Grecki sposób na upały jest znany od pokoleń. Wychodzi taniej niż klimatyzacja

28 czerwca w Toruniu termometry wskazały mordercze 40,3 st. C, bijąc tym samym rekord najwyższej temperatury w Polsce z 1921 roku. Klimatyzacja w mieszkaniu ciągle uchodzi w polskich blokach za luksus. W efekcie nagrzane za dnia mury oddają ciepło nocą, zmieniając sypialnie w sauny. Mieszkańcy południa rozwiązali tę zagadkę zwykłym wapnem długo przed tym, jak ktokolwiek nazwał i opisał zjawisko albedo.

W nauce zdolność odbijania promieni słońca nazywa się albedo. Na tej samej zasadzie działa folia zamiast klimy montowana latem w oknach. Tradycyjne pokrycia (ciemne dachówki, tynk, papa itd.) uzyskują tu słaby wynik w przedziale 0,10–0,25. Organizacja Cool Roof Rating Council uznaje materiał za chłodny dopiero wtedy, gdy odbija co najmniej 0,70 promieniowania i ma emisję termiczną na poziomie minimum 0,75.

Takie kryteria podają w czasopiśmie "Izolacje" Bartłomiej Monczyński i Natalia Rzeszowska. Same białe ściany bywają jednak zwodnicze, ponieważ ludzki wzrok rejestruje zaledwie niecałą połowę energii docierającej do fasady.

Światło widzialne odpowiada za ok. 46 proc. widma słonecznego. Reszta to niewidoczna dla oka bliska i środkowa podczerwień (ok. 47 proc.) oraz ultrafiolet (ok. 7 proc.). Z tego powodu skuteczna farba czy dach wcale nie musi przypominać śniegu.

Serwis Klimada 2.0, prowadzony przez Instytut Ochrony Środowiska, podaje, że farby typu cool color mogą być zielone, czerwone lub niebieskie. Mimo ciemnych pigmentów zachowują wysoką refleksyjność, czyli dobrze odbijają promienie słoneczne.

Tradycyjne greckie wapno (wapno gaszone) stało się inspiracją dla naukowców. Zespół Mattheosa Santamourisa opracował nowoczesną, ulepszoną powłokę na bazie wapna, która pod kątem refleksyjności pobiła komercyjne, specjalistyczne farby chłodzące (typu cool) o całe 15 proc.

Badacz ten jest dziś profesorem UNSW w Sydney, a odkrycie z czasów pracy na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Ateńskiego opublikował w "International Journal of Low Carbon Technologies".

Niestety klasyczna biel z upływem lat traci swoje parametry odbijające na skutek starzenia. Wspomniani badacze wykazali, że kolorowe powłoki cool zachowują refleksyjność w zakresie widzialnym niemal w całości. Dlatego domy na Cykladach bielone są każdego roku.

Podczas poszukiwania sposobów na upał i oszczędności często zapominamy o ścianach. Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) w latach 2015–2018 sprawdzali wyłącznie boki budynków. Wyższe albedo obniża temperaturę samej powierzchni i limituje dzienny przepływ gorąca do wnętrza.

Jasne ściany domów jednorodzinnych wygenerowały od 1,5 do 3,5 raza większe oszczędności niż jasne dachy. Takie wyniki przynosi raport California Energy Commission (CEC-500-2019-040). Przyczyna jest bardzo prosta: ściany posiadają znacznie większą powierzchnię.

W ciasnej zabudowie miejskiej Los Angeles temperatura powietrza spadła dzięki temu o niespełna pół stopnia Celsjusza (0,43 K). Ściany wygrywają z dachami także trwałością. Z upływem czasu i pod wpływem brudu dachy tracą swoje właściwości odbijające nawet pięciokrotnie szybciej niż elewacje. Zwykły dach już w pierwszym roku potrafi stracić spory kawałek swojej "bieli", podczas gdy ściany pozostają niemal tak samo jasne jak na początku.

Krajowe badania już powstały, choć skupiają się na razie na dachach. Monczyński i Rzeszowska nałożyli białą farbę z pigmentem na bazie tlenku tytanu na pięć popularnych pokryć. Następnie przeprowadzili symulację zysków ciepła dla hali o dachu 10 000 m kw.

W praktyce biała farba na dachu działa jak solidny hamulec dla upału. W polskich warunkach pozwoliła ona ograniczyć nagrzewanie budynku średnio o 45,4 proc. w Poznaniu i aż o 50,2 proc. w Koszalinie – a w niektórych przypadkach wynik sięgał nawet blisko 62 proc.

Przekłada się to na konkretne oszczędności w domowym budżecie. Z danych portalu Klimada 2.0 wynika, że zmiana ciemnego dachu na jasny pozwala zużyć o 20 proc. mniej energii na chłodzenie wnętrz.

Z kolei cytowane w tym samym raporcie badania z Kalifornii wykazały, że zużycie prądu przez klimatyzację spadło w takich domach aż o 52 proc. Dopóki takich powłok nie ma na blokach, zostają domowe sposoby na to, jak schłodzić mieszkanie bez klimatyzacji.

Biała farba latem ratuje przed upałem, ale zimą ten sam mechanizm działa na naszą niekorzyść. Odbijając promienie słoneczne, jasna elewacja pozbawia nas darmowego, naturalnego dogrzewania budynku.

Badanie z Mediolanu, opisane w czasopiśmie "Energy and Buildings", udowodniło to matematycznie. Naukowcy sprawdzili tam, co się stanie, gdy biała ściana ulegnie zabrudzeniu (jej albedo spadło o 0,20).

Ciemniejsza z biegiem czasu elewacja podniosła roczne koszty letniego chłodzenia o 5–11 proc., ale jednocześnie obniżyła zimowe zapotrzebowanie na ogrzewanie o 2–4 proc. Polscy badacze przyznają szczerze: dla naszego klimatu nikt jeszcze nie wyliczył, czy w skali całego roku ta proporcja się opłaca.

I tu pojawia się częste nieporozumienie. Zanim pobiegniemy do sklepu po styropian, musimy wiedzieć jedno. Dobrze ocieplona ściana wcale nie działa jak dawny, kamienny mur i nie rekompensuje braku słońca.

Styropian jest zwykłą zaporą. Ucina przewodzenie gorąca lub mrozu, ale sam w sobie nie potrafi magazynować energii. Z kolei gruby, grecki mur posiada pojemność cieplną i działa jak naturalny akumulator. Chłonie żar przez całe popołudnie i oddaje go do środka dopiero chłodnym wieczorem.

Autorzy publikacji w czasopiście "Izolacje" nazywają tę właściwość muru opóźnieniem przepływu ciepła. Sstyropian i tradycyjny mur to dwa zupełnie inne mechanizmy walki z temperaturą. Izolacja blokuje jej dopływ, a masa ściany jedynie odkłada ten proces w czasie. Żadne z tych rozwiązań nie zastępuje drugiego i trzeba je łączyć z głową.