University College London (UCL) har nyligen undersökt effektiviteten hos olika metoder för att sänka temperaturen i städer. De fann att måla tak på byggnader med vita eller reflekterande beläggningar var den mest effektiva åtgärden för att sänka temperaturen i innerstaden.
Sedan finns det luftkonditioneringar. Förutom att de förbrukar stora mängder energi bidrar de till att höja utomhustemperaturen i innerstaden. Det är en ond cirkel: ju fler luftkonditioneringar som används, desto högre blir omgivningstemperaturen, vilket tvingar samma luftkonditioneringar att arbeta hårdare för att upprätthålla inomhustemperaturen.
Med tanke på att 2023 hade den tvivelaktiga äran att vara det varmaste året som någonsin uppmätts, är det nu ett bra tillfälle att reflektera över arkitektoniska lösningar som minskar värmen utan att förbruka energi.
Traditionell arkitektonisk design för passiv kylning och ventilation
Människor har använt arkitektonisk design för att kyla sina hem i tusentals år. Här är några exempel från olika delar av världen.
- En vindfångare (känd som bãdgir eller malqaf i Iran respektive Egypten) är en träffande beskrivning av de torn med vertikala lameller som finns i många länder i Mellanöstern. De rådande vindarna blåser genom lamellerna, drar upp varm luft inifrån och kyler de inre utrymmena.
- Egyptierna var skickliga på passiva avdunstningstekniker för att kyla sina byggnader. De upptäckte att genom att hänga upp en skärm av fuktade vassrör i fönstren kyldes luften när den kom in i rummet.
- Gårdar var en annan populär arkitektonisk detalj som användes i flera olika regioner i världen för att skapa skugga och grönska och därmed en sval miljö.
- Små, infällda fönster i kombination med tjocka väggar säkerställde en svalare inomhusmiljö. Dessa åtgärder passar dock inte modern arkitektur, så låt oss undersöka andra passiva kylningsstrategier för att göra våra liv bekvämare utan att använda energi.
Passiva kylningsstrategier för nybyggnation
I takt med att byggnader strävar efter en mer energibesparande design finns det några viktiga passiva kylningsfunktioner som spelar en viktig roll för att ge värme på vintern och minska värmen på sommaren utan att behöva använda energikrävande utrustning som luftkonditionering. Bland de viktigaste passiva kylningsstrategierna är byggnadens orientering en av de mest effektiva.
Orientering
Solens synliga rörelse från vintersolståndet till sommarsolståndet spelar en viktig roll för uppvärmningen av en byggnad.
På vintern samlar byggnader på norra halvklotet värme från öppningar som vetter mot söder och släpper in solljus. Under de varma sommarmånaderna bör dock samma byggnad skydda sitt inre genom att minska mängden solljus som kommer in.
För att göra detta på ett effektivt sätt är rektangulära hus med en öst-västlig taknock mer effektiva eftersom de maximerar sin södra exponering. Även om moderna datorgenererade diagram ger exakta designparametrar, har detta koncept sitt ursprung i gamla byggnadstekniker, såsom de från Mingdynastin i Kina och Pueblo-ruinerna i Colorado.
Rumsanvändning är en viktig faktor för att förstärka den positiva roll som orienteringen kan spela för att hålla temperaturen behaglig i ditt hem. Rum som används ofta, som kök och vardagsrum, bör ligga på husets södra sida så att de kan värmas upp av vintersolen. Garagen, förråden och andra rum som används sällan bör däremot ligga på norra sidan för att skydda huset från den kalla vintervinden.
Isolering
På sommaren vill vi hålla våra inomhusmiljöer svala, och det största hotet mot vår komfort är taket, som står för cirka trettio procent av värmen som tränger in i våra inomhusutrymmen. Att installera effektiv takisolering gör det mycket mer uthärdligt inomhus, men att applicera en reflekterande beläggning på taket är en mer direkt lösning, som diskuteras i avsnittet ”Svala tak” nedan.
Oavsett vilket är det alltid en bra idé att isolera för att uppfylla byggnormerna i din region. Att isolera väggarna hjälper till att sänka temperaturen i huset på sommaren, men om du bara ska välja ett ställe att isolera är det viktigare att göra taket eller vinden, eftersom taket får mer solljus än väggarna.
Passiv kylventilation
Passiv kylarkitektur bygger i hög grad på gamla konstruktioner. Grundkonceptet är att utnyttja den naturliga egenskapen hos varm luft att stiga uppåt. Byggnader som släpper in luft på en lägre nivå och låter den cirkulera innan den lämnar byggnaden genom en högre öppning drar därför nytta av den kylande effekt som har gett människor behag sedan urminnes tider.
Riktningen och temperaturen på de rådande vindarna är ytterligare faktorer att ta hänsyn till när man fastställer byggnadens riktning. Forntida egyptier använde sin kunskap om de rådande vindarna för att rikta byggnadernas öppningar så att de svalkande nordvindarna drogs in i byggnaderna.
Även om specifik information om vindar och deras genomsnittliga temperaturer finns tillgänglig från statliga meteorologiska myndigheter, är det normalt att kalla vindar blåser från norr och väster. Däremot kommer varmare vindar från söder på platser på norra halvklotet.
Passiva kyltekniker för befintliga byggnader
Om du någonsin har sett turister springa över sandstranden som värms upp av sommarsolen förstår du begreppet värmeabsorption. Lägg till detta de konventionella ytorna i städerna med asfalt och betonggångar, så blir begreppet ”urban värmeö” tydligt.
Svala tak
Att flytta ut från staden upphäver inte effekten av värmeabsorption. Asfaltvägar och asfalterade uppfarter i förorter bidrar kraftigt till att höja temperaturen, och detsamma gäller ditt mörka tak. Genom att måla taket vitt eller använda reflekterande material kan du sänka omgivningstemperaturen och spara pengar på energiräkningarna.
I en färsk studie från UCL visade sig vit beläggning eller reflekterande beläggning på befintliga tak vara effektivare än gröna tak eller markvegetation för att kyla byggnader i centrala London. I studien visade det sig att applicering av reflekterande eller vita tak resulterade i en sänkning av omgivningstemperaturen med 1,5 °C, medan gröna tak endast resulterade i en sänkning med 0,5 °C. Gröna taks ineffektivitet försvårades ytterligare av takets isolerande egenskaper som höll kvar värmen i byggnaderna under natten.
Enligt The Green Business Lab sänker den skyddande beläggningen som utvecklats av Purdue University takets temperatur med åtta grader. Forskningsteamet har beräknat att beläggningens kylkapacitet motsvarar cirka tio kilowatt, vilket är nära den för konventionella luftkonditioneringsapparater.
Fönster
Det är svårt att ändra fönstrens placering i en befintlig byggnad, men det betyder inte att man inte kan göra dem mer effektiva när det gäller att hålla temperaturen sval.
Solstrålar som strömmar in genom ett fönster tidigt på morgonen kan verka som en inbjudan att hålla persiennerna öppna, men det oundvikliga resultatet blir att rummet snabbt blir obehagligt varmt.
Persienner och gardiner är självklara val för att minska solljuset som värmer upp rummet, men om du inte vill förlora utsikten kan det vara precis vad du behöver att applicera en fönsterfilm som reflekterar solljuset men förblir genomskinlig. Mitt kontor får tidig morgonsol på sommaren, och jag var tvungen att dra för gardinerna på morgonen för att hålla temperaturen nere tills jag satte upp fönsterfilm. Nu kan gardinerna vara öppna eftersom filmen reflekterar solljuset på ett fantastiskt sätt, och jag kan fortfarande se vågorna rulla in.
Korsventilation är effektivt för att sänka inomhustemperaturen, medan stapelventilation är effektivt för att skapa en väg för varm luft att lämna byggnaden genom fönster placerade högre upp i byggnaden eller ibland i taket.
Passiv kylning med hjälp av trädgården
Genom att göra några förändringar i trädgården kan du göra husets innetemperatur mer behaglig. Träd, särskilt lövträd, är utmärkta säsongsförhängen med ett täta lövverk på sommaren när du behöver dem för att minska solljuset som strömmar in genom fönstren.
Det är viktigt att hålla träd på ett rimligt avstånd från huset av två skäl. För det första minskar träd vindflödet, vilket du kanske vill ha genom huset. För det andra växer träd år efter år, så se till att du har en god uppfattning om hur ett fullvuxet träd kommer att se ut innan du bestämmer var det ska stå.
På vintern, när du vill ha lite sol för att värma upp interiören, tappar lövträd sina löv. Men du måste ta hänsyn till trädstammens och grenarnas bredd. Om de är för breda kommer den skugga som uppstår att påverka mängden solljus som kommer in i huset.
Buskar är ett annat vapen i din arsenal. Eftersom de är kortare är de perfekta för att blockera solen tidigt på morgonen och sent på eftermiddagen.
Överväg att lägga till en spaljékonstruktion för att skapa en naturlig skugga som ger extra svalka på sommaren. Om du använder vinstockar som tappar sina löv på vintern får du det bästa av två världar.
Byggnader som använder passiva kyltekniker gör mycket mer än att bara skapa en hälsosam och behaglig miljö. Genom att tillämpa gamla tekniker kan du minska dina energikostnader och bidra positivt till planetens välbefinnande.
