반사면(기후공학)

Reflective surfaces (climate engineering)
여러 종류의 지붕의 알베도

반사 표면은 높은 태양 반사율(태양의 가시적, 적외선, 자외선 파장을 반사하여 표면으로의 열 전달을 감소시키는 기능)과 높은 열 방출량(흡수되거나 반사되지 않는 태양 에너지를 방출하는 기능)을 제공할 수 있다.[1] 반사 표면은 지구공학의 한 형태다.

가장 잘 알려진 반사 표면의 유형은 "쿨루프"라고 불리는 지붕의 유형이다. 시원한 지붕은 대부분 하얀 지붕과 연관되어 있지만, 다양한 색상과 재료로 만들어져 상업용 건물과 주거용 건물 모두에 사용할 수 있다.[2] 오늘날의 시원한 지붕 색소는 메탈 루핑 제품을 어두운 색상으로, 심지어 검은색으로도 EnergyStar 등급으로 할 수 있게 해준다.

태양열 반사차나 시원한 자동차는 어두운 차보다 햇빛을 더 많이 반사해 차 내부로 전달되는 열의 양을 줄인다. 따라서, 그것은 에어컨의 필요성, 연료 소비량, 그리고 온실 가스 및 도시 대기 오염물질의 배출량을 줄이는 데 도움이 된다.[3]

쿨 컬러 주차장은 페인트를 반사해 만든 주차장이다.[4] 태양 방사선을 반사하도록 설계된 시원한 포장에는 변형된 혼합물, 반사 코팅, 투과성 포장, 식물성 포장 등이 사용될 수 있다.[5]

쿨루프의 장점

더운 기후에서 시원한 지붕은 다음을 포함한 즉각적인 이점과 장기적인 이점을 모두 제공할 수 있다.

  • 단층건물의[2][6] 연간 냉방 에너지 사용량의 최대 15% 절감
  • 도시 열섬 효과 완화에 도움이 된다.[7]
  • 대기 오염 감소와 온실가스 배출 감소, 온실가스 배출의 온난화 영향의 상당한 상쇄.[8]

시원한 지붕은 더운 여름에 냉각 에너지 절감을 달성하지만 추운 겨울에는 난방 에너지 부하를 증가시킬 수 있다.[9] 따라서 시원한 지붕의 순에너지 절약량은 기후에 따라 달라진다. 그러나 미국 전역의 에어컨 상업용 건물에 대한 이 문제를 조사한 2010년 에너지 효율 연구에서는[10] 여름 냉방 비용 절감액이 캐나다 근처의 추운 기후에서도 일반적으로 겨울철 난방 비용을 능가한다는 것을 발견했다.미국의 국경선은 전기와 배출량 모두를 절약해 준다. 자재를 청결하게 유지하기 위한 적절한 유지보수 프로그램이 없다면 알베도 열화와 오염으로 인해 시원한 지붕의 에너지 절약량이 시간이 지남에 따라 감소할 수 있다.[11]

수년에 걸쳐 지붕막의 열화에 대한 연구와 실제 경험에 따르면 태양열은 내구성에 영향을 미치는 가장 강력한 요인 중 하나라고 한다. 지붕의 높은 온도와 계절에 따라 또는 매일의 큰 변화는 지붕막의 수명에 해롭다. 온도 변화의 극단을 줄이면 막 시스템의 손상 발생률이 감소할 것이다. 자외선과 적외선을 반사하는 물질로 막을 덮으면 자외선과 열 저하로 인한 피해를 줄일 수 있다. 흰색 표면은 도달하는 방사선의 절반 이상을 반사하는 반면 검은색 표면은 거의 모든 것을 흡수한다. 백색 또는 백색 코팅 지붕막 또는 백색 자갈 커버는 막이 태양 방사선에 노출되도록 놔둬야 하는 이러한 문제를 제어하는 최선의 접근방식으로 보일 수 있다.[12]

따뜻한 기후의 모든 도시적이고 평평한 지붕을 희게 만들면, 결과적으로 지구 반사율이 10% 증가하게 되면 온실 가스 배출 24기가톤의 온난화 효과가 상쇄될 것이며, 이는 20년 동안 3억대의 자동차를 도로에서 떼어내는 것과 맞먹는 것이다. 93제곱미터(1000평방피트)의 하얀 지붕이 20년 동안 10톤의 이산화탄소를 상쇄할 것이기 때문이다.[13] 반사율 증가에 따른 대규모 냉방 실생활 2008년 사례연구에서 스페인 남부의 알메리아 지방은 이전에 개방된 사막지대였던 광대한 지역에 폴리테아 덮인 온실이 설치되면서 주변 지역에 비해 20년간 1.6℃(2.9℃)의 온도를 유지한 것으로 나타났다. 여름에 농부들은 그들의 식물을 식히기 위해 이 지붕들을 하얗게 씻는다.

