بام سفید – کاهش مصرف انرژی در ساختمان
بام سفید – کاهش مصرف انرژی در ساختمان
سطوح بازتاب دهنده? نور سطوحی هستند که خاصیت بازتاب نور خورشید و خاصیت تابش گرمایی در آن‌ها زیاد است. سطوح بازتاب دهنده? نور، یکی از موضوعات مهندسی آب و هواست . شناخته شده‌ترین نوع سطح بازتاب دهنده? نور، بام خنک است. اگرچه این که گفته می‌شود که بام‌های خنک معمولاً سفید هستند اما یک بام سفید، دارای رنگ‌های مختلفی است.
مزایای بام‌های خنک
بام‌های خنک در مناطق گرم‌تر هم مزایای بلند مدت دارند و هم مزایای آنی. از جمله:
· ذخیره? 15? انرژی یک ساله? تهویه? هوا در ساختمان یک طبقه.
· کمک در کاهش اثر جزایر گرمایی شهری.
· کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه‌ای و همچنین تأثیر چشمگیر در تنظیم اثر گرمایی ناشی از انتشار گازها گلخانه‌ای.
بام‌های خنک، انرژی مورد نیاز برای خنک کردن را در تابستان‌ها کاهش می‌دهند ولی می‌توانند انرژی مورد نیاز برای گرم کردن را در زمستان افزایش دهند. بنابراین، مقدار صرفه‌جویی در انرژی توسط بام‌های خنک، بستگی به شرایط آب و هوایی دارد.
در تمام مناطق شهری، بام‌های مسطح در مناطق گرم به رنگ سفید هستند و در نتیجه 10? از بازتاب در جهان کمتر شده و اثر گرمایی ناشی از انتشار 24 گیگاتن گازهای گلخانه‌ای کاهش می‌یابد که معادل با این است که 300 میلیون اتومبیل را به مدت 20 سال از جاده خارج کنیم. این مسئله بر این امر استوار است که بام سفید 93 متر مربعی (1000 فوت مربعی) اثر گرمای ناشی از 10 تن کربن‌دی‌اکسید را در طول عمر 20 ساله? خود کاهش می‌دهد. در یک مطالعه? عملی که در سال 2008 در مورد خنک‌سازی در مقیاس وسیع توسط اثر بازتابندگی صورت گرفت محققین به این نتیجه رسیدند که استان آلمرا در جنوب اسپانیا در نتیجه? ساخت گلخانه‌های پوشیده شده با لایه? پلی‌اتیلن در مناطق وسیعی که قبلاً مناطق صحرایی بودند، در طول 20 سال 1?6 درجه نسبت به نواحی اطراف خود خنک تر شد. کشاورزان در فصل تابستان سقف این گلخانه‌ها را سفیدکاری می‌کنند تا گیاهان خود را خنک نگه دارند.
وقتی نور خورشید به یک بام سفید می‌خورد، بیشتر آن منعکس شده و به فضای جو زمین می‌رود؛ ولی وقتی به یک بام سیاه برخورد می‌کند، بیشتر آن جذب می‌شود و طول موج آن بیشتر شده و به چیزی تبدیل می‌شود که به آن «گرما» می‌گوییم و دیگر نمی‌تواند به فضای جو زمین برگردد زیرا توسط گازهای گلخانه‌ای جذب می‌شود. جو زمین در مواجهه با نور خورشید، شفاف است ولی نسبت به گرما شفاف نیست [یعنی گرما را عبور نمی‌دهد] و به این دلیل است که بام‌های سفید در خنک شدن دمای زمین تأثیر مثبت داشته و بام‌های سیاه در این مورد تأثیر منفی دارند.
