Jihui Yuan (assistente professore, Dipartimento di Architettura e Ingegneria Civile, Toyohashi University of Technology) ha proposto un modello numerico a perline per prevedere il rapporto di riflessione dall'alto verso il basso del materiale retroriflettente (RR) delle perline di vetro destinato alla mitigazione dell'isola di calore urbana (UHI) e alla riduzione del consumo di energia. Ha rivelato che la retroriflettività del materiale RR con perline di vetro aumenta gradualmente dalla mattina a mezzogiorno, in quel momento inizia a diminuire gradualmente. Questi risultati contribuiranno alla ricerca esistente sull'assorbimento o sulla riflessione della radiazione solare per migliorare le condizioni termiche e di illuminazione urbane, e per ridurre il consumo energetico dell'edificio.

Sono state ampiamente implementate varie misure per la mitigazione dell'UHI e la riduzione del consumo energetico dell'edificio. Ulteriore, la riflettività solare della pavimentazione circostante e delle superfici delle pareti esterne di un edificio sono considerati fattori importanti che influenzano il carico di condizionamento dell'edificio, che è direttamente correlato al suo consumo energetico. Tetti rivestiti con materiali ad alta riflessione diffusa (DHR) (ad es. vernici altamente riflettenti) possono riflettere la radiazione solare verso il cielo se non ci sono edifici alti nelle vicinanze. Però, se ci sono edifici alti nelle vicinanze, gran parte della radiazione solare si rifletterà sugli edifici e sulle strade vicini, dove sarà assorbito per esacerbare il fenomeno UHI. Così, sebbene i materiali DHR siano ampiamente applicati alle facciate degli edifici, I materiali RR sono stati consigliati in sostituzione per mitigare il fenomeno UHI e ridurre il consumo energetico dell'edificio.

Però, I materiali RR sono ancora in fase di ricerca e sviluppo e non sono stati utilizzati praticamente. La maggior parte delle ricerche indica che quando gli angoli di incidenza della luce solare diventano molto grandi, la capacità RR è ridotta in modo critico, e la riflettività solare verso il basso, come la riflettività speculare, aumenta. Inoltre, la radiazione solare verso il basso dalle facciate degli edifici non solo ha un impatto negativo sui pedoni, ma riscalda anche l'ambiente urbano attraverso il calore assorbito dalla superficie del suolo; così, la radiazione solare verso il basso è considerata un importante contributo al fenomeno UHI. Perciò, in considerazione di quanto un cambiamento nell'angolo di incidenza può influenzare la capacità RR e la riflettività solare verso il basso dei materiali RR, è necessaria una previsione completa.

Così, Assistant Professor Jihui Yuan presso il Dipartimento di Architettura e Ingegneria Civile della Toyohashi University of Technology, in collaborazione con i ricercatori dell'Università della città di Osaka, ha proposto un modello numerico di perline di vetro per prevedere il rapporto di riflessione dall'alto verso il basso dei materiali RR di tipo a perle di vetro. I risultati di questo studio sono stati pubblicati online in anticipo sulla rivista Elsevier Clima urbano a marzo 2021.

Come menzionato in precedenza, per comprendere meglio il principio di riflessione dei materiali RR a perle di vetro, è stato sviluppato e simulato un modello numerico con perle di vetro. La simulazione è stata eseguita per valutare la riflessione della luce solare del materiale RR del tipo a perle di vetro analizzando la retroriflettività e il rapporto di riflessione dall'alto verso il basso delle perle di vetro.

Il lavoro futuro si concentrerà sull'esplorazione di metodi per sopprimere la luce che riflette verso il basso e sul tentativo di sviluppare i materiali RR che possano ridurla al minimo. Il lavoro futuro si concentrerà anche sullo sviluppo di modelli più accurati per la valutazione delle proprietà RR dei materiali RR, e sull'esecuzione di misurazioni ottiche effettive dei materiali RR.

Se possiamo prevedere le caratteristiche di riflessione direzionale dei materiali RR applicati alle facciate degli edifici, come il rapporto di riflessione dall'alto verso il basso, quindi potremmo applicare questi materiali RR alle superfici esterne in diverse direzioni per ottimizzare l'assorbimento o la riflessione della radiazione solare; ciò migliorerebbe in definitiva le condizioni termiche e di illuminazione urbane, e riducendo il consumo di energia.