Τρίτη, 5 Μαρτίου 2013

Oi Cool Roofs δεν είναι πράσινες στέγες - Cool Roofs are not Green Roofs



 Οι Cool Roofs δεν είναι πράσινες στέγες
από τον  Jörg Breuning, The Green Roof Patroller
         Στην Φυσική  στο σχολείο τα  βασικά της  θερμοδυναμικής και για την θερμοδυναμική ισορροπία. Με απλά λόγια το περιεχόμενο μιας μαύρης κούπας καφέ "ρυθμίζεται" γρηγορότερα στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος σε σχέση με μία λευκή κούπα καφέ ανάλογα  αν το υλικό και το πάχος του υλικού της κούπας είναι το ίδιο.

 Πηγή: Labor für Bausanierung & Energieeffizenz, Βερολίνο


         Εκθέτοντας τις κούπες στο ηλιακό φως η μαύρη κούπα θα μετατρέψει την ηλεκτρονική ενέργειας (ηλιακό φως) σε θερμότητα γρηγορότερα και χωρίς  φως  θα  κρυώσει πιο γρήγορα αν υποτεθεί ότι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη. Η φυσική  μας μαθαίνει ότι μετατρέπει το φως σε θερμότητα ( ακτινοβολία). Λευκά (ή φωτεινά) χρώματα αντανακλούν το (ήλιος) το φως πιο αποτελεσματικά από ό, τι το μαύρο. Κάθε μικρο ή μεγαλύτερο σώμα στη γη μας είναι εκτεθειμένο σε αυτές τις ιδιότητες της φυσικής, συμπεριλαμβανομένων όλων των σωματιδίων στον αέρα από τα οποία  είναι πλούσιος σε μολυσμένες πόλεις. Ενώ το φως του ήλιου να μπαίνει στην ατμόσφαιρα της γης, όλοι οι φορείς (σωματίδια στον αέρα) δέχονται τα τμήματα της ενέργειας του ήλιου και τη μετατροπή τους σε  θερμότητα.

          Για παράδειγμα, σε ένα υψηλό βουνό βιώνουμε πολύ περισσότερο φως του ήλιου,  (ηλεκτρονική ενέργεια) επειδή ο αέρας είναι "λεπτότερος" ή έχει λιγότερα σωματίδια στα οποία το φως πρέπει να ταξιδέψει μέσα. Σε μια παραλία το φως  είναι, επίσης, πολύ υψηλό και αυτό προκαλείται από την αντανάκλαση του φωτός από το νερό και την άμμο. Τα εγκαύματα στην παραλία είναι υψηλού κινδύνου, διότι λόγω του ανέμου, δεν βιώνουμε τη μετάβαση από το φως σε θερμότητα στο δέρμα μας  γρήγορα. Δεν υπάρχουν ζωντανοί οργανισμοί  που μπορούν να αντανακλούν το φως 100% αποτελεσματικά, αλλά μπορούν να μειωσούν δραστικά τις συνέπειες (θερμότητα) με τη χρήση τεχνικών όπως η εξατμισοδιαπνοή.