در مطالعه‌ای توسط محققین دانشگاه کنکوردیا در سال 2012 که از متغیرهایی استفاده شد که مشابه آن‌ها در مطالعات دانشگاه استنفورد استفاده شده بود (مثلاً واکنش‌های ابر) محققین به این نتیجه رسیدند که استفاده? جهانی بام‌های خنک و سنگفرش در شهرها باعث تأثیر مثبت خنک‌سازی جهانی شده و معادل با جلوگیری از تولید 150 گیگاتن دی‌اکسیدکربن است که معادل است با خارج کردن تمام اتومبیل‌های جهان از جاده به مدت 50 سال.
وقتی نور خورشید به یک بام تیره می‌خورد، 15? از آن به سمت آسمان منعکس می‌شود ولی بیشتر این انرژی به صورت گرما جذب بام می‌شود. بام‌های خنک به مقدار زیادی بیشتر از بام‌های سنتی تیره‌رنگ، نور را منعکس کرده و مقدار کمی از آن را جذب می‌کنند.
دو ویژگی وجود دارد که طبق آن‌ها می‌توان تأثیر بام خنک را برآورد کرد:
1. انعکاس خورشید که به سپیدایی نیز معروف است، عبارت است از توانایی انعکاس نور خورشید. این مقدار یا به صورت یک عدد اعشاری بیان می‌شود یا به صورت درصد. مقدار صفر نشان می‌دهد که سطح تمام تشعشع خورشید را جذب می‌کند و مقدار یک یعنی انعکاس کامل.
2. انتشار گرمایی که عبارت است از توانایی انتشار گرمای جذب شده. این مقدار نیز یا به صورت یک عدد اعشاری بین صفر تا یک بیان می‌شود یا به صورت درصد.
انواع بام‌های خنک
بام خنک، یکی از این سه نوع است: بام‌هایی که از مواد سرد ساخته شده‌اند، بام‌هایی که از موادی ساخته شده‌اند که با بازتاب‌دهنده‌های نور خورشید پوشیده شده‌اند، یا بام‌های سبز.
بام‌های خنک
بام‌های با لایه? ترموپلاستیک سفید، به‌طور ذاتی نور را منعکس می‌کنند و بیشترین مقدار انعکاس و انتشاری را که می‌توان در بام داشت دارا هستند. به عنوان مثال بامی که از ماده? ترموپلاستیک سفید ساخته شده‌است می‌تواند 80? (یا بیشتر) از نور خورشید را منعکس کند و حداقل 70? از گرمایی را که بام به خود جذب کرده‌است انتشار دهد. یک بام قیرگونی شده فقط 6? الی 26? از نور خورشید را منعکس می‌کند.
بیشترین نرخ SRI و خنک‌ترین بام‌ها، بام‌های فولاد ضد زنگ هستند که در حالت بادهای معمولی، فقط چند درجه از دمای محیط گرم‌ترند. بازه? SRI برای آن‌ها از 100 تا 115 است. برخی از آن‌ها خاصیت آبگریزی نیز دارند و در نتیجه بسیار تمیز باقی می‌مانند و SRI اصلی خود را حتی در محیط آلوده حفظ می‌کنند.
بام‌های پوشیده شده با مواد انعکاسی
یک سقف موجود (یا جدید) می‌تواند به وسیله? پوشاندن آن با موادی که نور خورشید را منعکس می‌کنند خاصیت انعکاسی پیدا کند. نرخ انعکاس خورشید و انتشار گرمایی برای بیش از 500 ماده انعکاسی را می‌توان در شورای نرخ‌گذاری بام‌های خنک پیدا کرد.
بام‌های سبز
بام‌های سبز، لایه‌ای از ماده? گرمایی فراهم می‌کنند که شارش گرما به داخل ساختمان را کاهش می‌دهد. انعکاس خورشیدی بام‌های سبز، بسته به نوع گیاه فرق دارد (معمولاً از 0?3 تا 0?5. بام‌های سبز شاید خاصیت انعکاسی به اندازه? بام‌های خنک نداشته باشند اما این نوع بام هم مزیای خاص خود را دارد مثل تبخیر آب از طریق برگ‌های گیاه که باعث خنک شدن گیاه و محیط پیرامون آن شده و باعث کاهش دمای پشت بام به صورت طبیعی می‌شود.
