Nguyên lý hấp thụ và phản xạ ánh sáng như thêm một lần nữa được chứng minh khi nhóm các nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) công bố kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ nhiệt của các mái nhà đô thị được đo trong ngày hè nắng nóng nhất tại New York vào năm 2011. Kết quả cho t...
Nguyên lý hấp thụ và phản xạ ánh sáng như thêm một lần nữa được chứng minh khi nhóm các nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) công bố kết quả nghiên cứu về khả năng hấp thụ nhiệt của các mái nhà đô thị được đo trong ngày hè nắng nóng nhất tại New York vào năm 2011. Kết quả cho thấy, trong khi nhiệt độ một mái nhà tối màu hấp thụ được lên tới xấp xỉ 77độ C thì đối với một mái nhà màu sáng, con số này chỉ thu được ở mức 71độ C.
Thử nghiệm mái nhà màu sáng tại New York trong mùa hè vừa qua đã giúp nhiệt độ cao nhất của nóc nhà giảm trung bình khoảng 6 độ C so với việc sử dụng mái nhà đen truyền thống
Mái nhà thử nghiệm bao gồm hai màng chất dẻo tổng hợp được lắp đặt kỳ công và được phủ ngoài bằng một lớp sơn màu sáng (thường là màu trắng).
Không chỉ thu nhiệt ít hơn so với các mái nhà tối màu, mức độ phản xạ của bề mặt mái nhà màu sáng còn trở nên hữu hiệu hơn khi càng về lâu sau.
Trên thực tế, những bề mặt đen truyền thống chứa nhựa đường và hắc ín có tính năng chống thấm nước, bền, dai và dễ ứng dụng trên những mái nhà có hình dạng phức tạp, tuy nhiên đặt trong bối cảnh New York cũng như nhiều thành phố khác trên thế giới hiện đang rơi vào tình trạng hiệu ứng đảo nhiệt đô thị thì việc lắp đặt những mái nhà màu sáng sẽ đem lại nhiều ích lợi đáng kể hơn.
Cũng vì lẽ đó mà nhóm nghiên cứu về mái nhà màu sáng do Stuart Gaffin, nhà khoa học thuộc trường Đại học Columbia (Hoa Kỳ) dẫn đầu đã gọi màu sáng của những mái nhà là “một màu đen mới”.
Và sáng kiến về “màu đen mới” này hiện đang được xem là nỗ lực dài hạn đầu tiên của New York trong việc làm thay đổi bộ mặt cảnh quan đô thị vốn tồn tại hàng trăm năm qua, đồng thời từng bước giúp khắc phục tình trạng hiệu ứng đảo nhiệt đô thị tại khu vực, hướng tới mục tiêu giảm 30% lượng phát thải khí nhà kính toàn thành phố vào năm 2030.
Đảo nhiệt đô thị (urban heat island) xảy ra khi nhiệt độ bên trong một thành phố cao hơn đáng kể so với các khu vực ngoại ô. Nguyên nhân của hiện tượng này là do lượng bức xạ mặt trời không được cây cối, đất, nước hấp thụ hoặc bị phản xạ trở lại không gian mà bị giữ lại trên bề mặt các công trình kiến trúc, đường sá hay vỉa hè, biến đô thị trở thành một đảo nhiệt đầy rẫy nguy cơ đối với sức khỏe con người và môi trường.
Ánh nắng mùa hè không chỉ làm con người nóng bức, mà còn biến những mái nhà đô thị thành các bề mặt hấp thụ nhiệt mạnh mẽ. Nghiên cứu của nhóm nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ, NASA, tiếp tục cho thấy màu sắc mái nhà quyết định đáng kể lượng nhiệt được giữ lại. Kết quả được công bố sau khi khả năng hấp thụ nhiệt của nhiều mái nhà tại New York được đo trong ngày hè nắng nóng nhất năm 2011.
