Терморегуляція будівель або зебра — природній терморегулятор

Зебра — приклад ще одного оригінального погляду на технології, які скорочуватимуть або в деяких випадках навіть усуватимуть потребу в ізоляції у більшості країн світу, контролюючи температуру поверхні. Зебра спроможна знижувати температуру поверхні свого тіла до 17,5° F (за Фаренгейтом) за допомогою потоків повітря, які утворюються від взаємодії її чорних та білих смут. Ось вам інше незвичне перенесення законів фізики, яка вивчається в школі, але, можливо, не так добре застосовується на практиці. Хоча архітектори шукають шляхи регулювання температури через тепловідбиваючі властивості білого кольору, у випадку із зеброю можна зрозуміти, що споруди треба швидше за все фарбувати в біле та чорне. Всім нам відомо, що білий колір відбиває сонячне проміння, тим самим зменшуючи температуру. Чорний колір поглинає сонячні промені, таким чином підвищуючи температуру поверхні. Тому повітря над білими смугами є прохолоднішим, ніж повітря над чорними. Нагріте повітря над чорними смугами піднімається, створюючи перепад тиску з вищим повітряним тиском над білими смутами. Таким чином утворюється маленькі повітряні потоки, що охолоджують поверхню без механічної вентиляції. Чи дає це суттєві переваги? Чи можна це використати в комерційних цілях?

Офісний центр житлово-будівельної компанії “Daiwa House”, що в Сендаї (Японія), також сконструйований Андерсом Найквістом, відчуває переваги взаємодії чорного та білого кольорів, а саме: завдяки взаємодії між протилежно пофарбованими поверхнями відбувається контроль температури поверхні на зовнішній стороні будівлі і зменшується до 8,5° F (за Фаренгейтом) внутрішня температура будівлі влітку. Ми можемо переконатись, що прості фізичні ефекти від чорних та білих поверхонь знижують внутрішню температуру, зберігаючи приблизно 20 % використовуваної енергії. Хоча не так помітно, як у зебри, — до 17,5° F (за Фаренгейтом), бо ми, люди, дізнались про це декілька десятиліть тому, тоді як зебра розвивала цю здатність сотнями тисяч років. Низький та високий тиск розподіляється завдяки незначним поривам вітру. Замість ізоляції внутрішнього простору можна використовувати фізичні взаємодії, внаслідок яких тепло переміщається із зовнішнього, скорочуючи потребу в поліуретані чи скловолокні всередині. Насправді зебра має ізолюючий шар жиру лише під чорними смугами, тоді як під білими він не потрібен. Це треба знати для збереження матеріалів, все дуже просто. І це ніколи не перестане працювати, доки існує взаємодія між чорним та білим.

Маючи на меті збереження енергії, архітектори рекомендують сьогодні внутрішню ізоляцію: у приміщенні під дахом встановлювати розподілювач тепла чи холоду. Зазвичай будівельники використовують поліуретанові хімічні сполуки або скловолокно для ізоляції внутрішнього простору від зовнішнього. На прикладі зебри ми можемо побачити, як використання переваги фізичних законів для зменшення надходження тепла чи холоду ззовні може навчити зменшувати потребу в хімічних матеріалах чи дорогих системах обігріву та охолодження. Взаємодія, яка базується на таких фізичних параметрах, як тиск та температура, не потребує додаткових затрат та постійних зусиль. Насправді, закони фізики не мають винятків.

Посилання на основну публікацію