5 мин. чтения
10/1/2023 5:10:01 AM

Может ли материал крыши охладить воздух и снизить спрос на энергию?

Article Preview Image Кредит: Национальная лаборатория аргонов

Бетонные тротуары, черные асфальтовые улицы, трафик, кирпичные и стальные здания. Эти общие городские элементы могут сохранять тепло и повысить температуру в явлении, называемом эффектом городского островного тепла.

При все более и более потеплении в течение летних месяцев городские города, такие как Чикаго, должны вооружать лиц, принимающих решения и сообщества с информацией о стратегиях, чтобы помочь их жителям прохладными.Одна стратегия включает в себя то, что все здания уже имеют: крыша.Некоторые кровельные материалы могут помочь охладить окружающий внешний воздух и уменьшить потребность в кондиционере (AC).

Чтобы понять, как климат влияет на городские общины, исследователи из национальной лаборатории Министерства энергетики США (Министерство энергетики) изучили три различных типа стратегий кровельных слоев и их влияние на температуру в ближней поверхности и спрос на энергию охлаждения посредством регионального моделирования в столичном районе Чикаго.Полем

«Мы решили запустить нашу модель во время события тепловой волны - где температура пересекает 95 -й процентиль, наблюдаемый в городе в течение трех дней подряд - в отличие от средних летних температур, чтобы мы могли максимизировать потенциальные выгоды», - сказал Рао Котамарти, научный директорЦентр устойчивости к климату и науки о принятии решений (CCRDS) и автор исследования.

Команда управляла региональной климатической моделью, имитирующей зону метро Чикаго и три типа крыш: прохладные (окрашенные в тепло, рефляционный белый), зеленая (растительность) и солнечные батареи.

Они обнаружили, что три типа крыш снижали температуру ближней поверхности и потребность в потреблении AC в дневное время, когда температура воздуха является самой высокой.Прохладные крыши снизили температуру ближней поверхности на 1,5 градуса по Цельсию, а затем 1,2 градуса на зеленые крыши и 0,6 градуса для крыш солнечных панелей по всему чикагскому району.

Поскольку все стратегии кровли предлагают эффекты охлаждения, они снижают потребление переменного тока.Прохладные крыши уменьшили потребление энергии переменного тока больше всего, за которыми следуют зеленые крыши и солнечные панель.Было показано, что спрос на энергию уменьшается на 16,6%, 14,0%и 7,6%, когда развернуты прохладные крыши, зеленые крыши и солнечные панели.

В целом, крупномасштабное развертывание прохладных крыш показало наилучший потенциал для эффектов охлаждения и экономии энергии охлаждения.Они стоят меньше, чем две другие технологии, и они не требуют дополнительной воды.Тем не менее, они не помогают в управлении нагрузками ливневых вод, поскольку зеленые крыши могут сделать.Заинтересованные стороны могут использовать результаты исследования для информирования подходов к устойчивому развитию, более низкого потребления в летнем времени охлаждения и помочь минимизировать выбросы парниковых газов в долгосрочной перспективе в регионе Чикаго.

Эта работа была проведена в рамках общественных исследований по климату и городской науке (Crocus) городской комплексной лаборатории.Crocus возглавляет Аргорон в партнерстве с академическими и общественными организациями и чемпионами гражданской и промышленности.Сосредоточенный на Чикагском регионе, Crocus изучает городское изменение климата и его последствия для экологической справедливости.

Результаты этого базового исследования помогут Crocus Communities планировать и проверить варианты смягчения последствий.Исследователи будут тесно сотрудничать с общественными организациями и членами Crocus.

«Разница в стоимости между крышами составляет приблизительно три из трех», - сказал Котамарти, который также является научным директором Crocus.«Какой вариант наиболее экономически эффективен, чтобы получить максимальную выгоду? Если сообщество решает стратегию, мы можем посмотреть на модель и дать им фактический ответ».

И результаты являются хорошей отправной точкой для того, чего исследователи надеются достичь следующим, модель города и глобального масштаба для каждого из вариантов кровли.Но как вы включаете зеленую крышу в компьютерную модель?Во -первых, исследователи будут работать, чтобы лучше понять зеленые крыши, проводя измерения на уровне поверхности и здания, чтобы улучшить, как представлена зеленая крыша.

«У нас очень мало измерений для зеленых крыш», - сказал Котамарти.«Нам нужно измерить, сколько энергии проходит, сколько выходит и сколько воды она нуждается и как быстро она ее сохраняет. Нам нужны эти измерения, чтобы дать нам полное понимание процесса, чтобы мы могли уточнить вычисления и модели.”

Исследователи будут измерять крыши Crocus Partners по всему городу.Например, в северо -восточном университете штата Иллинойс есть оба типа крыши, в то время как в других партнерских зданиях есть солнечные батареи.

Наконец, исследователи хотят улучшить разрешение модели вплоть до шкалы улиц.Котамарти объяснил, что достижение этого поможет им увидеть разницу между домами и улицами, что важно, потому что это поможет ответить на такие вопросы, как, если дерево посажено, насколько оно охлаждает близлежащее здание и тротуар?

В исследовании команды использовались суперкомпьютирующие ресурсы на предприятии Argonne Leadership Computing (ALCF) и Национальном исследовании энергетических научных вычислительных компьютеров (NERC).ALCF и NERSC являются пользовательскими объектами Управления по науке DOE, расположенных в Аргоронне и национальной лаборатории Лоуренса Беркли, соответственно.

Больше информации: Haochen Tan et al. Влияние различных стратегий смягчения кровельных смягчений на ближнюю поверхность температуры и потребление энергии на столичном районе Чикаго во время тепловой волны, наука об общей среде (2022).Doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.160508

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Возобновляемая энергия, которая не наносит вреда природе? Это возможно

6/9/2024 · 5 мин. чтения

Возобновляемая энергия, которая не наносит вреда природе? Это возможно

Домашние солнечные системы в Южной Африке: бесплатное обслуживание и безопасность

6/8/2024 · 5 мин. чтения

Домашние солнечные системы в Южной Африке: бесплатное обслуживание и безопасность