햇빛이 하얀 지붕에 떨어지면 그 중 상당 부분이 반사되어 대기를 통과하여 우주로 되돌아간다. 그러나 어두운 지붕에 햇빛이 떨어지면 대부분의 빛이 대기에 흡수되는 훨씬 긴 파장만큼 흡수되어 재방사된다.(이 긴 파장을 가장 강하게 흡수하는 대기 중의 기체를 '온실가스'[15]라고 불렀다. 한 연구 사이이드 아흐마드 Farhan 실시 결과들(알. Universiti Teknologi PETRONAS과 Universiti Teknologi 사실 2021,[2]에서 말레이시아의 덥고 습한 기후에 기초하다의 하얀 지붕 기와의 선택 크게 열 전도 이전과roof-top의 표면 온도가 2개뿐만 아니라 val을 줄여 주는 것.ues의 열전도 전달 및 지붕-상면 온도(diyline profiles)가 주간 프로필 전체에 걸쳐 전달된다. 이와는 반대로 밤 내내 하늘에 열이 방출되기 때문에 야행성 프로필에 영향을 미치지 않는다는 결과도 드러난다. 건물에서 열이 방출되는 것은 일사량이 없어 발생하는데, 이는 태양 복사가 없어 하늘 온도를 낮추고, 하늘이 건물에서 하늘로 열이 전달되도록 촉진하는 열제거원 역할을 해 열평형을 이룰 수 있게 한다.

콩코디아 대학의 2012년 연구진은 스탠포드 연구에서 사용된 것과 유사한 변수(예: 구름 응답)를 포함했으며, 도시에 시원한 지붕과 포장지를 전세계적으로 배치하면 이산화탄소 배출량이 150기가톤까지 상쇄되는 것과 동등한 전지구적 냉각 효과가 발생할 것으로 추정했다.세계에서 50년 동안 도로 밖에서 차를 몰았다.[16][17]

단점들

스탠퍼드대 연구진의 2011년 연구는 반사 지붕이 건물의 온도를 낮추고 "도시 열섬 효과"를 완화시키지만 실제로는 지구 온도를 높일 수 있다고 제안했다.[18][19] 이 연구는 건물 에너지 절약(연간 냉방 에너지 절약량 감소)에 따른 온실가스 배출 감소는 쿨루프(겨울철 일조량 감소로 인해 생활공간의 난방을 위해 더 많은 에너지를 사용해야 한다는 의미)에 대해서는 설명하지 않았다고 지적했다. 그러나 이는 열대 기후가 아닌 겨울 기온이 낮은 지역에만 적용된다. 또한, 겨울철에 눈을 받는 지역의 집들은 겨울의 대부분에 눈 덮일 것이기 때문에 어두운 지붕으로부터 훨씬 더 많은 열을 받을 것 같지 않다. 로렌스 버클리 국립 연구소의 열섬 그룹 연구원들이 작성한 "쿨루프와 글로벌 냉각"이라는 제목의 응답 논문에서는 저자들이 인정한 불확실성, 통계적으로 미미한 수치적 결과, lo의 분석에서 불충분한 세분성을 이유로, 이러한 발견의 타당성에 대한 추가적인 우려를 제기했다.글로벌 피드백에 대한 기여도를 높이다.[20]

또한 2012년 샌디에이고 캘리포니아 대학의 제이콥스 공과대학에서 반사 포장 및 건물과의 상호작용을 조사한 결과, 주변 건물에 반사 유리나 기타 완화 요인이 설치되지 않는 한, 밝은 색 포장도로에서 반사된 일사량이 인근 b의 온도를 높일 수 있다는 것을 발견했다.Uilding, 증가하는 에어컨 수요 및 에너지 사용량.[21]

2014년에는 애리조나 주립대학교 지리학과 도시계획학과 조교수이자 글로벌 지속가능성 연구소의 선임 지속가능성 과학자인 마테이 조르주스쿠가 이끄는 연구팀이 온난화 감소를 목적으로 하는 일부 가장 일반적인 적응기술의 상대적 효과에 대해 탐구했다.도시 확장에 의해. 연구 결과는 도시 적응 기술의 성능이 이러한 기온 상승에 대항할 수 있지만 계절에 따라 달라지고 지리적으로 의존한다는 것을 보여준다.[22]

