الطلاء البارد لخفض درجة حرارة المدن دون استخدام الطاقة

أجرى باحثون من جامعة NTU دراسة واقعية في سنغافورة ووجدوا أن الطلاء البارد يقلل من درجة حرارة الهواء بما يصل إلى درجتين مئويتين ومستوى الراحة الحرارية للمشاة بما يصل إلى 1.5 درجة مئوية. يمكن أن تكون طبقات الطلاء الباردة حلاً واعداً للتبريد الحضري والتخفيف من تأثير جزيرة الحرارة الحضرية.

لا تصنع طبقات الطلاء الباردة من الدهانات العادية، ولكنها تحتوي على إضافات تعكس حرارة الشمس لتقليل امتصاص الحرارة السطحية وانبعاثها. وقد تم تقديمها كوسيلة لتبريد المنطقة الحضرية والتخفيف من تأثير جزيرة الحرارة الحضرية (UHI)، وهي ظاهرة تشهد فيها المناطق الحضرية درجات حرارة أكثر دفئًا من المناطق المحيطة بها.

منطقة ذات منطقة طلاء بارد وبدون طلاء بارد

حتى الآن، استندت معظم الدراسات حول طلاءات الطلاء البارد إلى عمليات المحاكاة أو تم اختبارها في نماذج صغيرة الحجم، كما أن فهم التطبيق في سيناريوهات العالم الحقيقي محدود.

الآن، أجرى باحثون من جامعة NTU دراسة واقعية هي الأولى من نوعها في المناطق الاستوائية لإجراء تقييم شامل لفعالية طلاءات الطلاء الباردة في تقليل الحرارة في المناطق الحضرية.

قام الفريق بتغطية الأسطح والجدران وأرصفة الشوارع في منطقة صناعية في سنغافورة، ووجدوا أنه مقارنة بمنطقة مجاورة غير مطلية، كانت البيئة المطلية أكثر برودة بما يصل إلى درجتين مئويتين في فترة ما بعد الظهر، مع تحسن في مستوى الراحة الحرارية المشاة بما يصل إلى 1.5 درجة مئوية، ويتم قياسها باستخدام مؤشر المناخ الحراري العالمي - وهو معيار دولي مشترك لإحساس الإنسان بدرجة الحرارة في الهواء الطلق والذي يأخذ في الاعتبار درجة الحرارة والرطوبة النسبية والإشعاع الحراري وسرعة الرياح.

وقال المؤلف الرئيسي الدكتور EVS كيران كومار دونثو، الذي أكمل العمل كباحث في معهد أبحاث الطاقة: “تقدم دراستنا دليلاً على أن طلاء الطلاء البارد يقلل من تراكم الحرارة ويساهم في تبريد البيئة الحضرية. يعد هذا حلاً بسيطًا للتبريد الحضري وله تأثير فوري، مقارنة بالخيارات الأخرى التي غالبًا ما تتطلب تنفيذ عملية إعادة تطوير حضرية كبيرة. علاوة على ذلك، من خلال تقليل كمية الحرارة التي تمتصها الهياكل الحضرية، فإننا نقوم أيضًا بتقليل الحمل الحراري للمباني، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة لتكييف الهواء الداخلي.

المنطقة المعالجة بالطلاء البارد

وقال الباحث الرئيسي البروفيسور المشارك وان مان بون من كلية الهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء الجوي (MAE) بجامعة NTU: "نتائج الدراسة لا تتعلق فقط بالمدن في سنغافورة، حيث يكون الجو حارًا طوال العام، ولكن أيضًا بالمناطق الحضرية الأخرى في العالم". . مع ظاهرة الاحتباس الحراري، سيبحث الناس عن المزيد والمزيد من الطرق للبقاء هادئين. وتثبت دراستنا كيف يمكن أن تكون طبقات الطلاء الرائعة استراتيجية لتقليل تأثير جزيرة الحرارة الحضرية في المستقبل.