Trong điều kiện thử nghiệm, một mái nhà tối màu có thể đạt nhiệt độ xấp xỉ 77 độ C khi hấp thụ bức xạ mặt trời trực tiếp. Mái nhà màu sáng, thường được phủ sơn trắng, chỉ đạt khoảng 71 độ C trong cùng bối cảnh thời tiết và địa điểm. Như vậy, giải pháp tưởng chừng đơn giản là thay màu mái nhà đã giúp nhiệt độ bề mặt giảm trung bình khoảng 6 độ C so với mái đen truyền thống.
Mái nhà thử nghiệm được tạo thành từ hai màng chất dẻo tổng hợp, lắp đặt công phu rồi phủ bên ngoài bằng một lớp sơn màu sáng. Lớp phủ này không biến mái nhà thành thiết bị làm mát chủ động, nhưng giúp bề mặt phản xạ nhiều ánh sáng hơn thay vì giữ lại phần lớn năng lượng mặt trời. Hiệu quả phản xạ của mái sáng còn có xu hướng tăng lên theo thời gian, khiến lợi ích không chỉ xuất hiện trong những ngày đầu sử dụng.
Mái đen truyền thống vẫn có những ưu điểm thực tế, bởi vật liệu chứa nhựa đường và hắc ín thường chống thấm nước, bền, dai, đồng thời dễ thi công trên các công trình có hình dạng phức tạp. Tuy nhiên, các đặc tính ấy cần được cân nhắc cùng tác động nhiệt mà bề mặt tối màu tạo ra trong những thành phố dày đặc công trình. Khi đường sá, vỉa hè và mái nhà cùng hấp thụ bức xạ, toàn bộ khu đô thị có thể nóng hơn đáng kể so với vùng ngoại ô.
Hiện tượng đó được gọi là đảo nhiệt đô thị, hay urban heat island, xảy ra khi nhiệt độ bên trong thành phố cao hơn rõ rệt so với những khu vực xung quanh. Bức xạ mặt trời vốn có thể được cây cối, đất và nước hấp thụ hoặc phản xạ trở lại không gian, nhưng tại đô thị lại bị giữ trên các bề mặt xây dựng. Thành phố vì thế trở thành một “đảo nhiệt”, kéo theo nguy cơ lớn hơn đối với sức khỏe con người và chất lượng môi trường.
Từ kết quả nghiên cứu, nhóm do Stuart Gaffin, nhà khoa học thuộc trường Đại học Columbia của Hoa Kỳ, dẫn đầu đã gọi mái nhà màu sáng là “một màu đen mới”. Cách gọi này nhấn mạnh một sự thay đổi trong tư duy quy hoạch, khi màu sáng được xem như lựa chọn thiết thực cho những thành phố vốn quen sử dụng mái tối màu. Mục tiêu không chỉ nằm ở việc giảm vài độ nhiệt trên từng nóc nhà, mà còn ở khả năng tạo tác động cộng dồn trên quy mô đô thị.
Tại New York, sáng kiến mái nhà màu sáng được xem là nỗ lực dài hạn đầu tiên nhằm thay đổi diện mạo cảnh quan đô thị đã tồn tại hàng trăm năm. Thành phố kỳ vọng giải pháp này góp phần từng bước khắc phục hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, đồng thời hỗ trợ mục tiêu giảm 30% lượng phát thải khí nhà kính vào năm 2030. Mỗi mái nhà được sơn lại có thể tạo thay đổi nhỏ, nhưng hàng loạt mái nhà cùng phản xạ ánh sáng sẽ tạo ra lợi ích đáng kể hơn cho cộng đồng.
Câu chuyện tại New York cho thấy một lựa chọn vật liệu và màu sắc có thể trở thành công cụ ứng phó khí hậu gần gũi, dễ hình dung trong đời sống đô thị. Mái sáng không thay thế hoàn toàn các giải pháp khác như tăng cây xanh, bảo vệ mặt nước hay cải thiện thiết kế công trình, nhưng bổ sung một hướng can thiệp trực tiếp trên những bề mặt đang hấp thụ nhiệt. Khi ánh sáng được phản xạ thay vì giữ lại, thành phố có thêm cơ hội giảm nóng, bảo vệ sức khỏe và tiến gần hơn tới mục tiêu môi trường dài hạn.
