地面战争

Ground War

by Jul 29, 2014
by 陈雪娟 Jul 29, 2014

Article Source: Arthur Allen. Landscape Architecture Magazine. March 2014

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清凉屋顶盛行以减少城市热量,沥青行业则为制止清凉铺地蔓延而艰难地战斗

11 月份在费城举行的绿色建筑研讨会上,国家沥青铺地协会(NAPA)特意将三位亚利桑那州立大学工程师撰写的一份极具挑战性的研究报告装订成宣传册。该研究报告得出这样的结论:从环境角度看,浅色屋顶和铺地并不一定比深色的有优势,甚至弊大于利,这与联邦科学家和绿色建筑倡导者一直以来所持的观点相左。

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这份名为《出乎意料的后果:采用反射铺地材料降低城市热岛效应的综合检测研究》的报告认为清凉地面不一定能缓解城市热岛效应或全球变暖。据说,在夏天浅色铺地会加热相邻建筑,而冬天会降低它们的温度,甚至会造成冰雪天气增加,减少降雨。

认为这份沥青行业资助的研究报告是一份对清凉屋顶成本与利润的客观检验,有点夸大其词,但是作者为之极力辩解。报告的第一作者,可持续科发展学家卡米尔·卡劳士说,“我们的目的是为了说明高反射铺地的重要性被过分强调”,“我们所做的事情表明这是一个复杂 的问题,这些问题现在就应该重视,而不是等10年之后造成伤害了才考虑。”

鼓励使用浅色屋顶或铺地其背后的逻辑是一个简单的物理问题:夏天任何穿着深色衣服的人都会认为,深色吸收更多的热量。城市中存在很多深色屋顶和道路,将其更换为浅色有助于降低一个日益变暖的星球及其高温城市的温度,可减少空调使用。缓解雾霾——这显而易见是不假思索得出的结论。但是销售出价值数十亿美元的深色屋顶材料及沥青的那些企业宁愿你不相信这样的论调。他们齐心协力发起运动来制止清凉屋顶及清凉铺地的蔓延,如质疑联邦政府赞助的研究,要求调查绿色建筑仲裁者,指责偏信“漂绿”的科学家等。

沥青行业显然希望看到沥青混凝土(它是沥青——一种石油副产品与碎石、砂子或其他成分的混合物)用量增长。随着设计和建筑行业对绿色建筑规范的拥护,必然产生输赢。沥青行业好像是输家。沥青协会环境、健康和安全方面的副会长霍华德·马尔克斯说“我们见证了绿色建筑规范在立法需求方面的增长”。许多这些规范标准直接来源于美国绿色建筑委员会(USGBC)发起的节能环保设计体制(LEED)。马尔克斯还说“绿色建筑规范使得我们的材料处于不利地位,而且它并没有科学依据的支撑”。

简·克雷索说,LEED 标准曾经的守护者,劳伦斯伯克利国家实验室和其他美国能源部门发表了一些对科学的不满论调,去年铺地行业收购了一项价值 50,000 美元的此类研究项目。克雷索是圣地亚哥加利福尼亚一所大学的工程师,他的研究引起了沥青行业的关注,因为其研究表明清凉铺地在某些情况下可能会引起临近建筑发热。

克雷索接到了球,但是这项研究交给了亚利桑那州的卡劳斯团队,他们在十月份发行了 《出乎意料的后果》。作者们称它是“白纸”,在历史上称之为不受人关注领域的官方报告。 但是这似乎与维基百科对“白纸”最新的解释相当适合契合,“来提升一个企业产品或服务的内容”。

这篇文章的写作动机不难揣测。自 2000 年起,美国绿色建筑委员会(USGBC)和稍晚一点的可持续景观评价法案(美国风景园林师协会、斯汀市德克萨斯州立大学的伯德·约翰逊夫人野花中心和美国植物园的联合项目),把“清凉”地表纳入其评级系统,他们鼓励发展生态管理。包括加利福尼亚、华盛顿、纽约市、费城和芝加哥在内的一些州和城市,在新屋顶设计导则中加入“清凉”需求。清凉铺地也在类似的设计导则中进行讨论,但到目前为止,几乎没有地区有需求。

从一个单层屋面行业的贸易集团了解到,清凉屋顶已经存在了几十年,该行业以每年6%的速度增长,相比较而言,深色屋面只有 2%~3%的增幅。虽然清凉铺地还在尝试阶段,沥青和混凝土行业为抢占市场份额而努力奋斗。

混凝土行业资助马萨诸塞科技研究所的一项研究表明机动车能在混凝土上获得更好燃油率。沥青行业展开反击,它必须这么做,因为沥青产品主要用于铺地。鉴于建设高速公路的成本大约为 1 英里 10 万美元,其动机则非常明显。蒙特利尔康卡迪亚大学工程和建筑专业教授哈施恩·阿克巴瑞说“当加利福尼亚开发清凉铺地标准的时候,整个房间充满了大约 80 名来自沥青行业的人”。这一群行业代表进行了十分钟讨论,表达了他们保护自己行业的坚定信念。

采访这则故事的几个科学家和工程师说亚利桑那州立大学研究选择有利证据来支持自己的观点。全球清凉城市联盟于 1 月 27 日给管理亚利桑那州卡劳斯学院的盖里·德克写了一封信,说该学员应该从网站撤回这篇文章。全球清凉城市联盟华盛顿执行理事科特·史克曼写到,这篇文章存在将近 60 个错误或者误导性的陈述。

史克曼写道“《出乎意料的后果》是国家沥青铺地协会资助编写的一篇有偏颇、有误导性并且漏洞百出的行业白皮书,其目的是诋毁反射屋顶和铺地在能源、气候和健康方面的益处”,他补充说“鉴于这篇研究中的大量错误,它损害了该学校作为太阳能研究中心的名声”,“我们强烈建议学院应该收回或者将这篇文章提交给同行审批,以此来捍卫学院名誉”。

据悉,这篇文章确实检测到清凉屋顶和铺地会引发一些潜在的严重问题。它认为白色屋顶存在风险,因为白色屋顶会引起破坏性冷凝,其高度反射面增加人类在紫外线中的曝露,并且清凉铺地会使临近建筑温度升高。这篇文章也引发了对反射表面在全球变暖过程中所扮演角色的讨论。

这份调查断言的凝结问题很大程度源自单层屋面工业协会和橡树岭国家实验室共同赞助的一项调查研究。调查发现在10个现场测试的清凉屋顶中其中三个出现了轻微冷凝。宾夕法尼亚州卡莱尔市既生产深色屋面也生产浅色屋面的卡莱尔公司,其设计服务负责人萨米尔·易卜拉欣声称他们公司的浅色屋面会因为冷凝而导致会渗漏。然而其他专家认为深色屋面和浅色屋面都存在这样的问题。史克曼说“你必须正确安装屋面,否则都会存在渗漏问题”。

亚利桑那州立学院的研究认为清凉铺地会产生炫光和较差的舒适度,也会导致临近墙体、建筑物升温,在夏天会间接提高空调成本。它表示,清凉铺地作为绿色建筑认证的条件为时过早。

印第安纳州曼西市波尔州立大学风景园林专业教授梅格·卡尔金斯,是《可持续景观评价的素材》的作者,她说可持续景观评价法案赞扬那些提供浅色调铺地、高反射性地表或开放性网格铺地的项目。

卡尔金斯承认炫光是有问题,但有很多解决方案。她说,“在萨克拉门托市,当你经过一个公园,其白色波特兰水泥铺地会令你不舒服,因为炫光太严重了。但是灰色波特兰就不会导致这样的问题,它开起来比较符合我们的标准。”因此,浅红色砖和透水性沥青,它们清凉且能使暴雨渗透到地下。也有其他方法使沥青成为清凉的,如碎石封层表面和喷涂处理,可以去除沥青铺地表面的炫光。

沥青行业争辩说沥青比清凉铺地能更快地将雪融化,因此更适合寒冷天气。但至少在大多数美国城市,这可能并不是一个充分的理由能超过清凉路面在夏季带来的制冷效果。卡尔金斯指出辐射热可清扫路边积雪区域,在波尔州,热人行道使得校园避免使用化学药品融化积雪。

劳伦斯伯克利国家实验室是清凉表面研究方面的领头羊,其热岛研究组的负责人罗内恩·莱文森说“你要保证所设计的反射铺地是合适的”。该实验室与菲尼克斯市一家当地的创意公司合作制造一种绿色沥青涂层,在游乐场地、停车场和道路上进行试用。莱文森认为 “如果你想在建筑附近使用反射铺地,你应该确保临近建筑有高反射率的墙面,但它不能看起来像航天飞机那么高”

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据康科迪亚大学的阿克巴里说,目前美国有大约百分之九十的铺地表面采用沥青,大概百分之三十的城市铺地是沥青。考虑到微气候因素,在高密度城市区域增加反射铺地不见得是个好主意。但是清凉铺地会提高临近建筑的空调费用这种说法是有误导性的。

城市中只有不到百分之五的地区由多层建筑组成,没有足够的地面供反射路面发生反射。莱文森说,“如果你处于一块几乎没有垂直墙面的区域,使用反射铺地几乎没有任何问题,”反射铺地周边的墙体也可以粉刷成反射颜色,同时通过增加墙体内部的环境照明,反射光有时候可以降低临近建筑的能源耗费。

当然,“清凉”不是决定选择沥青还是混凝土唯一的依据。沥青道路更容易凿开敷设新电话线和电线,然而混凝土道路在高度公路、车站、机场跑道等方面效果更好。但是夏天在德克萨斯州开车的任何人都会告诉你,沥青用在美国南部的停车场并不是最好的选择。

法国南部的阿尔梅里亚省发现了一些清凉表面的有力证据,在那里,为防止过热,数千亩温室被刷成白色。从数量庞大的温室表面反射到太空的光如此巨大,因此自从1983年起,阿尔梅里亚省的温度降低1摄氏度,而西班牙其他省反而变得越来越热。

然而,与局部区域截然相反,清凉表面影响全球变暖的迹象令人匪夷所思。斯坦福大学工程师马克·雅各布森和约翰·特纳·后福于2011年发现通过清凉屋顶和铺地减少城市热岛效应对全球变暖的影响可忽略不计。但是,他们的研究并不包括由清凉表面带来的能源耗费降低,在某种程度上,冷却建筑可以减少碳排放大的空调机的使用,能减缓气候变暖。

一些电脑模型显示清凉屋顶和铺地能稳定一个城市的天气,致使云的生成变少,这就意味着有更多的太阳辐射。因此城市及其建筑是清凉的,但是周围区域却越来越热,而且雨量更少。其他研究表明清凉表面有更积极的影响,但还没有定论。

同时,某些用在清凉铺地的材料,像波特兰混凝土,需要排放大量的二氧化碳。通过使用更多的粉煤灰、矿渣以及良好的混合比例可以减少混凝土的碳足迹。同样,可回收利用的铺地和瓦砾可以取代沥青,从而减少新的石油供应需求。

目前,美国绿色建筑委员会的标准应用于美国的14个联邦政府,30个州,400个地区。 但是反射铺地可能并不适用于每个气候带,美国绿色建筑委员会的一位技术专家,美国风景园林师学会的特蕾莎·贝克胡斯承认道。她还说,“在一些南部地区,表面需要吸收热量。我们谈论的是开发一个更适用于寒冷气候的可靠的准则”。

同时,沥青铺地协会继续追寻它想要的结果。该协会的副主席马尔克斯说,国会在研究美国绿色建筑委员会与劳伦斯伯克利国家实验室的关系。(莱文森和贝克胡斯并没有意识到任何此类调查)在沥青协会的压力之下,联邦高速公路委员会从其可持续高速公路项目中撤回了反射率标准。

“不管什么行业对能产生优势与劣势的规则变化都非常敏感”,另一位牵涉进这场辩论不愿意透露自己名字科学家说,“我真的不愿意吸收任何热量”。

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陈雪娟

陈雪娟,YouthLA志愿者,硕士研究生,毕业于华中农业大学。热爱风景园林专业,坚信风景园林创造持续美好生活。

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