Hvordan påvirker indfaldende solstråling bykløfter?

Jihui Yuan (adjunkt, Institut for Arkitektur og Anlæg, Toyohashi University of Technology) foreslog en numerisk perlemodel til at forudsige det opad-til-nedadgående reflektionsforhold af glasperle-retroreflekterende (RR) materiale beregnet til dæmpning af byvarmeøer (UHI) og reduktion af energiforbruget. Det afslørede, at retroreflektiviteten af ​​glasperle RR-materiale gradvist øges fra morgen til middag, på hvilket tidspunkt det begynder at falde gradvist. Disse resultater vil bidrage til eksisterende forskning i absorption eller reflektion af solstråling for at forbedre byernes termiske og lysforhold. og reducere bygningens energiforbrug.

Forskellige foranstaltninger til reduktion af UHI og reduceret bygningsenergiforbrug er blevet implementeret bredt. Yderligere, solreflektiviteten af ​​den omgivende belægning og ydre vægoverflader af en bygning er rapporteret at være vigtige faktorer, der påvirker bygningens airconditionbelastning, som er direkte relateret til dets energiforbrug. Tage dækket med diffuse højreflekterende (DHR) materialer (dvs. stærkt reflekterende maling) kan reflektere solstråling til himlen, hvis der ikke er høje bygninger i nærheden. Imidlertid, hvis der er høje bygninger i nærheden, meget af solstrålingen vil blive reflekteret til nabobygninger og veje, hvor det vil blive absorberet for at forværre UHI-fænomenet. Dermed, selvom DHR-materialer i vid udstrækning anvendes til bygningsfacader, RR-materialer er blevet anbefalet som erstatning for at afbøde UHI-fænomenet og reducere bygningens energiforbrug.

Imidlertid, RR-materialer er stadig i forsknings- og udviklingsfasen og er ikke blevet brugt i praksis. Det meste af forskningen indikerer, at når sollysets indfaldsvinkler bliver meget store, RR-kapaciteten er kritisk reduceret, og den nedadgående solreflektivitet, såsom spejlende reflektivitet, stiger. Ud over, den nedadgående solstråling fra bygningsfacader påvirker ikke kun fodgængere negativt, men det opvarmer også bymiljøet gennem den varme, der absorberes af jordoverfladen; dermed, nedadgående solstråling betragtes som en væsentlig bidragyder til UHI-fænomenet. Derfor, i betragtning af, hvor meget en ændring i indfaldsvinkel kan påvirke RR-kapaciteten og nedadgående solreflektivitet af RR-materialer, en omfattende forudsigelse er nødvendig.

Dermed, Adjunkt Jihui Yuan ved Institut for Arkitektur og Bygningsteknik ved Toyohashi University of Technology, i samarbejde med forskere ved Osaka City University, foreslået en numerisk model af glasperler til at forudsige reflektionsforholdet opad til nedad for RR-materialer af glasperletype. Resultaterne af denne undersøgelse er blevet offentliggjort online på forhånd i tidsskriftet Elsevier Byklima i marts 2021.

Som nævnt tidligere, for bedre at forstå reflektionsprincippet for glasperle-type RR-materialer, en numerisk model af glasperler blev udviklet og simuleret. Simuleringen blev udført for at evaluere sollysrefleksion af glasperle-type RR-materiale ved at analysere retro-reflektiviteten og opad-til-nedadgående refleksionsforhold af glasperler.

Fremtidigt arbejde vil fokusere på at udforske metoder til at undertrykke det nedadreflekterende lys og på at forsøge at udvikle RR-materialerne, der kan minimere det. Fremtidigt arbejde vil også fokusere på udvikling af mere præcise modeller til evaluering af RR-materialers RR-egenskaber, og på at udføre faktiske optiske målinger af RR-materialer.

Hvis vi kan forudsige retningsrefleksionskarakteristika for RR-materialer anvendt på bygningsfacader, såsom reflektionsforholdet opad til nedad, så ville vi være i stand til at anvende disse RR-materialer på de ydre overflader i forskellige retninger for at optimere absorptionen eller reflektionen af ​​solstråling; dette ville i sidste ende forbedre byernes termiske og lysforhold, og reducere energiforbruget.