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监测工具如何帮助评估气候变化影响？
全球各地的研究仍在持续调查与气候变化相关的影响，并寻求创新解决方案来缓解这些影响。全球变暖导致的极端高温影响位居榜首。从芝加哥官员监测地下热量如何威胁建筑结构和基础设施，到加拿大记者使用无空调家庭中的温度数据记录仪调查城市高温对居住者的危害……HOBO数据记录仪一直处于研究前线。
案例一：住宅凉爽屋顶应用案例——白色涂料能否帮助房屋保持凉爽？
HOBO监测产品是奥克兰大学牵头开展的一项名副其实的“凉爽”研究的一部分。该大学的科学家团队正使用由HOBO传感器和数据记录仪组成的室内外监测系统，研究涂刷白色涂料的凉爽屋顶在缓解极端温度方面的效果——这些极端温度正影响着生活在地球上最热地区的弱势群体，包括撒哈拉以南非洲、墨西哥、印度以及南太平洋小岛纽埃。
研究气候变化如何对弱势群体造成不成比例的影响
根据该大学的P5研究，全球平均气温上升和极端高温正对数百万居住在恶劣住房条件下的人们的健康产生不利影响，这些住房条件使他们暴露在危险的室内高温中；心血管疾病、高血压和糖尿病的患病率更高，导致过早死亡。在布基纳法索的努纳（该研究的地点之一），夏季最高气温经常超过40°C（104°F）。这些人群不仅正经历气候变化导致的极端高温带来的一些最严重影响，而且他们也最难以获得或负担得起缓解高温的现代解决方案，如空调或更先进的建筑材料和隔热材料。在奥克兰大学开展研究之前，从未在这些“热点地区”进行过任何研究——这些地区的弱势群体受人为气候变化的影响最为严重——以确定可行且负担得起的热管理解决方案。
这可一点都不“凉爽”。
凉爽屋顶能否改善健康状况？
海德堡全球健康研究所的科学家启动了一项多阶段研究，测试和评估凉爽屋顶这一相当简单的热管理解决方案如何为热点地区的社区带来所需的变革浪潮。
“我们的长期研究目标是确定具有经证实的健康和环境效益的可行被动式住房技术，以减轻受高温影响社区的热应激负担。”——P5项目，“撒哈拉以南非洲气候变化与健康研究”
什么是凉爽屋顶？
那么，凉爽屋顶究竟是什么呢？传统上，世界上的屋顶都是深色的。在烈日的强烈照射下，深色屋顶的表面温度可能比实际环境温度高出100°F。这种热量放大的后果是什么？上述健康风险、因对冷却系统/空调的需求而增加的能源使用……这进一步加剧了城市和人口密集地区的“城市热岛效应”。这可真是一种连锁反应！
于是凉爽屋顶应运而生。作为多种不同的被动和主动热管理系统之一，凉爽屋顶正被用于城市和农村环境，通过吸收或反射热量来缓冲持续高温和阳光直射带来的热量强度：
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热管理系统的类型
屋顶太阳能电池板
太阳能电池板一直是吸收阳光并发电的极佳可持续能源解决方案，同时它们也非常适合屋顶的太阳能反射——这是屋顶冷却的两个重要因素之一。安装太阳能电池板还可以抵消空调和暖通空调系统所需的能源。
绿色屋顶
绿色屋顶——或称“植被屋顶”“生态屋顶”——的历史可追溯至新石器时代的洞穴屋顶和美索不达米亚的金字塔梯田，它通过防水膜和土壤在传统屋顶上种植植物，带来多种益处。这些屋顶不仅能提升美观度，还能提供冷却性能和能源效率（通过隔热和吸收太阳辐射）、缓解雨水径流，以及增加栖息地并减少城市环境中的热岛效应。点击此处了解更多关于凉爽屋顶的历史。
地面树木植被
在建筑物附近种植树木、灌木和其他植被可以创造阴凉，抵消建筑物以及道路和人行道等深色表面产生的多余热量。这在城市中吸收太阳辐射方面尤其有益。了解纽约市一家非营利组织如何在12个城市研究城市绿地的冷却效益以缓解气候变化带来的高温影响。
空调
许多家庭和建筑物依赖暖通空调系统或零售空调产品进行制冷，尽管其能源效率有所提高，但运行仍需大量电力，并且对世界上许多人来说可能成本过高或无法获得。空调系统还会产生热排放，这与热岛效应的加剧有关。
