實(shí)驗 | 我們的城市為什么越來(lái)越熱？

夏天天太熱，在陽(yáng)光下火辣辣的，大家一定會(huì )抱怨太陽(yáng)太猛。但你知道嗎？上海的夏天越來(lái)越熱不能怪太陽(yáng)，大城市自身散發(fā)的熱量可以高達來(lái)自太陽(yáng)輻射熱量的五分之二。

城市中心氣溫一般比周?chē)紖^高1℃左右，最高可達6℃以上，上海最高氣溫經(jīng)常逼近歷史最高點(diǎn)。7月15日上午10點(diǎn)，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(shí)際的體感溫度會(huì )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(zhù)電力電子實(shí)驗的溫度熱成像儀，沿著(zhù)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(lái)自于大樓和柏油馬路對太陽(yáng)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(fā)展，河流沿岸被建筑物覆蓋，遮擋住了空氣的流動(dòng)，加劇了城市內部的高溫化。

同時(shí)城市人口密集、商場(chǎng)飯店及車(chē)輛排熱、居民生活耗能的熱量，多管齊下，火上澆油。

城市“熱島病”，首先要歸罪于汽車(chē)，燃油汽車(chē)效率低下，發(fā)動(dòng)機最高效率在40%，能治這城市病的只有電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)的效率輕易可以做到70%-80%。

圖：純電動(dòng)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機前艙裝有電機驅動(dòng)器，但發(fā)熱小，溫度很低

圖：柴油大客車(chē)后置發(fā)動(dòng)機大片高溫源和電動(dòng)大客車(chē)清涼的后背

燃油汽車(chē)中的發(fā)動(dòng)機和水箱是熱源的主要部分，大客車(chē)的額定功率大約80千瓦，效率按40%計，發(fā)熱量高達58千瓦，熱量通過(guò)發(fā)動(dòng)機，水箱和廢氣排放到城市里，溫度在95度以上。電動(dòng)汽車(chē)最熱部分是電機驅動(dòng)器中的IGBT芯片，整輛公交車(chē)只需要3個(gè)EconoDUAL?3  IGBT模塊就可以推動(dòng)滿(mǎn)載的公交大客車(chē)，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(shí)，總的發(fā)熱功率小于1000瓦，芯片溫度不會(huì )超過(guò)80度，效率非常高。這樣的發(fā)熱量就相當于3位乘客跟著(zhù)后面跑的發(fā)熱量。

你知道EconoDUAL?3是電動(dòng)商用車(chē)首選的技術(shù)和產(chǎn)品嗎？上圖右側中每個(gè)發(fā)熱的芯片2平方厘米。

圖：徐家匯天橋俯瞰，綠牌車(chē)占比不小，柏油地面溫度高

值得慶幸的是，上海的公交車(chē)幾乎全部都電動(dòng)化了，站在天橋上觀(guān)察電動(dòng)轎車(chē)和電動(dòng)物流車(chē)占比也不小，為減小城市熱島效應做貢獻。

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(mèng)中心去拍空調熱成像照片。夢(mèng)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(lái)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(dòng)。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(dòng)算，人體發(fā)熱功率可以達到130瓦以上。今晚的夢(mèng)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(mèng)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(fā)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(zhì)量，我們需要消耗大量能源，產(chǎn)生大量的熱量，使城市得了“熱島病”。 我們人類(lèi)的出路在哪里呢？請看上篇： 功率半導體讓生活更美好 。