در ژوئیه 2010، دپارتمان انرژی ایالات متحده (DOE) اقداماتی را مطرح کرد که طی آن‌ها بام خنک با تجهیزات DOE و در ساختمان‌های کل کشور به کار گرفته شود. در اقداماتی جدید، DOE بام خنک را – اگر در طول عمر این بام خنک از نظر اقتصادی بصرفه باشد – هنگام ساخت یک بام جدید یا هنگام جایگزینی یک بام قدیمی، با تجهیزات خود نصب می‌کند.
DOE در اکتبر 2013 به بام‌های خنک، از نظر این که در انرژی صرفه? اقتصادی دارند یا نه، امتیاز 53 داده است (از 100 امتیاز). دپارتمان انرژی ایالات متحده گفته است: «شرایط آب و هوایی می‌تواند در عملکرد بام خنک تأثیر داشته باشد. بام‌های خنک در آب و هوا گرم عملکرد بهتری دارند و در مناطق سردتر ممکن است نیاز به مصرف انرژی برای گرم کردن را بیشتر کنند. هرچه بام خنک تأثیر کمتری داشته باشد، از عایق بندی بیشتر استفاده می‌شود. دبیر انرژی به تمام دفاتر DOE دستور داد که بام‌های خنک را زمانی نصب کنند در کل طول عمر خود صرفه? اقتصادی داشته باشد، چه هنگام نصب یک بام جدید، چه هنگام جایگزینی یک بام قدیمی با تسهیلات DOE. آژانس‌های دولتی دیگر نیز ترغیب شدند تا اقدام مشابهی انجام دهند.
ستاره? انرژی
ستاره? انرژی، برنامه? مشترک آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده و دپارتمان انرژی ایالات متحده است برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کمک به مشتریان و فروشندگان در صرفه‌جویی اقتصادی به کمک انتخاب کالاهایی که در مصرف انرژی بصرفه هستند.
برای بام‌های با شیب کم، یک کالای بام وقتی در برنامه? محصولات بام از نظر انرژی بررسی شده و برچسب ستاره? انرژی می‌خورد، بر طبق روند تست EPA باید مقدار انعکاس خورشیدی اولیه? 0?65 داشته باشد و وقتی بر اثر قرار گرفتن در مجاورت هوا فرسوده شد، [حداقل] این مقدار 0?50 باشد. گارانتی‌های محصولات بام‌های انعکاسی باید در تمام موارد مساوی با گارانتی‌های مشابهی باشد که برای محصولات بام‌های غیرانعکاسی ارائه می‌شود، چه خود شرکت این گارانتی‌ها را اضافه کند یا این که استاندارهای صنعتی باعث ایجاد این گارانتی‌ها شود.
برخلاف محصولات دیگری که توسط ستاره? انرژی درجه‌بندی می‌شوند، مثل لوازم خانگی، این درجه‌بندی کل بام را در نظر نمی‌گیرد، بلکه فقط سطح خارجی را در نظر می‌گیرد. مصرف‌کنندگان (مثلاً مالکان ساختمان) شاید بر این باور باشند که برچسب ستاره? انرژی به این معنی است که بام آن‌ها از نظر مصرف انرژی بصرفه است، اما سختگیری‌هایی که در ستاره? انرژی می‌شود، به اندازه? سختگیری‌های استاندارهای لوازم خانگی آن‌ها نیست و شامل اجزای اضافی بام نمی‌شود (مثل سازه? بام، لایه‌های درجه‌بندی‌شده? ضدحریق، عایق‌ها، چسبنده‌ها، اتصال‌دهنده‌ها و …). تکذیب‌نامه‌ای روی سایتشان قرار داده شده‌است بدین مضمون: «اگرچه مزایای ذاتی در استفاده از بام‌های خنک متصور است، مصرف‌کنندگان قبل از انتخاب یک محصول مربوط به بام بر طبق تجربیات صرفه‌جویی در انرژی، باید نتایج پیش‌بینی‌شده را که در وبسایت محاسبه‌گر صرفه‌جویی بام دپارتمان انرژی به نشانی http://www.roofcalc.comیافت می‌شود بررسی کنند. لطفاً در نظر داشته باشید که مقدار صرفه‌جویی انرژی که از طریق بام انعکاسی می‌توان به آن دست یافت، به عوامل چون طراحی تجهیرات، عایق مورد استفاده، شرایط آب و هوایی، محل ساختمان و بازده پوشش ساختمان نیز بستگی زیادی دارد.
