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赶走酷暑——创新制冷方式,为建筑和居民带来清凉一夏

在炎热的天气,来一次海滩度假或去荫凉的公园野餐再好不过了。但是很多人发现,在开展这些活动时,高温会分散人们的注意力。高温会使许多活动变得更加困难,例如工作、睡觉甚至思考。

可喜的是,很多人都可以享受空调带来的凉爽,然而这也有喜有忧。据国际能源署称,暖通空调系统 (HVAC) 现已占全球建筑能耗的 40%。这意味着需要投入高成本,对基础设施和资源的需求也无法维持当前水平。因此,寻找更好的新方式使高温场所保持凉爽,也就不足为奇了。

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使用更少的资源,做出更大的改变 - 是什么支撑着世界运转?创新技术。交通、建筑、能源和制造领域的创新,尤其是绿色创新,正在改变人们与环境互动并塑造环境的方式。
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创建于 2017 年 09 月 01 日

冷气的诞生

现代冷却剂制冷空调由威利斯·开利 (Willis Carrier) 于 1902 年 7 月 17 日发明,旨在帮助一家印刷公司解决湿度变化问题。那时,人们对自然资源和环境污染考虑不多,而且,在二十世纪中的很长时间里一直如此。随着现代电网的发展,电力密集型暖通空调系统成为现代建筑中的重要设备。

室内恒温控制系统使城市的夏天不再那么难熬,同时促进了由欧洲和北美洲北部城市引领的现代城市模型向以前被视为酷热地区的南方城市扩展。举例来说,没有空调,亚特兰大和迪拜就不能发展成为经济中心。短期内空调不会消失,但可辅以传统方法,利用传统方法帮助降低制冷所需的能耗。

短期内空调不会消失,但可辅以传统方法,利用传统方法帮助降低制冷所需的能耗。

二十世纪五十年代,威利斯·开利的公司为美国国家航空航天局设计的空调
二十世纪五十年代,威利斯·开利的公司为美国国家航空航天局设计的空调

赶走酷暑的传统方法

生活在炎热地区的人们总能找到办法克服炎热。很多经过实践检验的解决方案都延用至今:高高的天花板、格子窗、深色色调、夯土墙、冰块、公共喷泉,以及午睡。但是,尽管传统方法简单且具有可持续性,面对空调的广泛普及,它们仍难逃逐渐消亡的命运。 

不过,简单的解决方案仍然有效。下面是我们列出的十种较为环保的消暑方法。

Urban Hub 十大保持凉爽的简单方法

  1. 在炎热的天气里小憩一会儿。
  2. 用湿毛巾擦拭身体,或者将脚泡在冷水中。
  3. 喝不含酒精的饮料,特别是冰镇饮料。
  4. 吃辣的食物以提高体温。
  5. 穿宽松的浅色衣服。
  6. 在家里,用窗帘或遮阳帘挡住阳光。
  7. 不要用火炉或烤箱。
  8. 经常换床单。
  9. 睡在地板上——热空气上升!
  10. 让晚上的冷空气进来;让白天的热空气排出。

Average high temperatures during cities’ hottest months

利用技术重归传统

要想在恒温控制方面达到更高的水平,我们首先要回顾一下。在全球各地,建筑师和其他有远见者都在寻找传统、环保且具有高度可持续性的制冷解决方案,并使用现代技术以新的方式部署这些解决方案。例如,现代被动制冷技术就是在利用气压差、热质量、蒸发冷却以及绿色墙壁和屋顶的古老方法基础上研发的。

生物气候学设计和仿生学原理

生物气候学设计在制定制冷策略时进一步重点考虑了当地的具体气候。仿生学是其中的一个方面,它直接研究如何使当地的环境适应气候。例如,哈拉雷的东门中心(津巴布韦最大的办公购物中心)采用模仿当地白蚁土墩自动冷却系统的设计,降低制冷所需的能耗。在阿尔及尔,一幢邮局大楼使用沙丘设计,引来凉爽的山风。

尽可能充分利用当地的条件。例如,简单的自然通风或遮阳等条件,都可以用来缓解室内酷热,降低能耗。智能建筑控制系统可以根据预先编程的气象参数和传感器,自动调节窗户和遮阳帘。例如,利比里亚蒙罗维亚的新美国大使馆就很好地利用了当地的条件。该建筑通过了 LEED 绿色金级认证,经过专门的设计,可以根据其所在的高温、潮湿、高降雨量的地理位置自行进行调节。它利用余热进行制冷,利用雨水作为饮用水水源,利用太阳能发电。

在哈拉雷,非洲白蚁启发制冷解决方案。 

 
在哈拉雷,非洲白蚁启发制冷解决方案。

动态建筑与“移动摩天大楼”

动态建筑是指可以移动,但不影响整体建筑的完整性和稳定性的结构元素,例如吊桥或体育场的可开合顶棚。一般而言,这些解决方案算不上有多巧妙,但如果利用移动组件来调节建筑物的温度,那就堪称智能了。 

例如,一些建筑师淘汰遮阳帘,改为将动态立面整合到设计中。2012 年韩国丽水世博会主题馆“同一个海洋”采用移动式鳃状立面提供遮阳或透光效果。阿布扎比巴哈尔塔采用类似方法实现自动外部遮阳效果,其外观设计灵感来自于一个名为“mashrabiya”的伊斯兰风格的格子遮阳技术。 

韩国模仿自然的建筑
韩国模仿自然的建筑

荣获奖项的阿布扎比巴哈尔塔将传统的“mashrabiya”太阳扩散技术与折纸设计灵感和现代自动化技术相结合,使建筑物的空调负荷降低 50-60%。

 

让未来的城市持续保持凉爽

创新的通风和空调解决方案可提供更出色的可持续性和能源效率。它们通过将传统的“抗热”方法与现代技术相结合,为建筑规划和设计开辟了新的前景。在 URBAN HUB 的后续文章中,我们还将介绍这些创新如何帮助解决“病态楼宇”对个人健康的危害,以及如何帮助降低城区的热岛效应。 

通过将过去的智慧与未来的工具相结合,未来的城市将能更好地以可持续方式为居民打造一个挥别汗水的凉爽之地。

如何在炎热的天气保持凉爽?您有好点子吗?