中国气象学会气象青年科技交流会暨2022年青年科学家论坛

当前采用何种冷却屋顶材料缓解城市化带来的高热灾害是城市气象领域的热点问题。本文基于城镇能量平衡模式(TEB)，分析了四种不同材料的冷却屋顶，包括转化效率为14%的太阳能板(分别占100%及50%屋顶覆盖面积)和三种高反照率材料：铝箔沥青膜、白色TPO膜、科罗拉多大学新研发的玻璃聚合物混合超材料，在2017年夏季高温热浪时间段(7月16至30日)对建筑物街区屋顶表面温度及辐射热量产生的影响。结果表明在持续高温的天气背景下，在屋顶铺设超材料和100%覆盖面积的太阳能板降温效果最好，屋顶表面温度白天平均分别可降低18.59K和19.58K，铝箔沥青膜效果次之，平均降低13.47K，50%覆盖面积的太阳能板 TPO膜再次，平均降低9.7K和5.4K，夜间也具有1.08-4.53K的降温。铺设冷却屋顶材料可以直接或间接的减少冷却能源需求，铺设100%太阳能板以及超材料屋顶可以使建筑物冷却能耗降到最低，每平米分别至多可降低2.1Wm^-2和2.16Wm^-2,使用铝箔沥青膜效果次之，至多降低1.47Wm^-2，50%铺设面积的太阳能屋顶及TPO膜再次。其中所选太阳能光伏板每日可额外产生最多1.84kW·h的电量，模拟的两周内产生电量可全部抵消同期空调制冷能耗。