구체적으로, 시원한 지붕과 같이 캘리포니아의 센트럴 밸리에서 작동하는 것이 플로리다와 같은 다른 지역에 반드시 같은 혜택을 제공하는 것은 아니다. 강우 및 에너지 수요와 같이 지표면 가까운 온도 이상으로 확장되는 결과를 평가하면 종종 설명되지 않는 중요한 절충이 드러난다. 시원한 지붕은 여름철 특정 지역에 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. 그러나, 겨울 동안, 이와 동일한 도시 적응 전략은 북쪽 지역에 배치되면 환경을 더욱 냉각시키고, 결과적으로 쾌적 수준을 유지하기 위해 추가적인 난방이 필요하다. 조르주스쿠는 "여름철, 일부 지역의 에너지 절약량은 겨울철에 거의 완전히 상실된다"고 말했다. 플로리다, 그리고 그보다 덜한 서남부의 주에서는, 시원한 지붕에 의해 야기되는 매우 다른 효과가 있다. 그는 "플로리다에서 우리의 시뮬레이션은 강수량의 현저한 감소를 보여준다"고 말했다. 그는 "냉장 지붕을 설치하면 하루 2~4mm의 강수량 감소, 상당량(약 50%)의 강수량 감소, 하천 흐름 감소, 생태계에 부정적인 영향을 미칠 것"이라고 말했다. 플로리다에서는 이런 의도하지 않은 결과 때문에 시원한 지붕이 도시 열섬과 싸우기 위한 최적의 방법이 아닐 수도 있다. 전반적으로, 연구원들은 도시의 무질서한 팽창과 온실가스로 인한 기온 상승에 대처하기 위해 현명한 계획과 설계 선택이 고려되어야 한다고 제안한다. 그들은 "도시로 인한 기후 변화는 일률적인 해결책이 아니라 최적의 접근방식을 선택할 때 평가되어야 하는 특정 지리적 요인에 달려 있다"[23]고 덧붙였다.

A series of Advanced Energy Design Guides were developed in cooperation with ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers), AIA (The American Institute of Architects), IESNA (Illuminating Engineering Society of North America), USGBC (United States Green Building Council) and US DOE (United States Department of Energy)는 2011년. 이 가이드들은 순제로 에너지 빌딩에 대한 50% 에너지 절약을 달성하는 것을 목표로 하였으며 중소 사무실 빌딩, 중대형 박스 소매 건물, 대형 병원 및 K-12 학교 건물의 건물 유형을 다루었다. 기후 구역 4 이상에서는 현재 이러한 구역에서 지붕을 반사할 필요가 없는 지붕 반사율에 대한 ASHRAE 90.1 표준을 따르는 것이 권장된다. 기후 구역 4 이상에서 쿨 루프는 권장되는 설계 전략이 아니다.[24]

2011년 미국 에너지부(DOE) 및 PNNL(Pacific Northwest National Laboratory)과 협력하여 "에너지 성능 향상을 위한 실천적 방법"을 위한 첨단 에너지 개선 가이드 시리즈가 개발되었다. 이 가이드들은 에너지 효율을 개선할 수 있는 기존의 소매 및 사무소 건물의 개선을 목표로 하였다. 시원한 지붕이 모든 장소에 권장되지는 않았다. "이번 조치는 예를 들어 매우 추운 기후 지역보다 냉각기가 긴 고온 다습한 기후 지역에서 비용 효율적일 가능성이 높다. 따뜻한 기후에 위치한 건축물에 대해서는 이 조치를 고려해 볼 만하다고 말했다.[25][26]

구리 개발 협회는 2002년부터 여러 가지 연구를 실시했는데, 이 연구는 다양한 색상의 지붕 재질 위와 도관 내부의 배선 온도 상승을 조사했다. 이 연구 결과는 시원한 지붕 위의 온도가 어두운 색상의 지붕 재료보다 더 높았다는 결론을 내렸다. 이는 지붕 장비, 배관 또는 기타 재료에 의해 방해를 받을 때 편향된 태양 방사선이 방사선의 열 이득에 노출되는 아이디어를 나타낸다.[27]

미국 DOE의 "쿨루프 선택 지침"에 따르면: "쿨루프는 주변 환경의 맥락에서 고려되어야 한다. 냉철한 지붕을 지정하고 에너지 절약을 예측하는 것은 비교적 쉽지만, 어떤 사람들은 미리 생각하는 것이 다른 두통을 예방할 수 있다. 쿨 루프를 설치하기 전에 다음 질문을 하십시오. 반사된 햇살은 어디로 갈까? 밝고 반사적인 지붕은 빛과 열을 더 높은 이웃 건물의 높은 창문으로 반사시킬 수 있다. 햇볕이 잘 드는 환경에서, 이것은 여러분이나 이웃들에게 불편한 눈부심과 원치 않는 열을 야기할 수 있다. 반사에 의한 과도한 열은 냉방 에너지 사용을 증가시켜 쿨루프의 에너지 절약 혜택을 일부 부정한다."[28]

쿨루프 유지관리를 주제로 한 미국 DOE의 '쿨루프 선정에 관한 지침'에 따르면 "쿨루프가 오염, 발길 통행, 풍하 찌꺼기, 연못수, 곰팡이나 녹조 증식 등으로 더러워지면 반사율이 낮아져 온도가 높아진다"고 한다. 특히 더러운 지붕은 제품 라벨이 나타내는 것보다 훨씬 더 나쁜 성능을 보일 수 있다. 지정된 보행로를 지정하거나 지붕으로의 접근을 제한하여 보행자 통행에 의한 오물을 최소화할 수 있다. 가파른 경사지붕은 빗물이 더 쉽게 먼지와 잔해를 씻어낼 수 있기 때문에 흙 축적에 대한 문제가 적다. 일부 시원한 지붕 표면은 "자체 청소"로, 이는 더 쉽게 먼지를 털어내고 반사율을 더 잘 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 쿨루프를 청소하면 설치된 조건에 가까운 태양 반사율을 회복할 수 있다. 지붕이 손상될 수 있으므로 항상 루프 제조업체에 올바른 청소 절차를 문의하십시오. 일반적으로 에너지 절약만을 위해 지붕을 청소하는 것은 비용 효율적이지 않지만, 지붕 청소는 지붕의 일상적인 유지보수 프로그램의 한 요소로 통합될 수 있다. 그러므로 깨끗한 지붕 값보다는 풍화 태양 반사 값을 기반으로 에너지 절약량을 추정하는 것이 가장 좋다."[28]

특성.

어두운 옥상에 햇빛이 내리쬐면 15% 정도가 다시 하늘로 반사되지만 그 에너지의 대부분은 열의 형태로 옥상 시스템에 흡수된다. 시원한 지붕은 기존의 어두운 색상의 지붕보다 햇빛을 훨씬 더 많이 반사하고 열을 덜 흡수한다.[7]

쿨루프의 효과를 측정하는 데 사용되는 두 가지 특성이 있다.

  • 알베도라고도 알려진 태양 반사광은 햇빛을 반사하는 능력이다. 십진분수 또는 백분율로 표현된다. 값이 0이면 표면이 모든 태양 방사선을 흡수하고, 값이 1(100%)이면 총 반사율을 나타낸다.
  • 열 방출은 흡수된 열을 방출하는 능력이다. 0과 1 사이의 소수점 또는 백분율로 표현되기도 한다.

냉정을 평가하는 또 다른 방법은 태양 반사율과 에밋턴스를 단일 값으로 통합한 태양 반사율 지수(SRI)이다. SRI는 표준 흑색(반사율 0.05, 에미턴스 0.90)이 0이고 표준 백색(반사율 0.80, 에미턴스 0.90)이 100으로 정의한 지붕의 태양열 거부 능력을 측정한다.[29]

완벽한 SRI는 약 122로, 햇빛을 전혀 흡수하지 않고 복사율이 매우 낮다. 이 수준에 접근하는 유일한 실용적인 재료는 SRI 112의 스테인리스강이다. 높은 반사율의 저방사성 지붕은 고온 기후에서의 열 증가를 방지하고 저온 기후에서의 열 손실을 최소화하기 위해 항상 주변과 매우 가까운 온도를 유지한다. 높은 방출성 지붕은 동일한 절연 값에 대해 추운 기후에서 열 손실이 훨씬 더 높다.

지붕 절약 계산기

지붕 절약 계산기(RSC)는 미국 에너지부의 오크 리지 국립 연구소에서 개발한 도구로, 흰색과 검은색 표면이 있는 저경사 지붕 용도에 대한 냉방 및 난방 절약량을 추정한다.[30]

이 도구는 오크리지 국립 연구소와 로렌스 버클리 국립 연구소가 협력하여 주거용 및 상업용 건물 모두에 대해 업계 차원의 지붕 절감 효과를 제공하였다. 연간 순 에너지 절약량(냉각 에너지 절약량에서 난방 패널티를 뺀 값)을 보고하므로 난방 및/또는 냉방 시스템이 있는 건물에만 적용된다.[31]

쿨루프의 종류

시원한 지붕은 시원한 지붕재료로 만든 지붕, 태양 반사 코팅으로 코팅한 재료로 만든 지붕, 또는 녹색 지붕의 세 가지 범주 중 하나로 분류된다.[citation needed]

쿨루프

흰색 열가소성 멤브레인 루프(PVC 및 TPO)는 본질적으로 반사되어 지붕 재료가 가능한 가장 높은 반사율 및 에밋턴스 측정을 달성한다.[32] 예를 들어, 흰색 열가소성 수지로 만들어진 지붕은 태양 광선의 80% 이상을 반사할 수 있고 지붕이 흡수하는 태양 복사의 70% 이상을 방출할 수 있다. 아스팔트 지붕은 태양 복사의 6~26%만 반사한다.

많은 상업용 쿨루프 용도에 사용되는 흰색 열가소성 플라스틱 PVC와 TPO 막 외에도 시원한 아스팔트 판넬 분야 연구도 있다. 아스팔트 덮개는 북미 주거용 지붕재 시장의 대부분을 차지하고 있으며, 어두운 색상에 대한 소비자 선호도는 태양 반사 덮개 생성을 특히 도전과제로 삼고 있어 아스팔트 덮개는 태양 반사 반사율이 4%~26%에 불과하다. 이들 지붕이 늘어난 일사량을 반영해 설계되면 여름철 냉방비 절감을 통해 도시 열섬 효과를 줄일 수 있다. 지붕의 반사율이 높아지면 추운 달에는 난방비가 더 들 수 있지만, 연구 결과에 따르면 겨울 난방비 증가가 여름 냉방비 절감액보다 여전히 낮은 것으로 나타났다.[33] 여전히 상당한 양의 햇빛을 반사하는 어두운 색상에 대한 소비자의 요구를 만족시키기 위해, 다른 재료, 코팅 과정 및 색소를 사용한다. 가시광선 스펙트럼에서는 빛의 43%만 발생하기 때문에 자외선과 IR광의 반사율을 높여 색상에 영향을 주지 않고 반사율을 개선할 수 있다.[34] 높은 표면 거칠기는 또한 아스팔트 대상포진의 낮은 일조 반사율에도 기여할 수 있다. 이 대상포진은 표면 거칠기가 높은 거의 구형 과립으로 이루어져 있기 때문이다.[35] 이를 줄이기 위해 평평한 바위 조각 등 다른 과립 소재를 조사 중인데, 표면 거칠기로 인한 반사 비효율을 줄일 수 있다. 또 다른 대안은 이중 코팅 공정을 사용하여 과립을 코팅하는 것이다. 외부 코팅은 그다지 반사되지 않을 수 있지만, 내부 코팅은 고반사 티타늄 이산화 코팅인 반면, 외부 코팅은 원하는 색소를 가질 수 있다.

천연 흰색 자갈 커버는 시원한 지붕과 시원한 포장지를 얻을 수 있는 대안으로 볼 수 있다.[36]

가장 높은 SRI 등급과 가장 차가운 지붕은 스테인리스강 지붕으로, 중풍 조건에서 주변보다 몇 도 위쪽에 있다. 그들의 SRI는 100에서 115까지이다. 어떤 것들은 또한 소수성이기 때문에 그들은 매우 깨끗하며 심지어 오염된 환경에서도 원래의 SRI를 유지한다. [A]

코팅 지붕

기존(또는 새) 지붕은 표면에 태양 반사 코팅을 적용하여 반사되도록 만들 수 있다. 500개 이상의 반사 코팅에 대한 반사율 및 방출 등급은 쿨루프 등급 위원회에서 확인할 수 있다.[37]

파란색과 빨간색 지붕

로렌스 버클리 국립 연구소의 연구원들은 "이집트 블루"로 알려진 고대 이집트인들이 사용한 색소가 가시광선을 흡수하고, 근적외선 범위에서 빛을 방출한다는 것을 밝혀냈다. 지붕과 벽을 시원하게 유지하는 것은 건설 자재에 유용할 수 있다.[38][39][40]

그들은 또한 흰색 지붕과 비슷한 반사 성질을 가진 형광 루비 빨간색 코팅을 개발했다.[41][42]

녹색 지붕

주요기사 : 그린루프

녹색 지붕은 열 질량 층을 제공하여 건물로의 열 흐름을 감소시킨다. 녹색 지붕의 일조 반사율은 발전소 유형(일반적으로 0.3–0.5)에 따라 다르다.[43] 녹색 지붕은 시원한 지붕만큼 반사되지 않을 수 있지만, 식물을 식히는 증발 가스 배출과 같은 다른 이점이 있어, 자연스럽게 옥상 온도를 낮추지만 습도를 증가시킬 수 있다. 게다가, 일부 녹색 지붕은 규칙적인 물뿌리기와 같은 유지보수가 필요하다.

시원한 기후

냉방일수보다 난방일이 많은 일부 기후에서, 흰색 반사 지붕은 겨울철 난방 벌칙으로 인해 냉각 에너지 사용 절감액을 초과할 수 있기 때문에 에너지 효율이나 절약 측면에서 효과적이지 않을 수 있다. 미국 에너지정보국(Energy Information Administration, 2003년 상업용 건물 에너지 소비량 조사)에 따르면 상업용 건물의 연간 에너지 소비량의 36%를 난방시설이 차지하는 반면, 미국에서는 에어컨이 8%에 불과하다.[44] 에너지 계산기는 일반적으로 시원한 기후에서 어두운 색의 지붕 시스템에 대한 연간 순 절감액을 보여준다.

완벽한 지붕은 여름에는 열을 흡수하지 않고 겨울에는 열을 잃지 않는다. 이를 위해서는 여름에 모든 복사열 증가와 겨울에 손실을 제거하기 위해 매우 높은 SRI가 필요할 것이다. 높은 SRI 지붕은 복사 장벽 역할을 하며 열병 보틀 효과를 제공한다. 높은 복사율의 쿨루프는 겨울 복사열 손실로 인한 기후 페널티를 발생시키지만 스테인리스강과 같은 맨 금속 지붕은 반사되지 않는다.

사례 연구

2001년 연방 연구에서 로렌스 버클리 국립 연구소(LBNL)는 쿨루프의 표면 반사율과 관련된 피크 에너지 수요 감소를 측정하고 계산했다.[45] LBNL은 연구 결과 텍사스 소매 건물의 원래 검은색 고무 지붕 막에 비해, 개조된 비닐 막은 표면 온도에서 평균 24°C(43°F), 총 에어컨 에너지 소비량에서 11% 감소, 피크 시간 수요에서 14% 감소하는 것으로 나타났다. 검은색 지붕 표면의 하루 평균 여름 평균 온도는 75°C(167°F)였으나, 흰색 반사 표면으로 개조하면 52°C(126°F)로 측정되었다. 세금 혜택이나 기타 공공요금을 고려하지 않고, 연간 에너지 지출은 평방피트당 7,200달러 또는 0.07달러까지 감소되었다.(이 수치는 피크 수요 요금뿐만 아니라 에너지 요금에 대한 것이다.)

계측기는 지붕의 기상 조건, 건물 내부 및 지붕 층 전체 온도, 에어컨 및 총 건물 전력 소비량을 측정했다. 측정은 원래 검은색 고무 지붕 막으로 한 후 동일한 단열재와 HVAC 시스템이 설치된 흰색 비닐 지붕으로 교체하였다.

1년 내내 실제 데이터를 수집했지만, 데이터의 오류로 인해 1개월의 데이터는 연구 매개변수를 충족하지 못하는 다른 여러 날과 함께 제외되었다. 36일만 연속 사전 리트로핏을 사용했으며, 사후 리트로핏 기간에는 28일만 비연속적 운영일을 사용하였다.[45]

2009년에 시행되어 2011년에 발행된 또 다른 사례 연구는 뉴욕 제임스빌에서 Ashley-McGraw Architects와 CDH Energy Corp. for Oondaga County of Corrections가 그린 또는 식물성 지붕, 어두운 EPDM 지붕 및 흰색 반사 TPO 지붕의 에너지 성능을 평가했다. 측정된 결과는 TPO와 식물성 지붕 시스템이 기존의 EPDM 표면보다 지붕 온도가 훨씬 낮다는 것을 보여주었다. 태양열 흡수 감소는 여름철 태양열 증가량을 감소시켰지만 난방기 동안 열 손실도 증가하였다. EPDM 멤브레인 대비 TPO 지붕은 난방손실이 30% 더 높았고 식물 지붕은 23% 더 높았다.[46]

판촉 프로그램

미국 연방정부 전역에 걸쳐서

2010년 7월 미국 에너지부는 전국의 DOE 시설과 건물에 쿨루프 기술을 보다 광범위하게 구현하기 위한 일련의 이니셔티브를 발표했다.[47] 새로운 노력의 일환으로, DOE는 지붕의 수명 동안 비용 효율이 높을 때마다 새로운 지붕을 건설하거나 DOE 시설에서 오래된 지붕을 교체하는 동안 쿨 루프를 설치할 것이다.

2013년 10월 미국 에너지부는 비용 효율적인 에너지 전략을 위해 쿨 루프를 100점 만점에 53점(0~100점 가중 평균)으로 평가했다.[48] "기후 문제는 시원한 지붕 성능에 영향을 미칠 수 있다. 시원한 지붕은 따뜻한 기후에서 더 유익하며, 추운 기후에서 난방 애플리케이션의 에너지 소비를 증가시킬 수 있다. 시원한 지붕은 단열재를 많이 사용할수록 영향이 적다. 에너지부 장관은 모든 미국 에너지부(DOE) 사무소에 생애주기 가성비가 입증될 때, 새 지붕을 건설할 때, 또는 DOE 시설에서 낡은 지붕을 교체할 때 시원한 지붕을 설치하도록 지시했다. 다른 연방기관들도 같은 조치를 취하도록 권유받았다고 말했다.[48]

에너지 스타

에너지스타(Energy Star)는 미국 환경보호청과 미국 에너지부가 공동으로 개발한 프로그램으로, 온실가스 배출을 줄이고 에너지 효율적인 제품 선택을 통해 기업과 소비자가 비용을 절약할 수 있도록 돕는다.

저슬로프 지붕 적용의 경우, 지붕 제품 프로그램에 따라 에너지 스타 라벨에 적합한 지붕 제품은 EPA 시험 절차에 따라 초기 태양 반사율이 최소 0.65이고 풍화 반사율이 최소 0.50이어야 한다.[49] 반사 지붕 제품에 대한 보증은 특정 회사가 제공하거나 업계 표준과 관련하여 비교 가능한 비반사 지붕 제품에 대해 제공하는 보증과 모든 중요한 측면에서 동일해야 한다.

