城市陷入了热,恶性循环。

在给定的城市区域的表面吸收热量,热量导致城市居民使用更多的空调,水和其他资源,这反过来呼吁从发电厂和水处理设施中获取更多资源。

Sushobhan Sen(匹兹堡大学)博士道斯索森表示,有必要打破这种能源密集型循环。

森,以及匹兹堡斯旺森大学工程学院的研究人员一起使用了计算流体动力学模型,找到了应用反映的新材料的最佳场所,而不是吸收热量。

如何冷却表面

有几种方法可以冷却表面。匹兹堡大学的学习专注于一种方式:通过制作表面反射。

通常,城市表面仅抵御10至20%的阳光落在它们上;其余的被吸收,提高表面和周围空气的温度。另一方面,反射表面转向50%或更多的阳光,显着降低温度。

您可以通过撕开材料并使用更轻的东西来使表面更加反射 - 例如,沥青路可以用混凝土替换或用市售的反射涂层覆盖。

虽然这种“灰色基础设施”减少了空气温度,但转换道路昂贵,耗时,需要从业主买入。

团队的纸,发表于自然通信期刊,检查了将凉爽表面涂抹在城市的表面的一半。

参议说,这就是研究开始的地方:理解城市有资源有限的气候变化适应和热污污染缓解。

“如果改变各个表面的理想解决方案太困难,则存在较低的方式,如刚刚修改一部分表面,以减少空气温度,并且在其中一个是最好的?”森告诉金宝搏官网

结果一个理想的解决方案,涉及利用风。

森的研究揭穿了关于城市冷却策略的普遍持有的想法:这在城市边缘附近的表面,沿着风的方向,需要少于城市内部的反光表面,因为空气吹入它们的温度较高已经被外表面加热。

“我的研究表明,这实际上是一个糟糕的策略,最佳的策略是在城市边缘修改表面,以便在升温之前先前清洁空气,”森说金宝搏官网技术简介。“这样,相对较冷的空气吹入城市的内部(因此不需要冷却),并且即使仅仅因为只改变表面的一部分,城市的整体冷却也越高。“

凉爽表面的“屏障”先发制人地冷却温暖的空气,然后在成本的一小部分下冷却到城市的其余部分。

捕捉到冷却

组织喜欢全球酷城联盟联系世界各地的城市分享能效思想和冷却策略。洛杉矶等城市采用了灰色基础设施举措,如资助大型反思人行道计划。类似地,纽约市介绍了一个将反光涂层应用于屋顶的程序。

森说,虽然这些项目是一个良好的开端,但还不够金宝搏官网

“这种方法仍然非常普及,几乎没有考虑到城市热量遭受最大的痛苦,以及使用的解决方案是否适合他们,”参议员说。

换句话说,股权仍然很大程度上缺少图片,他说,很多项目可能会变成昂贵的演示,而不是创造广泛的公共利益。森说,发展中国家的许多人正在建立计划的城市,并根据不同世纪的增长模型。金宝搏官网

“还需要创造地思考这些地方的解决方案,”参议员说。

森的新研究为城市规划师和土木工程师提供了一种使用有限资源构建弹性和可持续基础设施的额外方法。

本文标题为“反射表面的有限应用可以减轻城市热污污染”(DOI:10.1038 / S41467-021-23634-7)由森和合著者Lev Khazanovich合著。这篇论文是最近的特色通过Nature Communications在“气候变化”的“气候变化”中的突出显示。

在接受采访中金宝搏官网下面,SEN解释了更多关于战略方法的更多信息,以及它的实际情况如何像停止野火一样。

金宝搏官网你提到了“策略性地”选择表面的重要性。选择表面进行修改/冷却的标准是什么?哪些表面应该保持不变?

Sushobhan Sen.:想到这个解决方案的简单方法是将其与野火进行比较。当您有有限的资源时,通常情况下,您需要先发制人地阻止火灾,而不是在传播时追逐它。与城市热量同样:而不是仅仅看着很热的城市的部分,而是检查热量来自的地方,并将其切断。这是您如何最佳地挑选曲面和使用有限的资源。

金宝搏官网:您的CFD模型如何寻找此标准?

Sushobhan Sen.使用这一标准的关键方法是了解风在城市中的分布情况。在乡村,你没有高楼大厦或快速变化的表面,风在某种程度上更容易预测。但是在一个城市里,不同的地表特征和湍流的结合会让事情变得更加复杂。事实上,湍流流动是物理学和工程学中最大的挑战之一,所以这个问题是很常见的。

CFD模型,虽然远非完美,对此是一种良好和实用的方法。而不是在各处完全计算风速和方向,降低到微米级精度,而是使用称为雷诺平均Navier-Stokes或Rans建模的平均技术,以评估城市的几米范围内的平均气温。这通常是足够的,因为生活在城市的人对他们周围的几米的空气也敏感,而不仅仅是他们站立的确切点的空气。

因此,CFD模型为城市中的风速和方向创造了近似但可溶性的解决方案,并且可以从有可以评估使用风携带冷却空气并因此减轻热污染的不同方式。这项研究确实如此:一旦我开发并验证了CFD模型,我将在城市的一部分冷却空气,打开了模型,让它告诉我该较冷的空气如何旅行。我这样做是为了一个简单的原型城市社区来证明这一点,但由于底层的CFD模型保持不变,因此可以使用完全相同的原则来扩展到更大且更复杂的城市。

金宝搏官网:为什么战略上放置的反射表面如此重要?

Sushobhan Sen.:战略性地选择反思表面的关键动机是实现或者辞职,因为对于气候变化适应来修改每个城市的每个城市的每个部分都没有足够的资金和资源。最重要的是,如何花费稀缺资源的不公平;不出所料,社会经济弱势群地区倾向于得到棍子的短尾。本研究表明,在方便(或有利)的情况下,没有随意使用反射表面,有些方法可以策略性地使用它们,以便最大化整个城市的益处。这是一个科学严谨的问题,因为它是股权。

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