涂刷“凉爽屋顶”涂料
相较于深色屋顶材料或绿色屋顶，一种经济实惠的替代方案是简单地使用浅色涂料，有助于反射太阳辐射。还有许多专门的白色屋顶涂料材料具有更强的热反射性能。
白色涂料是有效的凉爽屋顶材料吗？
奥克兰团队正在研究涂刷白色涂料的屋顶如何缓解极端室内高温及其负面影响。对于这些弱势群体而言，凉爽屋顶可能是最经济实惠、最简单的热管理系统解决方案。
这项于去年夏天启动的凉爽屋顶研究将部署约1700台MX1100数据记录仪（用于测量温度和湿度）以及远程监测站。
凉爽屋顶研究是如何进行的？
该项目的研究最初在撒哈拉以南非洲启动，现已扩展到四个不同地点。研究团队正在进行一项家庭集群随机对照试验（cRCT），以确定凉爽屋顶对心率（作为生理压力的指标）以及室内温度、湿度、心血管疾病的发病率和死亡率、家庭能源消耗甚至社会经济效益的影响。
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[来源：非洲研究：P5概述：德国研究基金会（DFG）“撒哈拉以南非洲气候变化与健康”研究报告]
案例二：商业凉爽屋顶案例研究——两栋屋顶的对比
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作者：克里斯·沃克（Chris Walker），RoofPal Services LLC所有者，邮箱：chris@roofpal.com
在经历了18年的极端沙漠高温后，位于亚利桑那州斯科茨代尔的Nationwide®斯科茨代尔保险公司总部大楼的屋顶开始自然老化。维修人员近五年来一直在处理漏水问题，随后他们聘请了艾伦·史蒂文斯联合公司（Alan Stevens Associates, Inc.）来解决这一问题，并将其屋顶系统升级到21世纪水平。
原屋顶系统是压载式三元乙丙橡胶（EPDM），铺设在4英寸厚的R-20屋顶隔热层上，基层为混凝土屋顶甲板，上面覆盖着2英寸厚的河石。与当今亚利桑那州使用的现代耐热屋顶系统相比，这在结构完整性、维护成本和能源消耗方面正迅速成为重大隐患。
2008年12月，斯塔克韦瑟 roofing公司（Starkweather Roofing）安装的新凉爽屋顶系统包括3英寸厚的R-19 ISO板隔热层，用紧密贴合的屋顶胶粘剂粘在混凝土屋顶甲板上，顶部铺设自粘式Polyglass Eastoflex SAV基层卷材和PolyKool表层卷材。该屋顶系统能够承受亚利桑那州臭名昭著的极端温度以及夏季季风季节的快速温度变化。
PolyKool卷材为白色，具有反射表面（太阳能反射指数值为84），不仅符合所有当前和拟议的能源性能标准，还能承受持续的人员走动、积水以及建筑物冷却塔产生的残留化学物质。
有关这个大型项目的更多信息，请阅读2009年7/8月刊《西部屋顶杂志》（Western Roofing Magazine）上关于该项目的文章。
白色屋顶是否比非白色屋顶更凉爽、更节能？
应亚利桑那州凉爽屋顶委员会的要求，斯塔克韦瑟 roofing公司于2009年7月着手确定白色屋顶是否确实比非白色屋顶更凉爽、更节能。Nationwide®斯科茨代尔保险公司的屋顶是这项深入凉爽屋顶研究的理想选择。
2009年8月6日上午，斯塔克韦瑟 roofing公司的克里斯·沃克和舍姆·罗宾逊（Sherm Robison）将马萨诸塞州Onset计算机公司的HOBO数据记录仪直接安装在Nationwide®斯科茨代尔保险公司大楼以及同一企业园区内隔壁大楼（仍保留原压载式EPDM屋顶系统）的屋顶表面和低流量、无空调的楼梯间：这是一个完美的“前后对比”条件，因为结果将基于相同的天气条件，而不是同一栋楼不同年份的数据，后者可能会有许多不同变量对结果产生负面影响。