이 등급제는 가전제품 등 다른 에너지스타 등급 제품과 달리 지붕 조립체 전체를 보는 것이 아니라 외부 표면만 보는 것이 특징이다. 소비자(즉, 건물주)는 에너지 스타 라벨이 지붕이 에너지 효율적이라는 것을 의미한다고 생각할 수 있지만, 시험은 장비 표준만큼 엄격하지 않고 지붕의 추가 구성품(즉, 지붕 구조, 방화 등급 장벽, 단열재, 접착제, 고정장치 등)을 포함하지 않는다.[50] "반사 지붕 사용에는 고유의 이점이 있지만, 예상 에너지 절약량 기준으로 지붕 제품을 선택하기 전에 에너지부의 "지붕 절약량 계산기" 웹사이트 www.roofcalc.com에서 확인할 수 있는 예상 계산 결과를 살펴봐야 한다. 반사 지붕으로 달성할 수 있는 에너지 절약은 시설 설계, 단열재 사용, 기후 조건, 건물 위치 및 건물 외피 효율에 크게 좌우된다는 점을 기억하십시오."[50]

다양한 쿨 루프 프로그램에 대한 인증 요구 사항
경사 최소 태양 반사율 최소 에밋턴스 최소 일조 반사 지수
에너지 스타
낮음, 초기 0.65
낮음, 늙음 0.50
가파른, 초기 0.25
가파르고, 늙다. 0.15
그린 글로브스
저경사 78
급경사지 29
USGBC 리드
저경사 78
급경사지 29

쿨루프등급위원회

쿨루프등급위원회(CRRC)가 지붕재 제품의 일조 반사율과 열 방출량을 측정·보고하기 위한 등급 시스템을 만들었다. 이 시스템은 850개 이상의 지붕재료로 구성된 온라인 디렉토리에 저장되어 있으며 에너지 서비스 제공업체, 건축 코드 본체, 건축가 및 지정자, 부동산 소유자 및 커뮤니티 계획자가 이용할 수 있다. CRRC는 자사의 등급 디렉토리의 신뢰성을 보장하기 위해 매년 무작위 테스트를 실시한다.

CRRC의 등급 프로그램은 제조자와 판매자가 특정 CRRC 측정 속성에 따라 적절한 라벨링 제품을 부착할 수 있도록 한다. 그러나 이 프로그램은 태양 반사 또는 열 방출에 대한 최소 요건을 명시하지 않는다.

그린 글로브스

Green Globe 시스템은 캐나다와 미국에서 사용된다. 미국에서 그린 글로브는 GBI(Green Building Initiative)가 소유하고 운영한다. 캐나다에서는 기존 건물 버전을 BOMA Canada가 'Go Green'(Visez vert)이라는 브랜드명으로 소유·운영하고 있다.

Green Globe는 성능 벤치마크 기준을 사용하여 건물의 에너지 소비 가능성을 평가하며 건물 설계를 실제 건물 성능을 반영하는 EPA의 표적 파인더에 의해 생성된 데이터와 비교한다. 건물들은 1에서 4개의 글로브 사이의 등급을 얻을 수 있다. 이것은 온라인 시스템이다; 건물의 정보는 Green Globes가 승인하고 훈련받은 공인 기술자나 건축가에 의해 검증된다. 등급에 적합하려면 지붕 재료의 일조 반사율은 0.65 이상이고 열 반사율은 0.90 이상이어야 한다. 초목 또는 고반사 재료 또는 둘 다로 지붕 커버리지 1~100%에 대해 최대 10점을 부여할 수 있다. 적외선 파장 열을 환경에 쉽게 방사하여 온실 효과에 기여하는 물질만을 설명하기 때문에 높은 방사성의 물리학의 기초는 상당히 의심스럽다. 반사율이 높은 저방사성 소재는 에너지 소비를 줄이는 데 훨씬 좋다.

리드

미국 그린빌딩 위원회의 에너지 및 환경디자인 리더십(LEED) 등급제는 고성능 지속가능한 건축물을 개발하기 위한 자발적이고 지속적으로 진화하는 국가 표준이다.[citation needed] LEED는 건물 설계 시 제품 선택 기준을 제시하지만 제품을 인증하지는 않는다.[citation needed]

국제 건축 강령과 같은 건축 강령과 달리, USGBC와 특정 "내부" 위원회의 구성원만이 내부 검토 과정을 바탕으로 표준을 추가, 빼거나 편집할 수 있다. 모델 빌딩 코드는 위원과 "사내" 위원회가 의결하지만, 일반적으로 매년 여러 차례 열리는 공청회에서 코드 개발 주기마다 일반 대중의 의견과 증언을 허용한다.[52]

LEED 2009 버전에서 지속가능 사이트 크레딧 7.2 열섬 효과 지붕을 받으려면 지붕 표면의 75% 이상이 태양 반사 지수(SRI)가 78 이상인 재료를 사용해야 한다. 이 기준은 지붕 면적의 최소 50%에 대해 채식 지붕을 설치하거나 (최소 SRI 지붕을 충족하는 지붕 면적/0.75) + (식물 지붕 면적/0.5) ③ 총 지붕 면적과 같은 공식에 부합하는 높은 알베도와 채식 지붕을 함께 설치함으로써 충족될 수 있다.[53]

흰색 반사 지붕을 가진 LEED 인증 건물의 예는 다음과 같다.[54]

