Vědci vymysleli superbílou barvu, může pomoci ochladit celá města a snížit vliv tepelného ostrova
V letošním roce jsme zatím až na krátkou výjimku v minulém týdnu byli ušetřeni horkého počasí. Určitě se ho ale během blížícího se léta dočkáme. V horkých dnech řada lidí volí k oblečení celkem logicky bílé nebo světlé oblečení. Jak je obecně známo, bílá barva totiž odráží velkou část slunečního záření, zatímco černá ji výrazně pohlcuje, a proto se i výrazně více zahřívá. Někdy bychom si možná dokonce přáli, aby bílá nejen odrážela sluneční energii, ale ještě navíc chladila. A právě taková barva se teď podařila vyvinout vědcům ve Spojených státech amerických (viz publikace). Tedy přesněji podařilo se jim připravit speciální bílou barvu, kterou bychom mohli označit jako nejbělejší bílou nebo superbílou, s takovými vlastnostmi, před kterými dosud známé odstíny bílé poněkud zblednou. Nově vyvinutá barva totiž odráží neuvěřitelných 98,1 procenta dopadajících slunečních paprsků, a navíc vykazuje i mírně zchlazující účinek. Měření totiž ukázala, že touto barvou natřené povrchy mají teplotu za poledního slunce až o 4,5 °C nižší ve srovnání s okolním vzduchem, v noci jsou pak dokonce až o 10,5 stupně chladnější!
Srovnání průběhu teploty vzduchu (zeleně) a povrchu ošetřené běžně prodávanou bílou barvou (modře) a „superbílou“ (fialově) v průběhu dne. Oranžově pak vynesen příkon slunečního záření (hodnoty na pravé ose), zdroj: pubs.acs.org
Jak je to vlastně možné a jak tato barva funguje? Vše souvisí se složením připravené barvy. Ta je složena hlavně z částic síranu barnatého (BaSO4) různých tvarů a velikostí (270 až 530 nanometrů), které jsou zastoupeny ve vysoké koncentraci (nikoliv ale neomezeně vysoké – existuje totiž jistá hraniční koncentrace, po jejímž překročení začne barva tvořit šupinky a vlastnosti se mění). Díky tomu je superbílá barva schopna rozptylovat a odrážet v podstatně širší oblasti než dosud známé bílé barvy, což vede k odrazu vetší části světelného spektra (až oněch 98 procent). Kromě toho vykazuje tato barva vysokou míru emisivity, tedy schopnosti vyzařování, v tzv. atmosférickém oknu, tedy v oblasti vlnových délek, kde vyzařované teplo může unikat do kosmu prakticky neomezeně (není pohlcováno a zpětně k povrchu vyzářeno atmosférou). Celkově tak barva „ztratí“ více tepla, než získá, takže je schopna ochladit povrchovou vrstvu pod teplotu okolního prostředí.
Vliv vrstvy s BaSO4 na radiační poměry povrchové vrstvy, zdroj: pubs.acs.org
A zde se skýtá potenciál využití této barvy pro nátěry fasád, zejména ve městech, kde by takto superbílé budovy (nebo jejich části nejvíc vystavené slunečnímu záření) mohly významně snížit intenzitu městského tepelného ostrova, tedy přehřívání hustě zastavěných částí měst (viz například jeho vliv v Praze). A samozřejmě i snížit potřebu klimatizace v horkých slunečných dnech. Například střecha o velikosti kolem 90 čtverečních metrů opatřená tímto nátěrem by vedla k ochlazení odpovídající výkonu klimatizace 10 kilowatt. Jinými slovy chladící potenciál odpovídá v průměru 117 Wattům na metr čtvereční. Využití se nabízí i všude tam, kde snížení teploty povrchu může být přínosné – například zmenšení roztahování kolejnic nebo kovových konstrukcí apod. Podle vědců vyvinutá barva vykazuje vysokou spolehlivost, jednoduchost nátěru či kompatibilitu s běžným způsobem výroby komerčních barev. A to nejlepší nakonec – podle autorů studie by cena nátěru touto nejbělejší bílou měla být srovnatelná s klasickými bílými nátěry.
O vytvoření superbílé barvy se vědci snaží již dlouho. Nyní dosažený efekt ovšem výrazně překonal dosavadní pokusy.
Srovnání průběhu teploty vzduchu (zeleně) a povrchu ošetřené běžně prodávanou bílou barvou (modře) a „superbílou“ (fialově) v průběhu dne. Oranžově pak vynesen příkon slunečního záření (hodnoty na pravé ose), zdroj: pubs.acs.org
Jak je to vlastně možné a jak tato barva funguje? Vše souvisí se složením připravené barvy. Ta je složena hlavně z částic síranu barnatého (BaSO4) různých tvarů a velikostí (270 až 530 nanometrů), které jsou zastoupeny ve vysoké koncentraci (nikoliv ale neomezeně vysoké – existuje totiž jistá hraniční koncentrace, po jejímž překročení začne barva tvořit šupinky a vlastnosti se mění). Díky tomu je superbílá barva schopna rozptylovat a odrážet v podstatně širší oblasti než dosud známé bílé barvy, což vede k odrazu vetší části světelného spektra (až oněch 98 procent). Kromě toho vykazuje tato barva vysokou míru emisivity, tedy schopnosti vyzařování, v tzv. atmosférickém oknu, tedy v oblasti vlnových délek, kde vyzařované teplo může unikat do kosmu prakticky neomezeně (není pohlcováno a zpětně k povrchu vyzářeno atmosférou). Celkově tak barva „ztratí“ více tepla, než získá, takže je schopna ochladit povrchovou vrstvu pod teplotu okolního prostředí.
Vliv vrstvy s BaSO4 na radiační poměry povrchové vrstvy, zdroj: pubs.acs.org
A zde se skýtá potenciál využití této barvy pro nátěry fasád, zejména ve městech, kde by takto superbílé budovy (nebo jejich části nejvíc vystavené slunečnímu záření) mohly významně snížit intenzitu městského tepelného ostrova, tedy přehřívání hustě zastavěných částí měst (viz například jeho vliv v Praze). A samozřejmě i snížit potřebu klimatizace v horkých slunečných dnech. Například střecha o velikosti kolem 90 čtverečních metrů opatřená tímto nátěrem by vedla k ochlazení odpovídající výkonu klimatizace 10 kilowatt. Jinými slovy chladící potenciál odpovídá v průměru 117 Wattům na metr čtvereční. Využití se nabízí i všude tam, kde snížení teploty povrchu může být přínosné – například zmenšení roztahování kolejnic nebo kovových konstrukcí apod. Podle vědců vyvinutá barva vykazuje vysokou spolehlivost, jednoduchost nátěru či kompatibilitu s běžným způsobem výroby komerčních barev. A to nejlepší nakonec – podle autorů studie by cena nátěru touto nejbělejší bílou měla být srovnatelná s klasickými bílými nátěry.
O vytvoření superbílé barvy se vědci snaží již dlouho. Nyní dosažený efekt ovšem výrazně překonal dosavadní pokusy.
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
