过去10 年经历了有记录以来最热的气温。城市比郊区和农村更热，因此比周边地区更热。到 2050 年，全球近 70% 的人口将迁移到城市，这将加剧城市的高温挑战。城市热岛带来了巨大的风险，包括与高温有关的疾病和死亡人数增加，尤其是对老人和幼儿等弱势群体，以及空气质量恶化、空调需求增加导致的能源消耗增加，以及对当地生态系统和水质的潜在影响。
请继续阅读，了解智能冷却表面和IoT 技术（包括热传感器和无线设备）如何协同工作，帮助监测和消除城市热量。
什么是城市热岛效应？
城市热岛效应是城市中心的建筑物、混凝土结构和道路比公园、森林和绿地等自然区域更能吸收和保持热量的结果。即使是郊区也不那么容易受热，因为那里的树木、草坪和公园通常要多得多。密集的建筑使城市成为城市热岛，容易吸热和保温。
为什么城市供热是个问题
在美国，80% 的人口生活在受城市热影响的城市地区。这些地区的气温可能比周围地区高出 8 华氏度。根据美国国家健康研究所（National Institute of Health）的数据，热浪中每多一度，死亡率就会增加近 2.5%。城市高温的其他显著影响包括
- 不断变化的天气模式- 极端天气、大范围洪水和长年干旱变得更加常见
- 空气质量下降- 制冷需求增加会产生更高水平的排放，如臭氧
- 水质下降-水温升高使鱼类更难生存
- 更高的能源账单- 去除建筑物中多余的热量会导致能源账单增加
- 冷却需求增加时电网紧张- 自 1972 年以来，美国的冷却需求增加了 97%。
- 冷却不均--人行道过多而自然区域过少会导致与热有关的健康问题，这种影响已被证明对低收入地区的影响尤为严重
城市热岛的成因是什么？
与外围地区相比，城市地区的建筑环境有更多铺设好的路面和屋顶。这些人造表面比自然表面更容易吸热和保温。造成城市热岛的其他因素包括
- 减少自然景观--自然景观通过水的蒸发提供树荫和自然冷却
- 人造材料- 与自然景观相比，城市地区的人造材料吸收和排放更多的热量
- 城市布局- 大量密集的建筑物阻挡了自然冷却空气的风流
- 废热- 空调、车辆和工业都会向城市环境释放热量
为什么有些城市比其他城市更酷？
吸热建筑物、屋顶和人行道在建筑环境中占主导地位。这些表面吸收和辐射的热量远远超过自然表面、树木、花园和草坪。在采取一系列策略积极应对城市热量的城市中，气温保持较低。这些城市结合了降温表面、战略性设计的绿地、城市森林和IoT 技术。
城市如何保持凉爽？
随着气温持续升高，世界各地的城市都希望保持凉爽。城市可以重新考虑建筑材料，包括使用不吸热的轻质表面、创造更多自然空间，以及采用智慧城市解决方案和绿色技术。
利用冷却表面技术为城市降温
典型的城市表面最多能反射 20% 的阳光，其余的阳光会被吸收并加热表面和周围环境。而带有反射涂层的材料至少能反射 50% 的阳光。这就大大降低了温度。由于采用了冷表面涂层技术，建筑物和路面吸收的热量大大减少。
智能服务联盟（Smart Services Coalition）报告称，对巴尔的摩全市范围内的智能表面项目进行分析后发现，该项目可使城市降温5 华氏度。该项目的成功促使美国其他城市参与为期三年的城市降温计划。亚特兰大、新奥尔良、达拉斯、波士顿和南卡罗来纳州的哥伦比亚都签署了智能地面城市计划。
对抗城市热量的智能表面
降低城市空气温度的智能表面可包括天然植被和反光材料。大多数应对城市高温的城市都会综合使用这些方法。
- 凉爽屋顶--高反射油漆和涂料可反射阳光，降低城市温度和能源成本
- 反光路面- 高反光材料可反射阳光，降低城市温度
- 绿色屋顶- 在屋顶上种植植被可降低城市温度，同时减少径流和空气污染
- 树木和花园--城市森林和绿道在降低气温的同时还能过滤空气污染物
- 固碳混凝土- 这种特殊的混凝土具有更高的反射率，可降低空气温度
绿地和植树
城市可以采取的最积极主动的措施之一就是尽可能多地进行绿化。这包括在城市规划中设计绿地、花园、草坪和树木。当市民可以沿着绿色通道步行、骑自行车或摩托车上班或前往其他目的地时，就会减少造成拥堵的车辆数量。同样重要的是，这些绿色植物还具有降温作用。
如今，许多城市都在围绕城市花园进行创新，包括垂直花园、屋顶花园和社区花园，帮助城市居民参与支持更绿色的城市。
世界各地的智能地面和绿色空间
让我们来看看全球各城市正在实施的一些城市热量管理举措。
美国加利福尼亚州洛杉矶
洛杉矶是美国人口最稠密的城市，也存在城市热问题。该市 40% 的面积被吸热路面所覆盖。如果洛杉矶能在 2025 年前将城市热岛效应降低 1.7 华氏度，将会怎样？该市制定了一项计划，通过在屋顶和道路上铺设清凉表面来解决这一问题。清凉表面铺设项目为 20,000 个屋顶进行了涂层。结果如何？该市的地表温度降低了近 10 华氏度。