 Φωτογραφία: Jörg Breuning


             Ανακλαστικές στέγες(λευκές) δεν μπορούν  να ανακλάσουν 100% του φωτός, αλλά είναι καλό που το πραγματοποιούν σε κάποιο βαθμό (βλ. παραπάνω temps στέγη). Ωστόσο, ενώ αντανακλά πίσω φως στην ατμόσφαιρα, αυτό το φως που αντανακλάται θα πληρεί τα σωματίδια (φορείς) και πάλι και θα αυξήσει σημαντικά τη θερμοκρασία τους. Είναι αποδεδειγμένο ότι λιγότερο από το 5% του ηλιακού φωτός που αντανακλάται πίσω στο διάστημα μία φορά, είναι στην ατμόσφαιρά μας. Λευκές στέγες μεταφέρουν το σημείο μετάβασης από το φως σε θερμότητα από την οροφή στην ατμόσφαιρα που περιβάλλει  τα  κτήρια. 
            Απλά δεν εξαλείφουν το πρόβλημα της αύξησης της θερμοκρασίας (θερμική  νησίδα), που προκαλείται  στους ανθρώπινους οικισμούς και δεν μειώνουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα των κατασκευών. Επιπλέον, η λευκή επιφάνεια έχει μία αργή θερμοδυναμική ισορροπία. Παίρνει πολύ χρόνο για να για να ζεσταθεί το χειμώνα (όταν η θερμότητα είναι απαραίτητη) και ψύχεται πιο αργά κατά τη διάρκεια της νύχτες του καλοκαιριού. Το βασίλειο των φυτών ήταν οι μόνοι οργανισμοί που μέσα από μία διαδικασία εκατομμυρίων χρόνων  ανέπτυξαν έναν εξαιρετικά αποδοτικό μηχανισμό για να περιοριστεί η θερμότητα  από το φως του ήλιου. 
           Λέγεται εξατμισοδιαπνοή (μικρογραφία μονάδων AC) που τροφοδοτείται μόνο με ηλιακή ενέργεια. Αυτές οι  μικρές μονάδες AC βρίσκονται φυσικά στη Γη, αλλά πρακτικά μπορεί να τοποθετηθούν οπουδήποτε. Με τη χρήση αυτού του φυσικό φαινόμενου και την εγκατάσταση πράσινων στεγών, το αποτέλεσμα θα προχωρήσουν ξεπερνούν την αποτελεσματικότητα  των υλικών. 
                  Σε πολλές χώρες όπου οι απαιτήσεις μόνωσης είναι πιο έντονες από ό, τι στη Βόρεια Αμερική, είναι αμφίβολο κατά πόσο έχει νόημα να ξεκινήσει μία κατασκευή με ανακλαστικά υλικά στέγης . Από μια παγκόσμια περιβαλλοντική άποψη και κατανόηση της βασικής επιστήμης της φυσικής,  με τις αντανακλαστικές στέγες μετεγκαθίστανται  το ζήτημα θερμότητας που προκαλείται από την ανθρώπινη ανάπτυξη. Είναι παρόμοιο με την οικοδόμηση μια καμινάδας υψηλότερη σε μονάδα ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, ώστε να μην μολύνουν τον αέρα, ενώ στην πραγματικότητα ο άνεμος θα φέρει μόνο τη ρύπανση προς μια διαφορετική πόλη. Μερικές φορές εύχομαι όλοι οι επαγγελματίες LEED ™ θα έχει περισσότερη κοινή λογική και ακολουθήσουν τους νόμους της φύσης ,  του περιβάλλοντος και την δική τους αίσθηση   ότι   καλύτερη  μια ζωή κάτω από ένα  δέντρο και όχι κάτω από ένα πολικό παγετώνα. 







Jörg Breuning
 
Cool Roofs are not Green Roofs


In Physics class we learned basics about thermodynamics and about thermodynamic equilibrium.  In simple words the content of a black coffee mug “adjusts” faster to the surrounding temperature than in a white coffee mug assuming the material and material thickness of the mugs are the same.

 Source: Labor für Bausanierung & Energieeffizenz, Berlin

Exposing these mugs to the sun light the black mug will convert the electronic energy (sun light) into heat faster and no light or shade cools it faster assuming the ambient temperature is lower.  The physics behind converting light into heat is called radiation-less transition. White (or bright) colors reflect the (sun) light more effective than black.

Any macroscopic or microscopic body on our earth is exposed to these physics properties including all particles in the air of which can be plentiful in polluted cities.  While the sun light enters in to the earth's atmosphere, all bodies (particles in the air) receive portions of the sun's electronic energy and convert them in to heat.
For example, on a high mountain we experience much more sunlight, or electronic energy, because the air is "thinner" or has less particles in which the light has to travel through.  On a beach the light intention is also very high and this is caused by the reflection of the light off the the water and sand.  Sunburns on the beach are of high risk because of the consistent wind, we don't experience the transition from light into heat on our skin as fast.  No living organisms can reflect the light 100% effectively, but they can actively reduce the consequences (heat) by using techniques such as evapotranspiration.

 Photo: Jörg Breuning

Reflective roofs can't reflect 100% of the light either, but they are good to a certain degree (see roof temps above).  However while reflecting the light back in to the atmosphere, this reflected light will meet all the particles (bodies) again and substantially increase their temperature.  It is well proven that less than 5% of sunlight is reflected back into space once it's in our atmosphere.

White roofs relocate the transition point of light into heat from the roof into the atmosphere or surrounding bodies (e.g. buildings).  They simply don't eliminate the problem of increasing temperatures (heat island effect) caused by human settlements and they don't decrease the environmental foot print of structures.  In addition, the white surface has a slow thermodynamic equilibrium.  It takes a long time to to heat up in the winter (when heat is necessary) and cools down slower during summer nights.

The kingdom of plants were the only organisms over millions of year who developed a super-efficient mechanism to reduce the heat transitioned from the sun light.  It is called evapotranspiration - powerful, miniature AC units powered simply by solar energy.  These super little AC units are found naturally on Earth, but can be practically placed anywhere.  By using this naturally occurring phenomenon and installing green roofs, the outcome will go further beyond any man-made machine or material.

In many countries where insulation requirements are more intense than in North America, it is questionable whether reflecting roof material makes sense to start with.  From a global environmental perspective and understanding the basic science of physics, reflective roofs are just relocating the heat issue caused by human development.  It is similar to building a chimney higher at a coal power plant so not to pollute the air, when in fact the wind will just carry the pollution toward a different city.

Sometimes I wish all LEED™ professionals would have more common sense and follow these laws of nature and their own environmental gut feeling - it is simply better living under a tree canopy rather than under a polar glacier. 

Jörg Breuning
 
 πηγή greenroofs.com

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου