Důvod pro bílé střechy: šetření peněz, chladnější léto

Rossland je 3,5 tisícové město ve výšce 1 023 m.n.m. ve státě Britská Columbia (Kanada) v blízkosti USA. Novinářka Sara Golling vyjádřila v místním zpravodaji zklamání, že nová střecha nad spolkovým domem Miners Hall je hnědá, místo světlé, „která by chladila dům i celé město.“ Přibližme si toto myšlení, jež předbíhá české stavitelství o generaci, ne-li víc.

Rossland přitom není jižanské město u moře. Leží – na naše poměry – v horách a ve stejné zeměpisné šířce jako České Budějovice. Dejme slovo autorce, kterou doplníme redakčními mezititulky a kurzívou psanými komentáři.

Bílé střechy chrání před letními horky

Čím víc povrchů budovy je odrazivých, tzn. že odrážejí sluneční záření, tím nižší jsou náklady na chlazení a klimatizaci. A když klimatizace „sající” elektřinu není, získáme v letních vedrech příjemnější vnitřní prostředí. S bílou střechou na místním spolkovém domě Miners Hall by bláhové letní publikum, nervózní horkem, aspoň nepropotilo potahy křesel.

Čím více městských ploch, které míří k nebi, bude odrážet sluneční záření zpět k obloze, místo aby ho absorbovaly jako teplo, tím chladnější bude toto město. Obyvatelé, jejichž domy mají bílé střechy, si zaslouží uznání a pochvalu. Ti s tmavými střechami by pak měli realizovat předělání nebo výměnu střechy.

Pro města jsou velké plochy střech a dlažeb typické. Jsou většinou tmavé, a pohlcují tak teplo ve formě slunečního, tzn. světelného a zároveň tepelného záření. Tím vzniká efekt „teplých ostrovů” - města se mění v „ostrovy”, kde je tepleji než v okolí, obzvlášť je-li okolí zalesněno či porostlé jinou vegetací. V éře dnešních dlouho trvajících a silných vln horka je rozumné zacílit na snižování letních tepelných zisků, absorbovaných našimi domy, veřejnými budovami, chodníky ap. Nemluvě o tom, že si naši domácí mazlíčci a místní divoká zvěř nespálí tlapky na reflexních, a tedy chladnějších ulicích.

Poznámka redakce: Zvláštním případem bílé střechy je zasněžená střecha. V zimě je sníh dobrou tepelnou izolací a tím, že je navíc reflexní, téměř nevyzařuje teplo sáláním. Podobné je to s bílou střechou: ta, i bez sněhové pokrývky, nesálá teplo do venkovního prostoru, což významně chrání dům před zimními ztrátami tepla.

Užitečné sluneční výpočty

1. Intenzita a úhel dopadu slunečního záření, které dopadá na vodorovnou rovinu, střechu nebo fasádu
2. Celodenní sluneční energie dopadající na sklonitou plochu

Téma: Zelené střechy a fasády

Bílé střechy jako ochrana před globálním oteplováním?

V roce 2010 si americký tajemník pro energetiku Stephen Chu myslel, že hojné využívání chladných střech by zpomalilo globální změnu klimatu. „Chladné střechy,” řekl, „jsou jednou z nejrychlejších a nejlevnějších cest, jak snížit globální emise uhlíku a začít tvrdou práci při zpomalení klimatických změn.”

Vedle bílých střech vykazují funkci „chladných povrchů” i zelené střechy. Je to střecha pokrytá vegetací a půdou nad hydroizolačními pásy. Kromě ochrany domu před letními teplotními extrémy zadržuje zelená střecha vodní srážky; jejich následné pozvolné odpařování přispívá nejen ke zvlhčování a také ke chlazení okolí (v důsledku obrovského výparného tepla vody – pozn. redakce). Zelené střechy jsou vhodné i v severních oblastech, neboť dobře izolují i tehdy, když udeří mráz, a snižují tak náklady na vytápění.

Není chlazení jako chlazení. Naslouchejte přírodě a ušetřete

Orientace stavby, materiál a zbarvení fasády, vzdálenost povrchových vod či lesního porostu nebo druh stínicí techniky… To vše patří k prvkům pasivního chlazení, které výrazně…

Reflexní povrchy – předmět soustředěného výzkumu

Výzkum v této oblasti se zaměřuje na jemné funkční detaily a hledání vhodných materiálů, které lze využít pro chladné střechy. Vědci z University of Colorado v Boulderu vyvinuli sklo-polymerní film, který podle jejich vyjádření nejen odráží teplo zpět do vesmíru, ale také umožňuje sálání tepla, generovaného uvnitř. Patentují to.

