Dok hladni krovovi ostaju trend u krovnoj industriji, nauka iza hladnih krovova, kao i karakteristike kao što su infracrvena emisivost i solarna refleksija, nisu baš prve na umu istraživača koji se bave krovnim sistemima.
Za većinu, hladni krovovi su osetljivo pitanje: Krovni sistemi koji reflektuju sunčeve zrake mogu uštedeti energiju, a time i novac, u toplim klimama tokom cele godine i tokom vrelih letnjih meseci u više sezonskim podnebljima. Međutim, manje je jasno i više kontraverzno pitanje da li su hladni krovovi korisni u krajevima gde, tokom cele godine, energetska opterećenja za grejanje dominiraju nad onim za hlađenje. Drugim rečima, mogu li hladni krovovi biti korisni u hladnim vremenskim uslovima?
 |
 |
Odgovor na to pitanje počinje sa upotpunjavanjem slike o tome kako hladni krovovi funkcionišu. „Hladni krov je krov koji kombinuje refleksivnost i infracrvenu emisivost kako bi zadržao hladniju krovnu temperaturu“, kaže Andre Desdžaralis (Andre Desjarlais), program menadžer za istraživački program omotača zgrada pri Nacionalnoj laboratoriji Ouk Ridž Ministarstva energetike Sjedinjenih Američkih Država (U.S. Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory). Refleksivnost je mera procenata sunčevog zračenja koje je reflektovano kada dođe u kontakt sa krovnom površinom. Infracrvena emisivost, ili emisija, je mera preostalog sunčevog zračenja koje je pušteno iz krovne površine ka nebu.
Sunčevo zračenje se sastoji od tri oblika energije: oko 5 odsto ultraljubičaste, 45 odsto vidljive svetlosti i 50 odsto infracrvene. Kada ta energija udari krov, ona se ponaša na nekoliko načina. Kod hladnih krovova, najveći deo se reflektuje, ali energija se takođe emituje kao infracrvena energija u atmosferu. Energija koja se apsorbuje i pretvara u toplotu se prenosi putem konvekcije sa vazduhom neposredno iznad površine, dok se ostatak toplote sprovede u objekat.
Većina stručnjaka u industriji se slažu da refleksivnost ima veći uticaj nego emisivost na energetsku efikasnost krova tokom toplog vremena. Ako je većina početne solarne radijacije reflektovana, samim tim manji deo je ostao u vidu infracrvene emisije. Mnogi hladni krovovi imaju refleksivnost od 75 do 80 odsto, ili 0,75 do 0,80, što znači da je samo 20 do 25 odsto energije sunca krov apsorbovao.
Oglas
Prema Nacionalnoj laboratoriji Lorens Berkli (LBNL – Lawrence Berkeley National Laboratory), na temperaturi od 36 stepena Celzijusa, podizanje refleksivnosti krova od 0,25 do 0,40, uz održavanje konstantne emisivosti, rezultira u smanjenju površinske temperature za 7 stepena Celzijusa. Promena u emisivosti krova od 0,75 do 0,90, održavajući refleksivnost konstantnom, rezultira u smanjenju površinske temperature za samo 1,12 stepena Celzijusa.
Kombinacija visoke reflektivnosti, koja je obično rezultat svetlih ili belih površina, i visoke emisivosti tokom toplih letnjih meseci rezultira u površinskim temperaturama koje su ponekad čak od 15 do 20 stepeni hladnije nego kod nereflektivnih krovova. Sa manjom količinom toplotne energije kojom bi se bavio, sistem klimatizacije ne mora da radi toliko kako bi održao objekat pri komfornim temperaturama.
Iako su reflektujuća i emisiona svojstva krova najvažnija za njegovu hladnoću, drugi faktori, kao što su izolacija, orijentacija krova i njegov nagib dorpinose ukup-noj energetskoj efikasnosti neke zgrade. „Investitori nikad ne bi trebali da pristanu na opciju hladnog krova ako je on samo obojen u belo“, kaže Džerad Blum (Jared Blum), predsednik Udruženja proizvođača poliizocianurata (Polyisocyanurate Manufacturers Association) i član upravnog odbora Alijanse solarnih pametnih krovova (Solar Smart Roof Alliance).
Neka od dugoročnih pitanja performansi krova bi takođe trebalo uzeti u obzir, uključujući i troškove održavanja, koja bi mogla biti neophodna kako bi se učinkovitost krova zadržala na nivou na kom je bio kada je prvobitno postavljen. Drugo razmatranje jeste svakako dugoročna sposobnost krova da upari funkcionalnost sa estetikom.
 |
 |
Ali, čak i kada se krov besprekorno održava, ostaje pitanje da li će hladni krov biti termalno štetan u klimama gde grejanje dominira. „Idealni krov bi bio onaj koji je 100 odsto refleksivan leti, i 100 odsto apsorbujući zimi“, kaže Art Rozenfeld (Art Rosenfeld), komesar za energetiku države Kalifornije. Nažalost, krov ne može da promeni svoje emisione i reflektivne karakteristike, tako da opšta energetska efikasnost hladnog krova mora biti procenjena upoređivanjem energije sačuvane tokom vrelih letnjih meseci sa utrošenom energijom, ili „kaznenim grejanjem“, tokom grejne sezone.
