空调不足以让人们保持凉爽——科学家能找到替代方案吗?
空调会产生热量,且运行成本昂贵。图片来源:Ezra Acayan/Getty 随着欧洲和亚洲大范围地区在今年夏季经历创纪录的热浪,关于让人们保持凉爽的明显方法——更多空调的讨论变得尤为重要。空调在美国、日本和澳大利亚等高收入国家中普遍使用,但在欧洲和低收入国家的家庭中却不太常见。然而,科学家表示,空调运行成本高昂,能源消耗巨大,并且会产生热量,因此在每个需要的人家中安装空调并不是解决办法。相反,他们指出,近年来在被动冷却建筑材料方面取得了进展,为无缺陷的解决方案提供了可能性。根据本月早些时候在《自然评论清洁技术》上发表的一篇评论,建筑的冷却占全球电力使用的近10%。随着热浪变得越来越频繁、强烈和持久,这一比例预计将增长。到2050年,全球建筑冷却所需的电力预计将比2024年的水平增加210%,而来自空调的温室气体排放在同一时期可能会增加三倍。澳大利亚新南威尔士大学的建筑研究员Matthaios Santamouris表示,空调对于那些面临极端高温死亡高风险的人群,包括65岁以上的老人,具有拯救生命的作用,但该技术也存在若干缺陷。在气温飙升期间,当空调使用激增时,突然的电力需求对电网造成压力,导致停电,从而危及脆弱的群体。新南威尔士大学的城市气候学家Negin Nazarian表示,空调还会提高城市的温度。Nazarian补充道,分体式空调系统通过从建筑中抽取热量,然后“直接倾倒到邻近环境中”来为单个房间降温。这会造成一个“恶性循环”,外部温度上升,促使人们更加依赖空调来冷却室内空间。使用空调的成本使其对低收入人群的可及性降低,而这些人群在极端热浪中尤其容易受到伤害。例如,尽管获得电力的条件得到保障,到2040年,印度、墨西哥、印度尼西亚和巴西多达1亿个家庭仍然无法负担空调。Santamouris表示,被动冷却建筑的替代解决方案——设计材料以控制温度——所需的能源极少或没有。自动百叶窗和追踪太阳位置的窗帘已经在商业建筑、办公室和大学中使用。这些设施控制建筑内部热量的进入,从而减少对空调的依赖。牛津大学的可持续冷却专家Nicole Miranda表示,最令人兴奋的进展之一是被动辐射冷却材料的发展。地球释放的热量大部分被吸收,唯有‘大气窗口’中的波(波长在8到13微米之间)能直接逃逸到太空。被动辐射冷却技术正是利用了这一点,采用特殊的涂料、玻璃、凝胶及其他专门反射这些波长的建筑材料。科学家们已经开发出几层材料,或者含有气泡或空气囊的材料,以反射热量。例如,纳米或微米级的二氧化硅和氧化铝球体的涂料能够增强光散射,增加释放到大气中的热量。一种涂层在涂抹表面后,使表面温度降低了5.26°C,反射了97%的太阳能。
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