen håller sig över tid på samma experimentplats.
Mer information: E.V.S. Kiran Kumar Donthu et al, Dynamics of cool surface performance on urban microclimate:En fullskalig experimentell studie i Singapore, Sustainable Cities and Society (2024). DOI:10.1016/j.scs.2024.105218
Tillhandahålls av Nanyang Technological University