Stepeni temperature za grejanje i hlađenje se mere prema broju stepeni kada prosečna dnevna temperatura padne ili bude iznad 18 stepeni. Osnovna svrha merenja jeste stvaranje indeksa energetskog opterećenja za grejanje i hlađenje tokom definisanih vremenskih perioda. Ali oni takođe pomažu u utvrđivanju da li su neke građevinske strategije prigodne za određenu geografiju.
Ova upotreba je bila podsticaj koji je doveo do njihovog uključivanja, kao promenljive, u razvoju kalkulatora koji predviđaju koliko energije, a samim tim, i koliko novca će po kvadratnom metru biti sačuvano korišćenjem hladnih krovova u poređenju sa nerefleksivnim krovovima u specifičnim lokacijama. Kalkulator, koji je razvijen od strane Agencije za zaštitu okoline SAD-a (U.S. Environmental Protection Agency) i Nacionalne laboratorije Ouk Ridž Ministarstva energetike SAD-a, omogućava korisnicima da, između ostalog, unesu termalne karakteristike predloženog krova, količinu izolacije, troškove energije i efikasnost KGH sistema objekta.
Kalkulator nije namenjen da bude precizni pokazatelj performansi specifičnog objekta. Umesto toga, on daje opšte pokazatelje kako će neki krovni materijali sa specifičnim termalnim svojstvima funkcionisati u različitim klimama. Drugim rečima, on može pomoći u inicijalnoj proceni, striktno sa energetskog i monetarnog aspekta, da li hladni krovovi mogu biti korisni u hladnijim podnebljima. U mnogim slučajevima, čak i u hladnim klimama, kalkulator daje godišnju neto uštedu korišćenja hladnih krovova.
Postoji najmanje pet razloga zašto dodatno grejanje u zimskom periodu nije ni približno ozbiljno koliko bi moglo biti, i zašto su letnje uštede u hlađenju, do nekog stepena, u stanju da se suprostave dodatnim troškovima zimi u hladnijim klimama:
- Tokom zime, ugao sunca je manji tako da refleksivnost i apsorpcija nisu toliko bitni. Refleksivnost i apsorpcija je više kritična tokom leta kada je sunce pod višim uglom i sunčevo zračenje direktno pogađa krov.
- Dani tokom zimskih meseci su kraći tako da se manje ukupne energije koja dolazi do krova apsorbuje ili reflektuje u istom periodu kao i tokom leta.
- Odnos oblačnih i sunčanih dana se povećava tokom zime, tako da manje solarne energije dolazi do krova.
- Nagomilani sneg na krovu tokom zime reflektuje sunčevu energiju. Dakle, nije bitno koliko je reflektujući ili apsorbujući krov.
- U mnogim slučajevima, resursi jeftiniji od struje, kao što su prirodni gas ili nafta, se koriste za zagrevanje zgrada u zimskom periodu.
„Ipak, u severnim krajevima kao što je Čikago, stvarna ušteda, strogo u smislu korišćenja energije, bi mogla biti prilično mala, ako je i uopšte ima“, kaže Desdžaralis. Debata se tu ne završava, pošto hladni krovovi u sezonskim klimama mogu biti korisni iz drugih razloga. To je zato što hladni krovovi mogu imati veći uticaj na troškove energije nego na iskorišćenu energiju. Hladni krovovi smanjuju potrošnju energije za vreme vršnog perioda tokom leta kada je skuplja tarifa.
Neka elektroprivredna preduzeća u Sjedinjenim Američkim Državama nude podsticaje za taktike poput hladnih krovova koji pomažu u smanjenju potrošnje energije pri vršnim opterećenjima. „Prednosti hladnih krovova u vršnim časovima su iste bez obzira na to koliko ste daleko na severu“, kaže Desdžaralis.
 |
 |
„Zašto bi komunalna preduzeća nudila podsticaje u hladnijim klimama, ako nema koristi?“, pita se Skot Kriner (Scott Kriner), predsednik Koalicije hladnih metalnih krovova (Cool Metal Roofing Coalition). „Jedina zgrada koja neće imati koristi od hladnog krova jeste ona koja nije klimatizovana“, kaže Hašem Akbari (Hashem Akbari), naučnik pri Nacionalnoj laboratoriji Lorens Berkli i vođa istraživačke Grupe za toplotna ostrva.
