Door voor gevels, straten en daken lichtgekleurde oppervlaktematerialen met een hoge albedo te kiezen warmen deze minder op. Door materialen met minder massa te kiezen zoals hout en andere poreuze materialen die warmte minder accumuleren, blijft de gevel en de directe omgeving koeler.
Het verhogen van de reflectiefactor (albedo) van een oppervlak kan de temperatuur van het oppervlak en daarmee zijn warmtestraling verlagen.
Elk oppervlak heeft een bepaalde albedo, ‘witheid’, ofwel reflectiefactor. Deze variabele representeert de hoeveelheid zonnestraling die het oppervlak reflecteert vergeleken met de hoeveelheid die het ontvangt. Witte oppervlakken hebben een albedo van bijna 100%, omdat ze bijna al het licht reflecteren. Zwarte oppervlakken zitten dicht bij 0%. Oppervlakken in de stedelijke omgeving hebben gemiddeld een albedo van slechts 5%, terwijl landelijke gebieden gemiddeld uitkomen op zo’n 25%. Dit verschil zorgt ervoor dat steden veel minder energie van de zon reflecteren dan landelijk gebied. Het verhogen van de albedo (i.e. meer reflectie) vermindert de opwarming van een oppervlak.
Toepassing en ontwerp
Het verhogen van de albedo is een goede maatregel voor horizontale oppervlakken zoals daken. Witte daken warmen minder op dan traditionele daken. Een hogere albedo heeft ook voordelen op straat, omdat het zorgt voor een lagere oppervlaktetemperatuur. Als je in de buurt van zwart asfalt staat, kun je de warmte voelen die het uitstraalt. Dat is bijvoorbeeld niet het geval voor lichtgekleurd beton.
Een hogere albedo is vooral effectief voor horizontale oppervlakken waaronder brede straten. In straten met een hoogte-breedteverhouding groter dan 1 (smalle straten) wordt de straling vanaf het trottoir gereflecteerd in de richting van de aanliggende gevelsKluck, J. et al. 2020.
Koele verhardingsmaterialen
In Amerika EPA 2008zijn studies uitgevoerd naar het effect van verhardingsmaterialen op de oppervlakte- en luchttemperaturen van steden. Aangezien verhardingsmaterialen 30% tot 40% van het stedelijk oppervlak bedekken, hebben ze een belangrijk aandeel in de stedelijke opwarming. Asfalt en beton kunnen in de zomermaanden circa 45°C tot zelfs 70°C warm worden. Deze warmte wordt in het materiaal opgeslagen en ook doorgegeven aan de ondergrond. Bij heftige zomerse buien wordt deze warmte ook doorgegeven aan het regenwater dat over de verharding naar het oppervlaktewater stroomt.
Een lichte kleur van het verhardingsmateriaal heeft over het algemeen een positieve invloed op het lager houden van de oppervlaktetemperatuur, maar van grotere betekenis is de doorlatendheid voor water en lucht van het materiaal.
Van belang voor het effect dat verhardingsmaterialen hebben op de oppervlaktetemperatuur en de luchttemperatuur erboven zijn de reflectie, de thermische absorptie-eigenschappen, de ruwheid van het oppervlak, de warmtetransport- eigenschappen, de emissiviteit en de doorlatendheid voor lucht en water.
In de praktijk betekent dit dat er zoveel mogelijk halfverharding moet worden toegepast omdat deze water- en luchtdoorlatend is, een geringere warmteopslag heeft maar vooral ook door verdamping koeler blijft. Lichte verhardingsmaterialen zoals lichte klinkers en betonsteen zijn beter dan zwart asfalt. Vervuiling heeft echter wel een negatief effect. Dit effect is bij lichte wegen nog sterker dan bij witte daken.
Asfaltcollectoren zijn een mogelijkheid om de opgeslagen warmte van het materiaal te benutten en zo het asfalt te koelen.
Koele daken
In Amerika worden zogenaamde koele daken al sinds 20 jaar toegepast. Traditionele daken kunnen in Amerika in de zomermaanden wel 85°C warm worden. Koele daken blijven 28°C – 33°C graden koeler. Hiervoor zijn speciale dakbedekkingsmaterialen, folies, pannen en metalen met speciale coating ontwikkeld. Recent komen dit soort dakbedekkingsmaterialen in Europa beschikbaar, bijvoorbeeld lichte folies en lichte kunststoftegels als vervanging van grind als ballast EPA 2008.
In de introductie over Hitte staan tabellen met de albedowaarden (reflecterend vermogen) en emissiviteitswaarden (mate van warmte-uitstraling) van verschillende materialen.
Voordelen
Koele daken, wegen en gevels zorgen voor een koelere omgeving, waarmee ze de kans op hittestress verkleinen. Het energiegebruik wordt ook lager, doordat koelsystemen door het verkoelend effect van de materialen minder stroom hoeven te gebruiken. Daarnaast kan het indirect een positief effect hebben op de waterkwaliteit, als door het verkoelende effect ook de temperatuur van stedelijk water lager wordt.
Effectiviteit
Het effect van koelen met reflectie, lichte kleuren en albedo hangt sterk af van de toepassing. Door het gebruik van lichte bestrating daalt de luchttemperatuur tussen de en 1.9°C. Het gebruik van lichte gevels geeft een verlaging van de luchttemperatuur tussen de 0.1 en 0.7°CKluck, J. et al. 2020.
Indicatie kosten
De kosten voor het aanbrengen van materiaal om een dak of gevel te koelen met reflectie, lichte kleuren of albedo liggen tussen minimaal € 12,- en maximaal € 15,- per m². Dat zijn de bedragen die genoemd worden in de KBS Toolbox. Daarbij is gekeken naar materialen van verf tot aan grindbekleding en gelden deze kosten voor een plat dak.
Literatuur
- EPA (Environmental Protection Agency); Reducing Urban Heat Islands - Compendium of Strategies; United States Environmental Protection Agency, 2008)
- Kluck, J., Klok, L., Solcerová, A., Kleerekoper, L., Wilschut, L., Jacobs, C., & Loeve, R. De hittebestendige stad, Een koele kijk op de inrichting van de buitenruimte, Hogeschool van Amsterdam, 2020