شورای درجه‌بندی بام خنک
شورای درجه‌بندی بام خنک (CRRC) یک سیستم درجه‌بندی برای اندازه‌گیری و گزارش انعکاس خورشیدی و انتشار گرمایی محصولات مربوط به بام ایجاد کرده‌است. این سیستم در یک فهرست آنلاین آمده‌است که 850 محصول بام در آن برای تأمین کنندگان سرویس‌های انرژی، گروه‌های کاری مرتبط با ضوابط ساخت و ساز ساختمان، معماران، طراحان ضوابط ساختمان، صاحبان املاک، و طراحان اجتماعی در دسترس است. CRRC هر ساله تست‌های تصادفی انجام می‌دهد تا از صحت اطلاعات موجود در فهرست خود اطمینان یابد.
برنامه? رتبه‌بندی CRRC این امکان را برای سازندگان و فروشندگان فراهم می‌کند که بر طبق ویژگی‌های اندازه‌گیری شده توسط CRRC بتوانند به درستی به محصولات خود برچسب بزنند. اما این برنامه، حداقل استاندارد مورد نیاز را برای تشعشع خورشیدی و انتشار گرمایی تعیین نمی‌کند.
پروژه? بام سفید
پروژه? بام سفید یک پروژه? کشوری در امریکا است که به افراد آموزش می‌دهد و آن‌ها را قادر می‌سازد تا بام خود را سفید کنند. پیشرفت این پروژه در بیش از 20 ایالت و 5 کشور صورت گرفته‌است و هزاران نفر در این پروژه داوطلب شدند و در سفید کردن بام مراکز ناسودبر و خانه‌های متعلق به افراد کم‌درامد کمک مالی کردند.
اثر جزایر گرمایی شهری
جزایر گرمایی شهری در جایی اتفاق می‌افتد که ترکیب ساختارهای جاذب گرما – مثل پارک‌ها و سنگفرش جاده‌ها که آسفالت تیره دارند – و گسترش بام‌های سیاه اتفاق بیفتد. کم پشت بودن گیاهان نیز مزید بر علت بوده و دمای هوا را 1 تا 3 درجه? سانتی‌گراد نسبت به حومه? شهر گرم‌تر می‌کند.
برنامه‌های ساختمان سبز از به کار بردن بام خنک حمایت می‌کند تا اثر جزایر گرمایی شهری و کیفیت پایین هوای حاصل از آن (به شکل آلاینده‌هایی که هوا را به صورت مه‌آلود درمی‌آورند) را کاهش دهند. بام‌های با رنگ روشن، از طریق انعکاس نور خورشید افزایش دما را به حداقل رسانده انرژی مصرفی سرمایشی را کمتر کرده و آلاینده‌های مه‌گونه را کاهش می‌دهند. مطالعه‌ای که توسط LBNL صورت گرفت نشان می‌دهد اگر استراتژی‌هایی که برای کاهش این اثر در پیش گرفته شده‌است – شام بام‌های خنک – در مقیاس وسیعی به کار گرفته شوند، کلان‌شهر تورنتوی بزرگمی‌تواند سالانه بیش از 11 میلیون دلار در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی کند.
گردآوری توسط: ولقان حسینی