屋顶表面的温度传感器固定在每个现有屋顶系统使用的确切材料下方，以避免阳光直射影响读数，并准确测量每栋建筑的表面温度。放置在无空调楼梯间的温度传感器固定在距屋顶 hatch三英尺处，并直接固定在混凝土屋顶甲板上，以测量屋顶系统的能源效率（换句话说，它们测量通过混凝土甲板传递到建筑物内部的热量）。
传感器从8月6日至9月4日，每天24小时，每小时测量两栋建筑物的屋顶表面和楼梯间温度。同时还获取了同一时间段内斯科茨代尔的官方温度数据。在数据收集期间，斯科茨代尔主要是炎热晴朗的天气，其间夹杂着几场季风风暴，这为测试提供了近乎完美的条件。
这项研究的条件被认为近乎完美，原因有多个。首先，它涉及并排的几乎相同的建筑物。其次，一栋建筑物有旧屋顶系统，另一栋有新的凉爽屋顶系统——因此可以在同一时间、相同条件下进行前后对比分析。最后，混凝土甲板在亚利桑那州并不典型（胶合板甲板更为常见）。如果数据证明这种结构的建筑物在能源效率方面有任何显著提高，那么可以肯定的是，在亚利桑那州典型屋顶结构的建筑物中，效果会更好。
我们的分析与结论
结论一：白色屋顶减少热冲击
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| 图1.1 – 内部楼梯间（SW）温度的平均变化率 |
首先引起我们注意的是热冲击的显著减少，这是PolyKool屋顶更稳定的表面温度和建筑物内部温度直接导致的结果。
通过减缓屋顶表面温度的变化速率（升温和降温）来最大限度地减少热冲击，这反过来几乎消除了建筑物内部的温度变化速率。减少热冲击的另一种方法是使用强度更高、导热性更好且热膨胀系数更低的材料——但这种方法成本更高，且不能保证同样良好的效果。
EPDM屋顶建筑物内部的温度变化速率在预期之中——升温快，降温更快。但更令人惊讶的是，PolyKool屋顶建筑物内部的温度是如此稳定。EPDM楼梯间的温度变化幅度是PolyKool楼梯间的3.75倍。事实上，PolyKool楼梯间的温度变化非常小，我们由此推测内部热冲击可能被完全消除，并且维持恒定的内部温度也容易得多：
请注意，在晚上10:00至早上6:00之间，建筑物内部温度非常相似，但EPDM建筑物始终比PolyKool建筑物热。早上8:00，EPDM建筑物开始急剧升温，而PolyKool建筑物几乎没有变化。之后，在下午5:00至8:00之间，EPDM建筑物降温速度甚至比升温速度更快——而PolyKool建筑物再次保持恒定的内部温度。
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| 图1.2 – 平均内部温度与平均外部温度对比 |
图1.2展示了内部温度如何随外部温度变化而变化。请注意，PolyKool建筑物全天几乎保持不变，而EPDM建筑物则波动剧烈。PolyKool建筑物内部从一天中最热到最冷时段的平均温度范围仅为1.94度。相反，EPDM建筑物在24小时内的内部温度范围通常为7.67度。对于像这样两栋大型建筑物来说，近8度的温差在为建筑物租户维持恒定温度所需的额外能源方面意义重大。
结论二：白色屋顶提高能源效率
在亚利桑那州斯科茨代尔一个典型的炎热八月天里，白色屋顶比非白色屋顶平均凉爽4.62%（更节能）。在一天中建筑物内部最热的时刻（下午5:00），白色屋顶比非白色屋顶凉爽8.49%（更节能）。在内部温度上升最快的上午7:00至下午5:00期间，白色屋顶比非白色屋顶凉爽6.97%（更节能）。
基于此数据，我们推测，假设所有其他条件保持不变，安装PolyKool屋顶的建筑物在八月的千瓦耗电量应比上一年（当时使用压载式EPDM屋顶）减少约7.00%或更多。
2008年8月，位于亚利桑那州斯科茨代尔的Nationwide®斯科茨代尔保险公司总部大楼消耗了719,000千瓦的电力。据维修主管克里斯·彼得森（Chris Peterson）称，2008年至2009年期间，所有其他条件。