بام سفيد – كاهش مصرف انرژي در ساختمان

بام سفيد – كاهش مصرف انرژي در ساختمان

سطوح بازتاب دهندهٔ نور سطوحي هستند كه خاصيت بازتاب نور خورشيد  و خاصيت تابش گرمايي در آن‌ها زياد است. سطوح بازتاب دهندهٔ نور، يكي از موضوعات مهندسي آب و هواست. شناخته شده‌ترين نوع سطح بازتاب دهندهٔ نور، بام خنك است. اگرچه اين كه گفته مي‌شود كه بام‌هاي خنك معمولاً سفيد هستند اما يك بام سفيد، داراي رنگ‌هاي مختلفي است.

مزاياي بام‌هاي خنك

بام‌هاي خنك در مناطق گرم‌تر هم مزاياي بلند مدت دارند و هم مزاياي آني. از جمله:

·         ذخيرهٔ ۱۵٪ انرژي يك سالهٔ تهويهٔ هوا در ساختمان يك طبقه.

·         كمك در كاهش اثر جزاير گرمايي شهري.

·         كاهش آلودگي هوا و انتشار گازهاي گلخانه‌اي و همچنين تأثير چشمگير در تنظيم اثر گرمايي ناشي از انتشار گازها گلخانه‌اي.

بام‌هاي خنك، انرژي مورد نياز براي خنك كردن را در تابستان‌ها كاهش مي‌دهند ولي مي‌توانند انرژي مورد نياز براي گرم كردن را در زمستان افزايش دهند. بنابراين، مقدار صرفه‌جويي در انرژي توسط بام‌هاي خنك، بستگي به شرايط آب و هوايي دارد.

در تمام مناطق شهري، بام‌هاي مسطح در مناطق گرم به رنگ سفيد هستند و در نتيجه ۱۰٪ از بازتاب در جهان كمتر شده و اثر گرمايي ناشي از انتشار ۲۴ گيگاتن گازهاي گلخانه‌اي كاهش مي‌يابد كه معادل با اين است كه ۳۰۰ ميليون اتومبيل را به مدت ۲۰ سال از جاده خارج كنيم. اين مسئله بر اين امر استوار است كه بام سفيد ۹۳ متر مربعي (۱۰۰۰ فوت مربعي) اثر گرماي ناشي از ۱۰ تن كربن‌دي‌اكسيد را در طول عمر ۲۰ سالهٔ خود كاهش مي‌دهد. در يك مطالعهٔ عملي كه در سال ۲۰۰۸ در مورد خنك‌سازي در مقياس وسيع توسط اثر بازتابندگي صورت گرفت محققين به اين نتيجه رسيدند كه استان آلمرا در جنوب اسپانيا در نتيجهٔ ساخت گلخانه‌هاي پوشيده شده با لايهٔ پلي‌اتيلن در مناطق وسيعي كه قبلاً مناطق صحرايي بودند، در طول ۲۰ سال ۱٫۶ درجه نسبت به نواحي اطراف خود خنك تر شد. كشاورزان در فصل تابستان سقف اين گلخانه‌ها را سفيدكاري مي‌كنند تا گياهان خود را خنك نگه دارند.

وقتي نور خورشيد به يك بام سفيد مي‌خورد، بيشتر آن منعكس شده و به فضاي جو زمين مي‌رود؛ ولي وقتي به يك بام سياه برخورد مي‌كند، بيشتر آن جذب مي‌شود و طول موج آن بيشتر شده و به چيزي تبديل مي‌شود كه به آن «گرما» مي‌گوييم و ديگر نمي‌تواند به فضاي جو زمين برگردد زيرا توسط گازهاي گلخانه‌اي جذب مي‌شود. جو زمين در مواجهه با نور خورشيد، شفاف است ولي نسبت به گرما شفاف نيست [يعني گرما را عبور نمي‌دهد] و به اين دليل است كه بام‌هاي سفيد در خنك شدن دماي زمين تأثير مثبت داشته و بام‌هاي سياه در اين مورد تأثير منفي دارند.

در مطالعه‌اي توسط محققين دانشگاه كنكورديا در سال ۲۰۱۲ كه از متغيرهايي استفاده شد كه مشابه آن‌ها در مطالعات دانشگاه استنفورد استفاده شده بود (مثلاً واكنش‌هاي ابر) محققين به اين نتيجه رسيدند كه استفادهٔ جهاني بام‌هاي خنك و سنگفرش در شهرها باعث تأثير مثبت خنك‌سازي جهاني شده و معادل با جلوگيري از توليد ۱۵۰ گيگاتن دي‌اكسيدكربن است كه معادل است با خارج كردن تمام اتومبيل‌هاي جهان از جاده به مدت ۵۰ سال.

وقتي نور خورشيد به يك بام تيره مي‌خورد، ۱۵٪ از آن به سمت آسمان منعكس مي‌شود ولي بيشتر اين انرژي به صورت گرما جذب بام مي‌شود. بام‌هاي خنك به مقدار زيادي بيشتر از بام‌هاي سنتي تيره‌رنگ، نور را منعكس كرده و مقدار كمي از آن را جذب مي‌كنند.

دو ويژگي وجود دارد كه طبق آن‌ها مي‌توان تأثير بام خنك را برآورد كرد:

1.     انعكاس خورشيد كه به سپيدايي نيز معروف است، عبارت است از توانايي انعكاس نور خورشيد. اين مقدار يا به صورت يك عدد اعشاري بيان مي‌شود يا به صورت درصد. مقدار صفر نشان مي‌دهد كه سطح تمام تشعشع خورشيد را جذب مي‌كند و مقدار يك يعني انعكاس كامل.

2.     انتشار گرمايي كه عبارت است از توانايي انتشار گرماي جذب شده. اين مقدار نيز يا به صورت يك عدد اعشاري بين صفر تا يك بيان مي‌شود يا به صورت درصد.

انواع بام‌هاي خنك

بام خنك، يكي از اين سه نوع است: بام‌هايي كه از مواد سرد ساخته شده‌اند، بام‌هايي كه از موادي ساخته شده‌اند كه با بازتاب‌دهنده‌هاي نور خورشيد پوشيده شده‌اند، يا بام‌هاي سبز.

بام‌هاي خنك

بام‌هاي با لايهٔ ترموپلاستيك سفيد، به‌طور ذاتي نور را منعكس مي‌كنند و بيشترين مقدار انعكاس و انتشاري را كه مي‌توان در بام داشت دارا هستند. به عنوان مثال بامي كه از مادهٔ ترموپلاستيك سفيد ساخته شده‌است مي‌تواند ۸۰٪ (يا بيشتر) از نور خورشيد را منعكس كند و حداقل ۷۰٪ از گرمايي را كه بام به خود جذب كرده‌است انتشار دهد. يك بام قيرگوني شده فقط ۶٪ الي ۲۶٪ از نور خورشيد را منعكس مي‌كند.

بيشترين نرخ SRI و خنك‌ترين بام‌ها، بام‌هاي فولاد ضد زنگ هستند كه در حالت بادهاي معمولي، فقط چند درجه از دماي محيط گرم‌ترند. بازهٔ SRI براي آن‌ها از ۱۰۰ تا ۱۱۵ است. برخي از آن‌ها خاصيت آبگريزي نيز دارند و در نتيجه بسيار تميز باقي مي‌مانند و SRI اصلي خود را حتي در محيط آلوده حفظ مي‌كنند.

بام‌هاي پوشيده شده با مواد انعكاسي

يك سقف موجود (يا جديد) مي‌تواند به وسيلهٔ پوشاندن آن با موادي كه نور خورشيد را منعكس مي‌كنند خاصيت انعكاسي پيدا كند. نرخ انعكاس خورشيد و انتشار گرمايي براي بيش از ۵۰۰ ماده انعكاسي را مي‌توان در شوراي نرخ‌گذاري بام‌هاي خنك پيدا كرد.

بام‌هاي سبز

بام‌هاي سبز، لايه‌اي از مادهٔ گرمايي فراهم مي‌كنند كه شارش گرما به داخل ساختمان را كاهش مي‌دهد. انعكاس خورشيدي بام‌هاي سبز، بسته به نوع گياه فرق دارد (معمولاً از ۰٫۳ تا ۰٫۵.  بام‌هاي سبز شايد خاصيت انعكاسي به اندازهٔ بام‌هاي خنك نداشته باشند اما اين نوع بام هم مزياي خاص خود را دارد مثل تبخير آب از طريق برگ‌هاي گياه كه باعث خنك شدن گياه و محيط پيرامون آن شده و باعث كاهش دماي پشت بام به صورت طبيعي مي‌شود.

در ژوئيه ۲۰۱۰، دپارتمان انرژي ايالات متحده (DOE) اقداماتي را مطرح كرد كه طي آن‌ها بام خنك با تجهيزات DOE و در ساختمان‌هاي كل كشور به كار گرفته شود. در اقداماتي جديد، DOE بام خنك را – اگر در طول عمر اين بام خنك از نظر اقتصادي بصرفه باشد – هنگام ساخت يك بام جديد يا هنگام جايگزيني يك بام قديمي، با تجهيزات خود نصب مي‌كند.

DOE در اكتبر ۲۰۱۳ به بام‌هاي خنك، از نظر اين كه در انرژي صرفهٔ اقتصادي دارند يا نه، امتياز ۵۳ داده است (از ۱۰۰ امتياز). دپارتمان انرژي ايالات متحده گفته است: «شرايط آب و هوايي مي‌تواند در عملكرد بام خنك تأثير داشته باشد. بام‌هاي خنك در آب و هوا گرم عملكرد بهتري دارند و در مناطق سردتر ممكن است نياز به مصرف انرژي براي گرم كردن را بيشتر كنند. هرچه بام خنك تأثير كمتري داشته باشد، از عايق بندي بيشتر استفاده مي‌شود. دبير انرژي به تمام دفاتر DOE دستور داد كه بام‌هاي خنك را زماني نصب كنند در كل طول عمر خود صرفهٔ اقتصادي داشته باشد، چه هنگام نصب يك بام جديد، چه هنگام جايگزيني يك بام قديمي با تسهيلات DOE. آژانس‌هاي دولتي ديگر نيز ترغيب شدند تا اقدام مشابهي انجام دهند.

ستارهٔ انرژي

ستارهٔ انرژي، برنامهٔ مشترك آژانس حفاظت از محيط زيست ايالات متحده و دپارتمان انرژي ايالات متحده است براي كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي و كمك به مشتريان و فروشندگان در صرفه‌جويي اقتصادي به كمك انتخاب كالاهايي كه در مصرف انرژي بصرفه هستند.

براي بام‌هاي با شيب كم، يك كالاي بام وقتي در برنامهٔ محصولات بام از نظر انرژي بررسي شده و برچسب ستارهٔ انرژي مي‌خورد، بر طبق روند تست EPA بايد مقدار انعكاس خورشيدي اوليهٔ ۰٫۶۵ داشته باشد و وقتي بر اثر قرار گرفتن در مجاورت هوا فرسوده شد، [حداقل] اين مقدار ۰٫۵۰ باشد. گارانتي‌هاي محصولات بام‌هاي انعكاسي بايد در تمام موارد مساوي با گارانتي‌هاي مشابهي باشد كه براي محصولات بام‌هاي غيرانعكاسي ارائه مي‌شود، چه خود شركت اين گارانتي‌ها را اضافه كند يا اين كه استاندارهاي صنعتي باعث ايجاد اين گارانتي‌ها شود.

برخلاف محصولات ديگري كه توسط ستارهٔ انرژي درجه‌بندي مي‌شوند، مثل لوازم خانگي، اين درجه‌بندي كل بام را در نظر نمي‌گيرد، بلكه فقط سطح خارجي را در نظر مي‌گيرد. مصرف‌كنندگان (مثلاً مالكان ساختمان) شايد بر اين باور باشند كه برچسب ستارهٔ انرژي به اين معني است كه بام آن‌ها از نظر مصرف انرژي بصرفه است، اما سختگيري‌هايي كه در ستارهٔ انرژي مي‌شود، به اندازهٔ سختگيري‌هاي استاندارهاي لوازم خانگي آن‌ها نيست و شامل اجزاي اضافي بام نمي‌شود (مثل سازهٔ بام، لايه‌هاي درجه‌بندي‌شدهٔ ضدحريق، عايق‌ها، چسبنده‌ها، اتصال‌دهنده‌ها و …). تكذيب‌نامه‌اي روي سايتشان قرار داده شده‌است بدين مضمون: «اگرچه مزاياي ذاتي در استفاده از بام‌هاي خنك متصور است، مصرف‌كنندگان قبل از انتخاب يك محصول مربوط به بام بر طبق تجربيات صرفه‌جويي در انرژي، بايد نتايج پيش‌بيني‌شده را كه در وبسايت محاسبه‌گر صرفه‌جويي بام دپارتمان انرژي به نشاني  http://www.roofcalc.comيافت مي‌شود بررسي كنند. لطفاً در نظر داشته باشيد كه مقدار صرفه‌جويي انرژي كه از طريق بام انعكاسي مي‌توان به آن دست يافت، به عوامل چون طراحي تجهيرات، عايق مورد استفاده، شرايط آب و هوايي، محل ساختمان و بازده پوشش ساختمان نيز بستگي زيادي دارد.

شوراي درجه‌بندي بام خنك

شوراي درجه‌بندي بام خنك (CRRC) يك سيستم درجه‌بندي براي اندازه‌گيري و گزارش انعكاس خورشيدي و انتشار گرمايي محصولات مربوط به بام ايجاد كرده‌است. اين سيستم در يك فهرست آنلاين آمده‌است كه ۸۵۰ محصول بام در آن براي تأمين كنندگان سرويس‌هاي انرژي، گروه‌هاي كاري مرتبط با ضوابط ساخت و ساز ساختمان، معماران، طراحان ضوابط ساختمان، صاحبان املاك، و طراحان اجتماعي در دسترس است. CRRC هر ساله تست‌هاي تصادفي انجام مي‌دهد تا از صحت اطلاعات موجود در فهرست خود اطمينان يابد.

برنامهٔ رتبه‌بندي CRRC اين امكان را براي سازندگان و فروشندگان فراهم مي‌كند كه بر طبق ويژگي‌هاي اندازه‌گيري شده توسط CRRC بتوانند به درستي به محصولات خود برچسب بزنند. اما اين برنامه، حداقل استاندارد مورد نياز را براي تشعشع خورشيدي و انتشار گرمايي تعيين نمي‌كند.

پروژهٔ بام سفيد

پروژهٔ بام سفيد يك پروژهٔ كشوري در امريكا است كه به افراد آموزش مي‌دهد و آن‌ها را قادر مي‌سازد تا بام خود را سفيد كنند. پيشرفت اين پروژه در بيش از ۲۰ ايالت و ۵ كشور صورت گرفته‌است و هزاران نفر در اين پروژه داوطلب شدند و در سفيد كردن بام مراكز ناسودبر و خانه‌هاي متعلق به افراد كم‌درامد كمك مالي كردند.

اثر جزاير گرمايي شهري

جزاير گرمايي شهري در جايي اتفاق مي‌افتد كه تركيب ساختارهاي جاذب گرما – مثل پارك‌ها و سنگفرش جاده‌ها كه آسفالت تيره دارند – و گسترش بام‌هاي سياه اتفاق بيفتد. كم پشت بودن گياهان نيز مزيد بر علت بوده و دماي هوا را ۱ تا ۳ درجهٔ سانتي‌گراد نسبت به حومهٔ شهر گرم‌تر مي‌كند.

برنامه‌هاي ساختمان سبز از به كار بردن بام خنك حمايت مي‌كند تا اثر جزاير گرمايي شهري و كيفيت پايين هواي حاصل از آن (به شكل آلاينده‌هايي كه هوا را به صورت مه‌آلود درمي‌آورند) را كاهش دهند. بام‌هاي با رنگ روشن، از طريق انعكاس نور خورشيد افزايش دما را به حداقل رسانده انرژي مصرفي سرمايشي را كمتر كرده و آلاينده‌هاي مه‌گونه را كاهش مي‌دهند. مطالعه‌اي كه توسط LBNL صورت گرفت نشان مي‌دهد اگر استراتژي‌هايي كه براي كاهش اين اثر در پيش گرفته شده‌است – شام بام‌هاي خنك – در مقياس وسيعي به كار گرفته شوند، كلان‌شهر تورنتوي بزرگ مي‌تواند سالانه بيش از ۱۱ ميليون دلار در هزينه‌هاي انرژي صرفه‌جويي كند.

گردآوري توسط: ولقان حسيني

منابع:

1.    California Energy Commission (2008). Title 24, Part 6, of the California Code of Regulations: California's Energy Efficiency Standards for Residential and Nonresidential Buildings (PDF). Sacramento, CA: California Energy Commission.

2.    مهندسي آب و هوا (climate engineering) يا مهندسي زمين (geoengineering) بررسي وضعيت آب و هوايي زمين است به منظور كاهش گرمايش جهاني (global warming)

3.    بام خنك (cool roof) نوعي بام است كه براي انعكاس بيشتر نور خورشيد و جذب گرماي كمتر نسبت به بام عادي طراحي شده‌است [م].

4.    "Cool Cars". Heat Island Group, Lawrence Berkeley National Laboratory. Retrieved 1 December 2011.

5.    Berkeley Lab

6.    Cool color parkings

7.    Urban, Bryan; Kurt Roth (2011). Guidelines for Selecting Cool Roofs (PDF). US. Department of Energy.

8.    Akbari, Hashem (June 2009). "Global cooling: increasing world-wide urban albedos to offset CO2". Climatic Change. 94 (3): 275–286. doi:10.1007/s10584-008-9515-9. Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

9.    United States Environmental Protection Agency (2011). Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies (PDF).

10. Levinson, R; Hashem Akbari (2010). "Potential benefits of cool roofs on commercial buildings: conserving energy, saving money, and reducing emission of greenhouse gases and air pollutants". Energy Efficiency (3): 53–109.

11. دانشنمدان مي‌گويند در گرم شدن هواي اطراف زمين توسط خورشيد، ابتدا خورشيد به زمين تابيده و آن را گرم كرده و سپس زمين، هواي اطراف خود را گرم مي‌كند. در نتيجه، تميز نگه داشتن خاك مي‌تواند در مسئلهٔ مذكور مؤثر باشد [م].

12. Bretz, Sarah; Hashem Akbari (1997). "Long-term performance of high albedo roof coatings". Energy and Buildings. 25 (2): 159–167. doi:10.1016/S0378-7788(96)01005-5.

13. Maxwell C Baker (1980). Roofs: Design, Application and Maintenance. Polyscience Publications. ISBN 0-921317-03-4.

1.    هر گيگاتن معادل با يك ميليارد تن است [م].

14. California Energy Commission (2005). Residential Compliance Manual For California's 2005 Energy Efficiency Standards (PDF). Sacramento, CA: California Energy Commission.

15.volghan hosseini | ۱۱ آذر ۱۳۹۷ ساعت ۰۱:۰۵:۴۵ | آرشيو نظرات (0) :موضوع |