Αντιμετώπιση του φαινομένου της «αστικής θερμικής νησίδας» και εξοικονόμηση ενέργειας για ψύξη με τη χρήση ψυχρών χρωμάτων.
Η εμφάνιση του φαινομένου της «αστικής θερμικής νησίδας» τις τελευταίες δεκαετίες, δηλαδή η υπερθέρμανση της αστικής περιοχής σε σχέση με τις γύρω περιοχές, είναι αποτέλεσμα του παγκόσμιου ρυθμού αστικοποίησης. Σχεδόν ο μισός πληθυσμός της γης εντοπίζεται σε αστικές περιοχές, με το ποσοστό αυτό να είναι μεγαλύτερο στις ανεπτυγμένες χώρες. Το φαινόμενο αυτό αποτελεί μείζον περιβαλλοντικό πρόβλημα με κοινωνικές και οικονομικές επιπτώσεις.
Η ανάπτυξη των μεγάλων αστικών κέντρων έχει αντικαταστήσει εκτάσεις πρασίνου με πυκνή δόμηση και δρόμους. Το σκυρόδεμα και η ασφάλτος έχουν μεγάλη θερμοχωρητικότητα, με αποτέλεσμα κατά τη διάρκεια της ημέρας να απορροφούν και να αποθηκεύουν μεγάλα ποσά θερμότητας από την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία και ο αέρας που έρχεται σε επαφή με τις επιφάνειες αυτές να αποκτά την αυξημένη θερμοκρασία τους. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, οι αστικές επιφάνειες εκπέμπουν την αποθηκευμένη θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας. Το ύψος και ο τρόπος διάταξης των κτιρίων, όμως, εμποδίζουν την κίνηση του αέρα, μειώνοντας σημαντικά την έντασή του, με συνέπεια να μην ψύχεται ικανοποιητικά. Σε συνδυασμό με την ανεπαρκή βλάστηση (η βλάστηση λειτουργεί ως φυσική σκίαση των κτιρίων και ωςδροσισμός του αέρα), με την παραγωγή θερμότητας από τα μέσα μεταφοράς και τους συσσωρευμένους ρύπους από τις βιομηχανίες, οι θερμοκρασίες στις πόλεις παρατηρούνται υψηλότερες μέχρι και 10ºC ή και περισσότερο, συγκριτικά με τις περιαστικές και αγροτικές περιοχές.
Κατά τη διάρκεια των ζεστών ημερών ή σε περιόδους καύσωνα το φαινόμενο της «αστικής θερμικής νησίδας» επιδεινώνεται ακόμη περισσότερο. Οι υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της νύχτας δημιουργούν συνθήκες που προκαλούν θερμική δυσφορία, ειδικά στους ηλικιωμένους, τα παιδιά και σε άτομα με καρδιαγγειακά και αναπνευστικά προβλήματα, ενώ η θνησιμότητα που σχετίζεται με την υπερβολική ζέστη, μπορεί να μεγεθυνθεί εξαιτίας του φαινομένου αυτού.
Η μεταβολή του μικροκλίματος των αστικών περιοχών σχετίζεται με το φαινόμενο της «αστικής θερμικής νησίδας». Η δημιουργία ομίχλης, η ανάπτυξη καταιγίδων, η αλλαγή στο ρυθμό βροχόπτωσης, η μειωμένη συχνότητα χιονόπτωσης και ο υψηλός μέσος όρος θερμοκρασιών ανά εποχή, είναι κάποιες από τις επιπτώσεις.
Λόγω της «αστικής θερμικής νησίδας» εισέρχεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας στο εσωτερικό των κτιρίων με ανεπαρκή θερμομόνωση, με αποτέλεσμα η χρήση κλιματιστικού να αυξάνεται και κατά συνέπεια να αυξάνονται και οι λογαριασμοί ηλεκτρικού ρεύματος των νοικοκυριών, εμπορικών κέντρων, βιομηχανικών κτιρίων, δημόσιων κτιρίων κτλ. Επιπλέον, η αύξηση του φορτίου αιχμής μεγαλώνει και την πιθανότητα διακοπής ρεύματος (black-out) σε περιόδους καύσωνα.
Αυτή η υπερκατανάλωση ενέργειας για ψύξη έχει άμεσο αντίκτυπο στο περιβάλλον, εντείνει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και αιωρούμενων σωματιδίων από εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπρόσθετα, συμβάλλει στην αύξηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης,γιατί μεγάλο ποσοστό της οφείλεται σε φωτοχημικές αντιδράσεις, οι οποίες επιταχύνονται σε υψηλές θερμοκρασίες.
Η σημαντική αύξηση κατανάλωσης ενέργειας για ψύξη των αστικών κτιρίων σε συνδυασμό με την άνοδο των τιμών καυσίμων, καθιστά επιτακτική την ανάγκη για εξοικονόμηση ενέργειας στον κτιριακό τομέα. Μια απλή, έξυπνη και οικονομική λύση για να βελτιωθεί η ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου, να εξοικονομηθούν χρήματα μειώνοντας τη χρήση κλιματιστικού κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, αλλά και να επιμηκυνθεί η διάρκεια ζωής των δομικών στοιχείων του κτιρίου από την περιορισμό της θερμικής καταπόνησης, είναι η χρήση ψυχρών χρωμάτων στην εξωτερική τοιχοποιία και τα δώματα.
Ακριβώς, όπως επιλέγουμε να φοράμε λευκά ή ανοιχτόχρωμα ρούχα μια θερμή καλοκαιρινή μέρα για να μας κρατάνε δροσερούς, έτσι, και τα ψυχρά υλικά έχουν την ικανότητα να ανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία και να διατηρούν δροσερό το εσωτερικό του κτιρίου, εξασφαλίζοντας συνθήκες θερμικής άνεσης σε μη κλιματιζόμενα κτίρια.
Τα ψυχρά χρώματα (coolpaints) είναι λευκά ή έγχρωμα χρώματα που περιέχουν ειδικά ανακλαστικά πιγμέντα. Χαρακτηρίζονται από υψηλή ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία (SR), σε σύγκριση με τα συμβατικά χρώματα της ιδίας απόχρωσης, καθώς και από υψηλό συντελεστή εκπομπής υπέρυθρης ακτινοβολίας (ε). Η ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία (φάσμα 300-2500nm) ενός υλικού είναι η ικανότητά του να ανακλά την ηλιακή ακτινοβολία από την επιφάνειά του πίσω στην ατμόσφαιρα. Η τιμή SR είναι ένας αριθμός από 0 έως 1,0. Η τιμή «μηδέν» σημαίνει ότι το υλικό απορροφά όλη την ηλιακή ενέργεια και η τιμή «ένα» υποδηλώνει ολική ανάκλαση. Ο συντελεστής εκπομπής υπέρυθρης ακτινοβολίας (ε) ενός υλικού εκφράζει την ικανότητά του να αποβάλλει ποσοστά θερμότητας υπό μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας και η τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 0 έως 1,0, με την τιμή μονάδας να αντιστοιχεί στην ιδανική περίπτωση. Οι ιδιότητες αυτές των ψυχρών χρωμάτων πρέπει να είναι πιστοποιημένες από εγκεκριμένα εργαστήρια. H ανακλαστικότητα στην ηλιακή ακτινοβολία καθορίζεται βάσει του προτύπου ΑSTME903-96 ήASTMG159-98 και ο συντελεστής εκπομπής υπέρυθρης ακτινοβολίας βάσει του ASTME408-71.
Τα ψυχρά χρώματα, δηλαδή, έχουν την ικανότητα να απορροφούν λιγότερη ηλιακή ενέργεια και να εκλύουν γρηγορότερα τα ποσά θερμότητας που έχουν απορροφήσει. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εξασφαλίζουν χαμηλότερες επιφανειακές θερμοκρασίες, με συνέπεια να εισέρχεται στο κτίριο λιγότερη θερμότητα, μειώνοντας τη χρήση κλιματιστικού τη θερινή περίοδο, αλλά και λιγότερη θερμότητα να μεταδίδεται στον υπερκείμενο αέρα, αντιμετωπίζοντας το φαινόμενο της «αστικής θερμικής νησίδας».
