降低室外热岛强度是绿建主要控制指标之一,在《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2019中,针对降低热岛强度提出了两条基本措施,一是强调乔木、构筑物等遮阴措施,二是要求控制路面、屋面的太阳辐射反射系数不小于0.4。实际在绿建设计和评价中,对于太阳辐射系数怎么去控制是主要考虑的问题,影响太阳辐射系数的主要要素是什么,太阳辐射系数跟什么有关,根据光学知识,这里的主要控制手段就转换为材料的应用了。那么什么样的面层或铺装材料,才能满足太阳辐射反射系数不小于0.4的要求?
材料都是由吸收光谱的,材料分子吸收光谱后转化为分子动能,进而宏观表现为温度的升高,那么如果仅仅是采用材料的吸收性能的话,活动区域内的太阳总辐射是没有减少的,只是做了温度的位置转移,热量的物质存储,这样可以减少热岛效应的时空分布,但最有效的方法应该是进行辐射的转换,比如利用光发电和水的储能,然后利用掉。
水的吸收光谱:
1. 材料涂料的参数标准
在《民用建筑热工设计规范》2015版报批稿以及1993版本中,列出了一些常用材料的太阳辐射吸收系数值。对于普通的路面和屋面来说,太阳辐射不会直接穿透,因此认为太阳辐射吸收系数+太阳辐射反射系数应该等于1,从而可以间接算出常用材料的太阳辐射反射系数。如下是根据《民用建筑热工设计规范》2015版报批稿中附表换算出部分结果:
首先看草地和水面,虽然两者的太阳辐射反射系数都很低,但实际上草地和水面由于蒸腾作用,在降低热岛效应中的贡献很大。
面层类型 | 太阳辐射反射系数 |
绿色草地 | 0.20~0.22 |
水(开阔湖、海面) | 0.04 |
屋面太阳辐射反射系数主要与面层材料的颜色有关:
面层类型 | 颜色 | 太阳辐射反射系数 |
红褐陶瓦屋面 | 红褐色 | 0.26~0.35 |
灰瓦屋面 | 浅灰色 | 0.48 |
水泥屋面 | 素灰色 | 0.26 |
水泥瓦屋面 | 深灰色 | 0.31 |
石棉水泥瓦屋面 | 浅灰色 | 0.25 |
绿豆沙保护屋面 | 浅黑色 | 0.25 |
白石子屋面 | 灰白色 | 0.38 |
黑色油毛毡屋面 | 深黑色 | 0.14 |
部分墙面太阳辐射反射系数如下:
部分涂料太阳辐射反射系数如下:
除《民用建筑热工设计规范》以外,一些地方的节能规范,如广东省,也提供有类似上述材料的太阳辐射吸收系数。
2《城市居住区热环境设计标准》
《城市居住区热环境设计标准》提供有部分地表太阳辐射吸收系数值,换算成太阳辐射反射系数如下:
该标准未区分铺装的颜色,如果考虑颜色,该指标应该还有进一步区分的空间。
3. 小结
通过两部标准中的数据可以发现,如果要求屋面、路面的太阳辐射反射系数不小于0.4,控制面层材料颜色是比较可行的办法,其核心是要求采用浅色,比如屋面采用白色面砖、或者浅色面砖(浅黄色、浅白色)则可以满足太阳辐射反射系数要求。对于屋面,除了通过面层材料的选择,还可以额外的增加热反射涂料来提高屋面的太阳辐射反射系数。