Obyvatelé Středomoří jsou si velmi dobře vědomi účinků bílé barvy, o čemž svědčí i jejich příklon k bílým nátěrům budov. Foto: Aerial-motion, Shutterstock
Přidat na Seznam.cz Přidat na Google News

Američtí vědci vyvinuli nátěr jako účinný nástroj pasivního chlazení budov i celých měst

O tom, že bílá barva na fasádě či střechách budov „chladí“, jsme v našem časopise psali mnohokrát. Jde o nepopiratelný fakt, potvrzený mnoha výzkumy i praxí. Další důkaz byl zveřejněn nedávno: inženýři z amerického Výzkumného centra chladicích technologií na Purdue University vyvinuli bílou barvu, která se vyznačuje vysokou mírou reflexivity. Povrchy opatřené jejím nátěrem jsou až o 7,8 stupňů Celsia chladnější než jejich okolí.

Bílá barva z Purdue neabsorbuje téměř žádnou sluneční energii, naopak až 95,5 % jí odrazí, a tak zamezuje například ohřívání povrchu fasády a předávání jejího tepla do interiéru budovy, kterou tak není potřeba klimatizovat či jinak chladit. Vědci ukázali, že povrchy natřené touto speciální bílou barvou, která ve srovnání se standardní bílou nátěrovou hmotou odráží více ultrafialové složky slunečního záření, vykazují významně nižší teplotu než okolní vzduch.

Fyzikálně doplňující vlastností k vysoké odrazivosti povrchu této barvy je její nízká sálavost tepla. Tato bílá barva podstatnou část dopadajícího tepelného záření (včetně slunečního) odráží a zároveň sálá do prostoru jen minimum tepla oproti běžné barvě.

Příklad: Povrch běžné fasády o teplotě 20 °C a emisivitě 1 sálá do prostoru tepelné záření o intenzitě 419 W/m2. Když má bílý povrch fasády emisivitu 0,15 (tzn. jen 15 %), sálá do prostoru s intenzitou jen 63 W/m2.

Nutno dodat, že ani tepelné záření od slunce a oblohy, které barva odráží zpět do atmosféry, nepřispívá k oteplování klimatu. Projde vrstvou atmosféry až do kosmu přibližně podobně, jako se dostalo z kosmu a ze Slunce k barevnému povrchu. Barva dle výzkumníků odráží infračervenou (tzn. tepelnou) složku záření zpět do hlubokého vesmíru o teplotě 3 K, který lze přeneseně nazvat jako nekonečný chladič. Vědci dodávají, že ochladit tak lze nejen budovy, ale rovněž vodorovné povrchy na zemi, jako jsou silnice, střechy a automobily po celém světě.

Vědci testovali vzorky infračervenou kamerou. Foto: archiv Purdue University

Šest let a stovky variant

Vývoj směsi, která tvoří bílou barvu, probíhal šest let a samotné počátky tohoto výzkumu sahají až do 70. let minulého století. Vědci zvažovali více než stovku různých kombinací materiálů. Jejich počet následně zúžili na 10 a pro každý z materiálů otestovali padesát různých složení.

Nejúspěšnější byli u směsi z uhličitanu vápenatého, v přírodě se běžně vyskytujícího v podobě vápence. Molekulární, přesněji krystalová struktura vápence téměř neabsorbuje ultrafialovou složku záření a jednotlivé částice vápence, které jsou v barvě přítomny ve vysoké koncentraci, umožňují, aby výsledná barva odrážela a rozptylovala širší rozsah viditelných vlnových délek záření. Vápenec byl proto využit jako hlavní složka barvy, jíž umožnil chovat se jako obvyklý nátěr, lež s výrazně lepšími reflexními (ochlazujícími) vlastnostmi.

Foto: archiv Purdue University
Cena barvy by přitom neměla přesáhnout běžnou cenu jiných barev, jež jsou v současnosti dostupné na trhu. Je rovněž plně využitelná v rámci standardních výrobních procesů. Vlastníkům budovy navíc ušetří náklady, které by v opačném případě musel vynaložit na pořízení a provoz klimatizačního zařízení.

Foto: photopoems, Shutterstock

Redakce závěrem

Zejména v případě vodorovných či šikmých ploch budov, náměstí či třeba dopravní infrastruktury lze toto řešení doporučit. Právě ty jsou vystaveny záření slunce nejvíce. Bude-li velké množství těchto povrchů ve městech opatřeno vysoce reflexním nátěrem, jako je tento vyvinutý na univerzitě Purdue, dojde ke snížení energetické náročnosti chlazení budov i nežádoucího efektu tzv. městského tepelného ostrova, nemluvě o všeobecném zlepšení energetické bilance zemské atmosféry.

Autor: Bc. Helena Široká
Foto: Viz popisky