تدعم الدراسة، التي نُشرت في مجلة المدن والمجتمعات المستدامة في مارس، الخطة الإستراتيجية لجامعة NTU 2025، التي تسعى إلى معالجة تحديات الاستدامة الكبرى التي تواجهها البشرية وتسريع ترجمة نتائج البحوث إلى ابتكارات تخفف من التأثيرات البشرية على البيئة.

تجارب واقعية في "أودية الطرق"

ولتنفيذ تجاربهم في العالم الحقيقي، اختار باحثو جامعة سنغافورة الوطنية أربعة مباني مستطيلة الشكل شكلت "أخدودين متوازيين" - شوارع ضيقة تصطف على جانبيها المباني - في منطقة صناعية في غرب سنغافورة تديرها شركة JTC.

تم طلاء أحد الوادي، أو "الوادي البارد"، بطلاء بارد على الأسطح والجدران وأرصفة الطرق، بينما بقي الوادي الآخر (التقليدي) كما هو "كعنصر تحكم" للتجربة.

باستخدام أجهزة الاستشعار البيئية، قام فريق NTU بمراقبة الظروف في الواديين، والتي شملت حركة الهواء، ودرجات حرارة السطح والهواء، والرطوبة والإشعاع، لمدة شهرين لمعرفة مدى تأثير طبقات الطلاء البارد على تقليل حرارة المدينة.

ووجد الباحثون أنه على مدار 24 ساعة، شهد الوادي البارد انخفاضًا بنسبة 30 بالمائة في الحرارة المنبعثة من الأسطح المبنية، مما أدى إلى انخفاض درجة حرارة الهواء في الوادي البارد عن درجة حرارة الوادي التقليدي بما يصل إلى درجتين مئويتين. خلال الأوقات الأكثر سخونة في اليوم، حوالي الساعة 4 مساءً. ونتيجة لذلك، يمكن للمشاة في الوادي البارد أن يشعروا بدرجة حرارة تصل إلى 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت).

ووجد فريق البحث التابع لجامعة NTU أيضًا أن درجة حرارة الهواء في الوادي البارد انخفضت بسبب انخفاض امتصاص الحرارة وتخزينها بواسطة جدران المبنى وأسطحه وشوارعه، ثم يتم إطلاقها لاحقًا لتسخين الهواء المحيط أو الجزء الداخلي من المبنى.

بالمقارنة مع الأسطح التقليدية، تعكس الأسطح المطلية بالطلاء البارد ضوء الشمس بنسبة 50 بالمائة وبالتالي تمتص حرارة أقل بنسبة تصل إلى 40 بالمائة، خلال الجزء الأكثر حرارة من اليوم المشمس. كما منعت الجدران المكسوة معظم الحرارة من دخول المباني الصناعية.

قال البروفيسور المساعد إنج بينج فينج من كلية MAE بجامعة NTU: "أظهرت دراستنا أن طلاء الطلاء البارد على الطريق ساهم بشكل كبير في خفض درجات الحرارة الأكثر سخونة في الوادي البارد، مما يؤكد أن طلاء الطلاء البارد يمكن أن يكون وسيلة واعدة لصنع المناطق الحضرية أكثر برودة وأكثر راحة، خاصة أثناء الطقس الحار. ونأمل أن تشجع نتائج دراستنا المزيد من المخططين الحضريين على اعتماد طلاءات الطلاء البارد على الأسطح الأكثر بناءًا، على نطاق واسع".

وفي الأبحاث المستقبلية، سيركز فريق NTU على متانة طلاء الطلاء البارد مع مرور الوقت، في نفس موقع التجربة. لأن المشكلة في النهاية هي أن هذه الطلاءات أيضًا عملية وقابلة للاستخدام في الإنشاءات الحقيقية. وقد تم دعم البحث وما زال مدعومًا من قبل شركة JTC ومجلس الإسكان والتنمية في سنغافورة.

المقال الطلاء البارد لخفض درجة حرارة المدن دون استخدام الطاقة يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .