问巴勃罗:太阳能电池板对热岛效应有贡献吗?

亲爱的巴勃罗:安装商用屋顶太阳能光伏(带有深色光伏电池)是否会抵消将屋顶刷成白色以缓解城市中的“热岛”效应的效果?

当太阳的能量到达地球表面时，它不是被反射就是被吸收。当吸收的能量比正常情况下更多时，比如在一个有大量深色沥青和混凝土的城市，我们就会产生“热岛”效应。我们正在探索太阳能电池板是否会造成这种影响，如果是的话，这种影响是否会被它们的好处抵消。

吸收太阳能量的基础知识

平均反射系数(把1.00想象成一个完美的镜子，0.00想象成一个吸收所有入射能量的表面)，或者反照率地球的平均温度在0.30到0.35之间。当人类搬进来铺设一切时，反照率会下降，这意味着更多的太阳辐射会被吸收。新沥青和旧沥青的反照率分别为0.04和0.12。

一天24小时的平均日照(太阳到达地球的能量)是每平方米250瓦，这是大约25个节能灯所使用的能量。通过改变土地的反射率，将反照率减半，有效地使吸收的能量翻倍。一平方米沥青平均可以吸收225瓦/米的能量²相当于5.4千瓦时(kWh)的能量。

什么是凉爽的屋顶，我们如何从浅色屋顶材料中受益?

在建筑术语中，冷屋顶是指屋顶覆盖的材料具有较高的太阳反射率和热发射率，或能够快速释放热量，而不是储存热量并向建筑物内部辐射。虽然凉爽的屋顶不需要镜子，但它们通常是白色或颜色较浅的。一项研究显示，如果地球上的每一个结构都有一个凉爽的屋顶，对辐射强迫的集体效应，即气候变化影响的衡量标准，将是0.01-0.19 W/m²(相比之下，人类排放的净影响大约1.6 W/m²．)

太阳能电池板能吸收多少热量?

光伏电池板的颜色从蓝色到黑色，但它们很光滑，反照率约为0.3。但重要的不是反照率本身，而是相对于现状的反照率的相对变化。由于大多数太阳能电池板都安装在屋顶上，而且大多数屋顶都覆盖着黑色的沥青纸瓦，在屋顶上覆盖太阳能电池板实际上可能代表着反射率的积极变化。太阳能电池板每天每平方米吸收1.8千瓦时，远低于沥青每天每平方米吸收5.4千瓦时。同样的太阳能电池板，假设效率为15%，每天每平方米也能产生0.9千瓦时的电力。

尽管太阳能电池板像屋顶一样吸收热量，但它们从屋顶升起的事实极大地改变了进入房屋的红外辐射(热量)的量。可以这样想:太阳能电池板吸收了大约30%的太阳热能，一半向天空重新发射，一半向屋顶重新发射，屋顶吸收了大约30%的太阳能电池板发射的热量，或者只有5%的太阳热量(30%的50%的30%)。这个概念是由加州大学圣地亚哥分校的一项研究．

太阳能电池板会导致热岛效应吗?

城市及其广阔的硬景观肯定是热岛效应的罪魁祸首，因为硬景观和太阳能吸收屋顶已经存在，太阳能电池板实际上可能代表了热量吸收的减少。此外，太阳能电池板生产的可再生能源不会像煤炭等传统能源那样对气候变化造成影响。此外，大气中燃烧化石燃料产生的煤烟颗粒产生0.1至0.4 W/m的辐射强迫²．另一方面，太阳能电池板正在减少导致气候变化的排放量。

所以，如果你在安装屋顶太阳能之前想知道热岛效应，那就别想了。根据数据，太阳能电池板不仅能产生能量，还能让你的家更凉爽，这意味着你首先会消耗更少的能源，这将让我们都更凉爽。