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屋顶的气候变化故事

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屋顶的气候变化故事当人类祖先从山洞、树洞和其他自然形成的庇护所搬出,住进自己搭建的“房屋”那一刻起,人类可以算是正式脱离了动物界。在很长一段时期,在全球大部分地区房屋所用的主要材料完全是就地取材,树木、泥土与草混合是主要的建筑材料,而搭建屋顶也许是早期房屋技术含量最高的,这些简陋的房屋为我们祖先扩展范围提供了基本保障。但是,原始的房屋往往难以真正起到遮风挡雨的作用。特别是屋顶,基本上没有防水功能。直到五千年前,中国人第一个发明了釉面黏土瓦后,这一状况才有了根本性改变。希腊和巴比伦人在距今大约 4—5 千年,也发明了陶制屋顶瓦片。当房屋已经成为人类居住的主要场所时,人们对屋顶的关注也从原来的物理功能,更多地向它的装饰功能进展。中国古代建筑的屋顶根据居住者的身份而有所不同。例如,屋面由四大坡、前后坡屋面相交形成一条正脊,两山屋面与前后屋面相交形成 4 条垂脊构成的庑殿建筑就是中国古代建筑中至高无上的形式。在等级森严的封建社会,作为中国古建筑中的最高型制,庑殿建筑常用于宫殿、坛庙一类皇家建筑,如故宫午门、太和殿等,其他官府和民间建筑则绝不允许采纳庑殿这种建筑形式(图 1)。在过去的 200 年,屋顶材料发生了重大变化。19 世纪首先出现了黏土瓦的大规模工业化生产。100 年后,初期以模仿陶瓦为目的的混凝土瓦片诞生,沥青屋顶也在同时期出现了。今日,以钢铁、组合板、玻璃,化学合成品、瓷砖等各种材料生产的屋瓦被广泛应用于全球建筑物上(图2)。随着城市化的快速进展和气候变暖的日趋加剧,在诸多遏制气候变暖的举措中,人们也开始关注城市建筑的屋顶,并在其上大做文章。科学检测发现,现在世界上超过 90%的屋顶大多是深色的。在阳光直接照射下,深色屋顶表面温度可达 70?90℃。屋顶热量增加一方面会增加建筑物冷却能源消耗,另一方面会对周边环境造成直接影响,加强了城市热岛效应。要减少屋顶吸收热量,目前主要有两种途径。相对简单的方法是改变屋顶材料,使之减少对太阳辐射的吸收。诺贝尔物理学奖得主朱棣文在其任美国能源部部长时就曾广为呼吁:将全世界屋顶刷成白色,以反射太阳光和热量。简单的计算表明,假如全球所有城市屋顶都漆成白色,可以增加 10%的地球对太阳光的反射,相当于抵消了 240 亿吨二氧化碳的增温效应。需要指出的是,在实际中,由于城市建筑物的几何形状和建筑材料的复杂性,这种简单方法的效果不一定如理论计算结果明显。而开...

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