이름짓기 주인님. 위치 LEED 레벨
와일드모어 서비스 센터 서던캘리포니아 에디슨 와일드모어, 캘리포니아 주 백금[55][56]
도널드 브렌 환경과학경영대학원 산타바바라 캘리포니아 대학교 산타바바라, 캘리포니아 주 백금
프리토레이 짐 리치 서비스 센터 프리토레이 주식회사 뉴욕 로체스터 금
에디피스 다기능 Travau Public et Services Government Canada 퀘벡 주 몬트리올 금
시애틀 중앙도서관 시애틀의 도시 시애틀, 워시 은색
내셔널지오그래픽 소사이어티 본사 단지 내셔널 지오그래픽 협회 워싱턴 은색
유타 올림픽 오벌 솔트레이크시티 2002년 동계 올림픽 조직위원회 유타주 솔트레이크시티 인증.
프리미어 자동차 그룹 북미 본사 포드 자동차 회사 어바인, 캘리포니아 주 인증.

쿨루프 유럽 및 기타 국가

이 프로젝트는 지능형 에너지 유럽 프로그램의 틀에서 유럽연합에 의해 공동 자금 조달된다.

제안된 조치의 목적은 EU의 시원한 지붕에 대한 조치 계획을 수립하고 이행하는 것이다. 구체적인 목표는 냉난방 지붕에 의한 실제 및 잠재적 기여에 대한 경험을 EU의 냉난방 소비로 이전하고 이해를 개선함으로써 정책 개발을 지원하는 것, 건설 및 건물 재고에서 냉난방 지붕 통합 절차를 제거하고 단순화하는 것, 12월 행동의 변화 등이다.냉간 지붕의 수용성 개선을 위한 이온 제조자 및 이해관계자; 냉간 지붕에 관한 적용 절차, 시공 및 계획 허가를 포함한 혁신적인 법률, 법규, 허가 및 표준의 개발을 보급하고 촉진한다.[57] 작업은 기술, 시장, 정책, 최종 사용자 등 4개 축으로 개발된다.

열대 오스트레일리아에서는 특히 금속 표면이 적외선을 다시 하늘로 방출하지 못하기 때문에 아연 갈바니화(은) 시트화(일반적으로 골판지)는 열뿐만 아니라 백색의 진정한 '쿨' 색상을 반영하지 못한다.[58] 유럽의 패션 트렌드는 이제 소비자의 패션을 추구하기 위해 어두운 색상의 알루미늄 루핑을 사용하고 있다.

NYC °쿨루프

NYC °CoolRoofs는 자원봉사자들과 함께 지붕을 하얗게 칠하는 뉴욕시의 이니셔티브다.[59] 이 프로그램은 2009년에 PlaNYC의 일환으로 시작되었으며,[60] 5백만 평방 피트의 NYC 옥상을 흰색으로 코팅했다.[61] 2013년 9월 25일 수요일, 마이클 R 블룸버그 시장은 뉴욕시에서 500번째 빌딩을 코팅하고 탄소 발자국을 2000톤 이상 줄임으로써 "NYC °CoolRoofs Day"를 선포했다. 자원봉사자들은 페인트브러쉬와 롤러를 사용하여 아크릴 탄성 코팅제를 지붕 막에 바른다.[62] 2011년 콜롬비아 대학교에서 프로그램을 통해 코팅된 지붕을 조사한 결과 흰색 지붕은 검은색 지붕에 비해 화씨 43도의 평균 온도 감소를 보였다.[63]

화이트 루프 프로젝트

화이트 루프 프로젝트는 개인이[65] 지붕을 하얗게 칠할 수 있도록 교육하고 권한을 부여하는 미국의 전국적인 계획이다[64]. 이 프로그램의[66] 홍보활동은 미국 20개 주와 5개 국가에서 화이트 루프 프로젝트를 완료하는 데 도움을 주었으며 수천 개의 자원봉사 프로젝트에 참여했으며 수백 개의 비영리 및 저소득층 옥상 도장을 후원했다.

도시 열섬 효과

주요 기사: 도시 열섬

어두운 아스팔트 주차장과 도로포장 등 열흡수 인프라와 검은 지붕의 확장이 어우러져 희박한 초목이 어우러져 주변 농촌의 기온보다 1~3℃(1.8~5.4℃) 높은 대기온도를 올리는 도시열섬이 발생한다.[67][68]

녹색 건물 프로그램은 도시 열섬 효과와 그로 인한 (스모그 형태의) 악화된 공기 질을 완화하기 위해 시원한 지붕을 사용하는 것을 지지한다. 햇빛을 반사해 밝은 색상의 지붕이 온도 상승을 최소화하고 냉각 에너지 사용과 스모그 형성을 줄인다. LBNL의 연구에 따르면, 시원한 지붕을 포함한 이러한 효과를 완화하기 위한 전략이 널리 채택된다면, 대토론토 대도시 지역은 연간 1,100만 달러 이상의 에너지 비용을 절감할 수 있을 것으로 나타났다.[69]

참고 항목

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