[Poznámka redakce: Při zachování zákonů fyziky to musí být film, jehož aktivní povrch je reflexní nebo bílý (odborněji nesálavý, nízkoemisivní) pro podstatnou část vlnových délek slunečního záření, cca do 2 až 3 mikrometrů, ale ve zbytku vlnového spektra je pak sálavý a tedy pohltivý. Technická označení „bílý” či „černý” nemusí vždy odpovídat skutečnému lidskému optickému vjemu.]

Gang Tan, docent na Universitě Wyoming, fakultě stavebního inženýrství a architektury, jenž je spoluautorem výzkumné práce, řekl: „Pouhých 10 až 20 metrů čtverečních tohoto materiálu na střeše by mohlo lépe ochladit rodinný dům v létě.” Materiál může být úžasně účinný, ale je pravděpodobné, že bude drahý, až bude vyráběn komerčně. K jeho výrobě se používá tenký povlak stříbra ke zvýšení odrazivosti.

Zářivá architektura budov

Oficiální stavební tepelné výpočty stojí na vzduchu a jeho teplotách. Avšak hlavním nositelem energie je horké Slunce a studený vesmír, dva sálavé energetické zdroje působící…

Vypařování vody jako účinné letní chlazení

I Los Angeles experimentuje s chladnými povlaky na některých ulicích a parkovacích plochách a zjišťuje, že pomáhají snižovat teploty. Také použití vodopropustné dlažby – navržené tak, aby přes ní dešťová voda rychle protékala a vsakovala se do zeminy – řeší vedle jiných věcí i letní chlazení. Když slunce rozpálí tuto dlažbu, vsáklá voda se odpařuje a s jejím výparným teplem se k nebi vrací velké množství sluncem dodané energie. Propustná dlažba mimo jiné i urychluje a optimalizuje vsak vody z bouří.

[Poznámka redakce: Na toto téma vyšel v tomto vydání časopisu článek Vodopropustný beton (pervious concrete), popisující vodopropustné betonové chodníky a cesty v Bratislavě.]

Nezapomeňme ani na vegetaci a hlavně stromy. Stín stromů účinkuje chladivě, zvlášť když ho vrhají listnaté stromy (méně jehličnany). Navíc stromy a vegetace pracují s vodou podobně, jako vodopropustné dlažby, či spíše lépe. Od kořenů voda kapilárně vzlíná do korun stromů, kde se odpařuje; přitom odebírá rovnou ze vzduchu velké výparné teplo, čímž ho ochlazuje.

Téma: sluneční architektura

Účinné řešení – termoreflexní nátěry

Když je povrch „termoreflexní”, znamená to, že je nutně „bílý”? Kdyby tomu tak bylo, potom město, které odráží teplo, by bylo oslnivě bílé a snad trochu nudné se všemi bílými střechami a chodníky. Vědci proto usilovně vyvíjejí nátěry (které by mohly být mnohem praktičtější a levnější, než film popsaný výše), jež odrážejí infračervené záření (= teplo), ale vykazují různé barvy. Pro technicky smýšlející zájemce je zde odkaz [2] na zprávu o takovém výzkumu. Některé společnosti již nabízejí teplo odrážející barvy v široké škále barev.

[Poznámka redakce: Výsledky laboratorních měření ukázaly [2], že desky potažené barvami, které obsahují pigmenty odrážející infračervené záření (IR-reflecting pigments), vykazují na opačné straně nižší teplotu vzduchu ve srovnání s běžnými barvami. Z toho analogicky plyne, že když takovou barvou potřeme střechu nebo fasádu, snížíme tím teplotu interiéru.]

Tepelně reflexní barvy mohou být užitečné i pro jiné věci, než je chlazení budov a chodníků. Uplatní se jako bezpečnostní prvek všech konstrukcí a prvků, kterých se dotýkáme, včetně vybavení dětských hřišť a zábradlí. Bez těchto úprav povrchu může být kov natolik horký, že způsobí bolest nebo v žáru slunce dokonce oheň.

Téma: Letní přehřívání budov

Téma: Bílá a světlá architektura

Když teď sedím v suterénu svého domu, protože je tu v tyto horké dny chladněji, uzavírá novinářka, sním o nátěru mé střechy barvou s vysokou tepelnou reflexí. Nejlépe v krásném odstínu červené, ale bílá by byla také v pořádku.

Zdroje:

[1] Sara Golling: The case for white roofs; save money, be cooler, The Rossland Telegraph 9. srpen 2017,

[2] Development of paints with infrared radiation reflective properties (https://www.scielo.br/j/po/a/dkmgYstmPR4rXwcTmxpLKrw/).

Fotogalerie