西班牙塞维利亚
全球各地的城市都发现城市热浪是一大威胁。作为欧洲最热的城市之一，西班牙塞维利亚甚至为其热浪命名。为了降低气温，塞维利亚市长制定了一项 "绿荫政策"。塞维利亚在全国种植了 5000 棵树，并安装了遮阳篷。在植树的同时，塞维利亚还投资于凉爽表面的建筑材料。换句话说，塞维利亚采用了多种热适应策略。
荷兰鹿特丹
在荷兰鹿特丹，市政官员计划在1 000 万平方英尺的屋顶上覆盖植被，以消除城市热量。绿色屋顶还有助于吸收多余的雨水，减少空气污染，增加生物多样性。
哥伦比亚麦德林
哥伦比亚第二大城市麦德林沿 18 条道路和 12 条水道修建了城市绿道。这些绿道将公园与城市的其他部分连接起来。这个树木茂密的城市网络使气温降低了 5.5 华氏度。
树木、清凉表面涂层和绿色屋顶都具有独特的减热特性。但是，增加IoT 热量传感器可以支持更广泛的气候倡议。例如，热传感器有助于跟踪和预测更大范围和更长时间内的温度。配合人工智能，IoT 系统可以预测城市热事件并向市民发送警报。这就是为什么我们在考虑城市热问题时不能不考虑IoT 的原因之一。
英国伦敦
伦敦是世界上最智能的城市之一。伦敦也是世界上最极端的城市热岛之一。例如，基尔伯恩和南汉普斯特德地区的气温比附近的摄政公园高出 7 摄氏度。原因何在？摄政公园有更多的植被。伦敦市长与奥雅纳合作开展反光和光伏板屋顶改造项目也就不足为奇了。但作为一个智能城市，智能地面解决方案还必须包括监控系统。IoT 系统利用热传感器远程跟踪和管理各种减热和可再生技术。
伦敦市以创新的方式利用IoT 来抵消气候变化。例如，在伊丽莎白女王奥林匹克公园，一系列支持IoT 的创新措施完全依靠清洁能源。公园内铺设了可产生能源的人行道、微气候传感器、空气质量传感器、太阳能垃圾桶、电动汽车充电站，甚至还有可再生能源驱动的智能照明。
利用IoT 寻找城市热量
全球各地的智能城市都将IoT 整合到市政运营中，以跟踪情况。但城市热量如何呢？麻省理工学院的 "城市扫描仪"（City Scanner）项目在垃圾车上安装了多种类型的环境传感器，其中包括热传感器。当垃圾车隆隆驶过街道时，传感器会不断检测周围区域的温度和湿度变化。近乎实时的数据地图可以帮助操作员发现马萨诸塞州剑桥市内人为造成的热量和城市热岛。
测量表面温度
在监测热岛的各种温度方面，有许多工具和技术在发挥作用。例如，红外测温仪或热像仪可以测量表面温度。红外测温仪使用透镜将表面的红外光聚焦到探测器上。当红外辐射照射到探测器上时，会被吸收为热量。探测器输出比例电压，并以温度数据的形式传输。这些类型的热传感器可以与检测空气中热量水平的温度传感器结合使用，以便最准确地查看热岛情况。
无论是捕捉智能屋顶反照率还是预测城市热岛，IoT 网络都能支持网络边缘的数据收集、边缘计算和高效数据传输。专为最恶劣环境设计的稳健、安全的无线网络扩展了我们管理城市热量的能力。集成的IoT 网络支持从热量表和热传感器无人机到手持式热指数表以及嵌入路面和灯杆的传感器等一切设备。
IoT 通过网络，可以实时收集和管理有关城市供热区域的数据。然后，市政当局可以利用这些IoT 数据，就缓解城市热量问题做出更好的决策。收集超本地环境数据意味着受影响地区的居民可以收到高温警报和其他主动信息。
IoT 技术和绿色科技如何支持更酷的城市
IoT 是帮助城市降温计划的主要贡献者。这包括从比老式城市照明技术能耗更低、产生的热量更少的智能城市照明，到太阳能、水和能源管理、智能建筑、智能计量等方面的创新，以及可优化路线和减少燃油车辆行驶时间的增强型废物管理系统IoT 。
在所有这些绿色科技和智慧城市技术的背后，是IoT 连接--包括热传感器和无线通信设备，如传感器网关、嵌入式通信模块和传输数据的蜂窝路由器。此外，边缘计算和远程监控与管理工具也使这些设备能够快速有效地提供可操作的见解。所有这些方法的结合将有助于大幅降低城市温度。
与 Digi 合作
IoT 技术是全球智能城市的核心。随着城市热岛的蔓延，城市需要值得信赖的IoT 合作伙伴来跟踪和管理降温措施。这就是 Digi 可以提供的帮助。
35 年来，Digi 已为众多行业设计并实施了IoT 连接解决方案。我们创造了可扩展的远程蜂窝连接解决方案、嵌入式通信解决方案和基础设施管理解决方案 ，帮助智能城市应对城市热问题。与 Digi 合作。成为世界上最智能、最酷的城市。
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