Akbarijeva grupa takođe istražuje mere koje gradovi mogu da usvoje kako bi ublažili efekat urbanih toplotnih ostrva, što je još jedna oblast u kojoj su hladni krovovi od neprocenjive vrednosti, čak i u sezonskim klimatskim uslovima. Efekat urbanog toplotnog ostrva jeste fenomen gde tamni građevinski materijali, tamno popločenje i kolovozi, kao i nedostatak vegetacije pravi temperaturnu razliku od 3 do 5 stepeni između centralnih delova velikih gradova i okolnih prigradskih područja. Povišena temperatura znači da gradovi kao celine i konkretno objekti troše više energije za hlađenje. Pored toga, kako se temperatura vazduha povećava, kvalitet vazduha se smanjuje, što dovodi ljude u još veći rizik zbog zdravstvenih problema koji su povezani sa smogom.
Zbog niže površinske temperature na krovovima sa visokom emisivošću i visokom refleksijom, urbana toplotna ostrva se mogu smanjiti širokom upotrebom hladnijih krovova. Ovo važi čak i u gradovima sa sezonskim klimatskim uslovima. Studija sprovedena od strane Akbarija i njegovog tima u Torontu je pokazao da bi ako se naširoko usvoje mere smanjenja toplotnih ostrva, uključujući i hladne krovove, grad mogao da uštedi deset miliona dolara godišnje na energetskim troškovima.
Na nivou Sjedinjenih Američkih Država, prema proceni Nacionalne laboratorije Lorens Berkli, široko postavljanje hladnih krovova, nezavisno od drugih mera za ublažavanje, može da uštedi gotovo 750 miliona dolara u troškovima energije u velikim urbanim sredinama.
„To je kolektivna prednost za vlasnike zgrada“, kaže Greg Kraford (Greg Crawford), izvršni direktor Koalicije hladnih metalnih krovova. „Ako se na nekoliko zgrada postave reflektivni krovovi, to će smanjiti temperaturu na gradskom području i umanjiti prirodno opterećenje sistema hlađenja.“
Metalni krovovi takođe mogu biti hladni
Predstava Tenesi Vilijamsa iz 1955. godine, „Mačka na usijanom limenom krovu“ (Cat on a Hot Tin Roof) nema nikakve veze sa industrijom metalnih krovova, i Vilijams sigurno nije koristio svoj naslov kao svojevrsnu izjavu o toplotnim svojstvima sistema metalnih krovova. Danas, međutim, kritičari metalnih krovova često koriste naslov predstave koja je dobila Pulicerovu nagradu kao argument koji razvejava utisak da metalni krovovi mogu biti hladni i energetski efikasni.
 |
 |
Novi infracrveni-reflektivni pigmenti koji su inkorporirani u boje koje se koriste na arhitektonskim metalnim krovnim proizvodima im omogućavaju da ostvare veće reflektivne vrednosti, čak i kod tamnih boja kao što su crna i braon. Ova poboljšana reflektivnost (na primer, crna se menja sa 0,07 sa normalnim pigmentom na 0,32 sa infracrvenim-reflektivnim pigmentima) može da znači mnogo hladniju površinsku temperaturu i tako veće uštede energije za zgradu ispod. Ovo omogućava arhitektama da izaberu održivi krov bez potrebe da žrtvuju izbor boja i estetiku samog objekta.
Kako biste dobili jedan poen kredita Sustainable Sites Credit 7.2: Heat Island Effect, LEED sistem Saveta zelene gradnje Sjedinjenih Američkih Država specificira Energy Star zahteve, dodajući standard za emisivost od 0,9. Za krovove sa velikim nagibom, one sa nagibom od 3:12 ili više, početna solarna refleksija od 0,25 je obavezna. U većini slučajeva, premazani metalni krovovi lako nadmašuju zahtevanu refleksiju, a u nekim slučajevima, oni mogu da postignu emisivost od 0,9. Mada je češće da postižu emisivost od 0,85, što ih samim tim eliminiše LEED poena.
Za krovove sa manjim nagibom, onim ispod 3:12, i za ravne krovove, LEED refeksivnost koja je potrebna je podignuta na 0,65, dok je standard emisivosti od 0,9 isti.
Koalicija hladnih metalnih krovova (organizacija sastavljena od trgovinskih udruženja u metalnoj industriji) pruža pisane komentare i podatke Savetu zelene gradnje SAD-a, tražeći da razmotre smanjenje standarda emisivosti na oko 0,7. Koalicija tvrdi da pored energetske efikasnosti metalnih krovova kada su reflektivni pigmenti inkorporirani u dizajn sistema, dugotrajna sposobnost metala da zadrži svoje reflektivne sposobnosti i niski troškovi životnog ciklusa opravdavaju smanjenje standarda. „Standard od 0,9 ograničava sposobnost investitora da primene održiv, odgovarajući i dugoročni krov“, kaže Kraford.
Standard emisivosti od 0,9 „je donekle proizvoljan“, kaže Andre Desdžaralis, program menadžer za istraživački program omotača zgrada pri Nacionalnoj laboratoriji Ouk Ridž Ministarstva energetike Sjedinjenih Američkih Država, koja je članica Koalicije. „Standard od 0,9 nije odbranjiv, ali nije ni potpuno eliminisanje emisivosti. Mi smo u potrazi za kompormisom, zlatnom sredinom.“
