全球氣候在變暖,我們焚燒石油,煤炭等化石燃料,產生了大量二氧化碳等溫室氣體,導致全球氣候變暖,尤其大陸氣溫升高,城市變得越來越熱。
熱島效應
夏天天太熱,在陽光下火辣辣的,大家一定會抱怨太陽太猛。但你知道嗎?上海的夏天越來越熱不能怪太陽,大城市自身散發的熱量可以高達來自太陽輻射熱量的五分之二。
城市中心氣溫一般比周圍郊區高1℃左右,最高可達6℃以上,上海最高氣溫經常逼近歷史最高點。7月15日上午10點,上海市中心溫度34.6度,而郊縣的東灘濕地才29.4度,市中心竟然熱5.2度,你到市中心去逛逛,實際的體感溫度會比氣象臺官方溫度更高,這就是城市熱島效應。
為了探究城市熱島效應的秘密,我帶著電力電子實驗的溫度熱成像儀,沿著淮海路一路走到上海市中心氣溫的標桿地——徐家匯,尋找上海熱島的根源。
城市熱島效應主要是來自于大樓和柏油馬路對太陽輻射熱的吸收和城市內部林立的大樓中的空調設備排出的熱空氣。
大樓不斷向高空發展,河流沿岸被建筑物覆蓋,遮擋住了空氣的流動,加劇了城市內部的高溫化。
同時城市人口密集、商場飯店及車輛排熱、居民生活耗能的熱量,多管齊下,火上澆油。
燃油汽車到電動汽車
城市“熱島病”,首先要歸罪于汽車,燃油汽車效率低下,發動機最高效率在40%,能治這城市病的只有電動汽車,電動汽車的效率輕易可以做到70%-80%。
圖:純電動轎車發動機前艙裝有電機驅動器,但發熱小,溫度很低
圖:柴油大客車后置發動機大片高溫源和電動大客車清涼的后背
燃油汽車中的發動機和水箱是熱源的主要部分,大客車的額定功率大約80千瓦,效率按40%計,發熱量高達58千瓦,熱量通過發動機,水箱和廢氣排放到城市里,溫度在95度以上。電動汽車最熱部分是電機驅動器中的IGBT芯片,整輛公交車只需要3個EconoDUAL3 IGBT模塊就可以推動滿載的公交大客車,其中核心是18片2平方厘米120微米厚的IGBT芯片,在額定功率運行時,總的發熱功率小于1000瓦,芯片溫度不會超過80度,效率非常高。這樣的發熱量就相當于3位乘客跟著后面跑的發熱量。
你知道EconoDUAL3是電動商用車首選的技術和產品嗎?上圖右側中每個發熱的芯片2平方厘米。
圖:徐家匯天橋俯瞰,綠牌車占比不小,柏油地面溫度高
值得慶幸的是,上海的公交車幾乎全部都電動化了,站在天橋上觀察電動轎車和電動物流車占比也不小,為減小城市熱島效應做貢獻。
人與城市熱度
熱島效應第二罪魁禍首是空調,人需要清涼,機器設備需要降溫,空調源源不斷把室內的熱量搬到室外,使得城市室外熱浪撲面。
晚上,黃浦江邊非常涼快舒適,我散步到了上海西岸夢中心去拍空調熱成像照片。夢中心四周,十幾臺大型商用空調大多數都在運行,把室內的熱量努力搬到室外。
熱量哪里來的呢?建筑透明建筑,白天吸的熱并不大,而且熱量是朝上流動。室內的主要熱源是人,請不要小看人體的制熱能力,按照極輕活動算,人體發熱功率可以達到130瓦以上。今晚的夢中心,人體熱量和空調的耗能是城市熱島的熱源。
圖:商用空調前熱浪撲面,夢中心密集的空調和人群
現在城市了幾乎有人的地方就有空調,還有生火煮飯,熱水洗澡,冰箱,洗衣機和空調……處處都在瘋狂的散發熱量。
居民區的變壓器/豐裕生煎的空調和廚房
生煎和爐子
城市讓生活更美好,為了提高生活質量,我們需要消耗大量能源,產生大量的熱量,使城市得了“熱島病”。
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