Резкое изменение климата и учащающиеся волны экстремальной жары ставят все новые задачи перед городским планированием и технологиями охлаждения. Многие жители мегаполисов сталкиваются с проблемой чрезмерного тепла на улицах, где воздух может казаться значительно горячее из-за нагревающихся поверхностей. В ответ на это ученые из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе представили инновационный подход к радиационному охлаждению, который открывает новые возможности для создания комфортной и безопасной среды на открытом воздухе без использования энергоемких систем кондиционирования воздуха. Радиаторное охлаждение, о котором идет речь, работает по принципу передачи тепла от человека или объекта к более холодным поверхностям или небесной оболочке посредством излучения. Традиционные методы, как правило, предполагают использование тенистых или замкнутых пространств с темными поверхностями, что снижает видимость и вызывает вопросы безопасности в общественных местах.
Новая технология, разработанная командой ученых под руководством профессора Асвата Рамана, сочетает водоохлаждаемые алюминиевые панели с прозрачными инфракрасно-отражающими полимерными пленками, что позволяет сохранять высокий уровень видимости и открытости пространства и одновременно эффективно отводить тепло. Такая конструкция была опробована в условиях реальных температур на территории кампуса UCLA и в общественных зонах Сан-Фернандо. Специально созданная палатка площадью около 10 на 10 футов была оснащена прозрачными стенами из полупрозрачной пленки с половиной металлического покрытия, которые отражают инфракрасное излучение. Крыша состояла из материалов с излучающей охлаждающей способностью, а алюминиевые панели с циркулирующей холодной водой обеспечивали активный отвод тепла. Внутренние поверхности панелей были окрашены в черный цвет для повышения поглощения случайного тепла, включая тепло, исходящее от находящихся внутри людей.
Результаты показали, что внутри этого «охлаждающего купола» средняя радиационная температура была около 78 °F при наружной температуре воздуха около 84 °F. Более того, по сравнению с обычным ощущением тепла на солнце или в тени с горячими поверхностями, разница в температуре ощущалась примерно в 10 градусов по Фаренгейту. Такой эффект достигается тем, что конструкции снижают влияние теплового излучения от нагретых асфальтовых или бетонных поверхностей. Это особенно важно, поскольку люди воспринимают не только температуру воздуха, но и излучаемое тепло от окружающих объектов, которое значительно влияет на их субъективное ощущение комфорта. Участники эксперимента, находившиеся в палатке, отмечали повышенный уровень комфорта и более низкую субъективную температуру в сравнении с находящимися в обычной тени.
Именно это подтверждает потенциал технологии для использования в общественных пространствах, таких как автобусные остановки, городские парки и площади, где запуск традиционных систем кондиционирования нецелесообразен или невозможен. Одной из ключевых особенностей инновационного решения является сочетание высокотехнологичных материалов с практичностью и низкой стоимостью производства. Использование прозрачной инфракрасно-отражающей пленки позволяет создавать конструкции, которые почти незаметны для человеческого глаза, гарантируя открытость и безопасность. Важно, что многие современные проекты, направленные на борьбу с городским тепловым эффектом, ограничивались либо затемненными, либо замкнутыми пространствами. Метод UCLA предлагает выход за эти рамки, создавая комфортные условия без ощущения замкнутости или опасности, что особенно актуально для плотных городских кварталов.
Внедрение подобных технологий может стать важным компонентом городской инфраструктуры, направленным на смягчение последствий климатических изменений и создание условий доступного и эффективного охлаждения для широких слоев населения. Городские активисты и специалисты по планированию уже сегодня обращают внимание на важность восприятия тени как инфраструктурного элемента, способного влиять на качество жизни и здоровье граждан. Новый подход к радиационному охлаждению выступает как дополнение к уже существующим стратегиям, таким как озеленение, установка навесов и использование светлых покрытий для отражения солнечного света. Кроме того, технология открывает возможности для развития новых архитектурных решений, интегрирующих охлаждающие панели в конструкции остановок, беседок и павильонов общественного пользования. Эксперименты на реальных площадках, проведённые летом в солнечную погоду, подтвердили практическую применимость и эффективность раствора в реальных условиях.
Несмотря на использование технологически продвинутых материалов и систем охлаждения, структура осталась относительно легкой и мобильной. Это обещает широкие перспективы для транспортировки и быстрого развертывания в местах повышенного риска перегрева или в период аномальной жары. С экологической точки зрения использование радиационного охлаждения позволяет избежать энергопотребления, связанного с кондиционированием воздуха, что особенно важно для борьбы с выбросами парниковых газов и сохранением природных ресурсов. Акцент на низкоэнергетические решения, основанные на физических принципах теплопередачи и современных материалов, гармонично вписывается в глобальный тренд устойчивого развития. Технология также отлично сочетается с другими инновационными методами по снижению городской жары, такими как охлаждающие кровли, покраска поверхностей в светлые тона и активное озеленение.
Научная публикация в журнале Nature Sustainability свидетельствует о высокой научной значимости работы и её перспективности для широкого внедрения. Авторы подчеркивают, что дальнейшие исследования могут быть направлены на оптимизацию материалов, повышение эффективности охлаждения и адаптацию к разным климатическим условиям и типам городской застройки. В конечном итоге успех этой технологии будет зависеть не только от технических характеристик, но и от заинтересованности общественности, городских властей и бизнеса вложить ресурсы в создание более комфортной и безопасной городской среды. Важно, что подобные решения помогают не только справиться с перегревом, но и способствуют социальной справедливости, предоставляя доступ к эффективному охлаждению даже тем, кто не имеет возможности проводить много времени в кондиционируемых помещениях. Рассматривая радикальное усиление жары как одну из главных угроз современного общества, можно с уверенностью сказать, что шаги, предпринятые учеными UCLA, открывают новую страницу в развитии городского комфорта.
Технология радиационного охлаждения с прозрачными инфракрасными стенками и активными охлаждающими панелями способна обеспечить приятное ощущение прохлады без ущерба для открытости пространства и безопасности. Это решение становится настоящим прорывом в области городских технологий, предлагая эффективный и устойчивый инструмент против жары, который может быть широко применен в городах по всему миру. Сочетание современных материалов, инновационных инженерных решений и понимания человеческого восприятия температуры формирует основу для следующего поколения охлаждающих систем, способных улучшить качество жизни миллионов людей, живущих в условиях глобального потепления.
