«Сбор дождевой воды с крыш и ее продуманное использование для охлаждения может стать эффективным способом снизить энергопотребление и температуру в городах».
Дождевая вода, собираемая на крышах, может стать секретным оружием в борьбе с экстремальной жарой после того, как Европа пережила палящее лето.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Новое исследование Университета Манчестера в Великобритании описывает модель системы, которая накапливает дождевую воду, собираемую с крыш, и в жаркую погоду автоматически распыляет её на здания во время знойной погоды.
Исследование, опубликованное в научном журнале Earth’s Future (источник на английском языке), показало, что более прохладные крыши передают в здания меньше тепла, снижая потребность в кондиционировании воздуха и, соответственно, сокращая энергопотребление, обычно необходимое для охлаждения.
Меньше кондиционеров также означает меньше избыточного тепла, выбрасываемого в городскую среду. Исследователи отмечают, что вместе эти эффекты могут помочь снижать температуру в городах, сокращать число дней с волнами жары и уменьшать интенсивность экстремальных тепловых событий.
Крыши могут стать элементом «стратегического охлаждения» городов
Исследование, в котором на примере рассматривался Токио, показывает, что момент включения распылителей — например, когда температура крыши достигает определённого значения, — оказывает большее влияние, чем размер резервуара или количество подаваемой воды.
Также оказалось, что больше — не всегда значит лучше. Очень большие резервуары давали лишь «умеренные дополнительные сокращения» энергопотребления и экстремальной жары, а подача дополнительной воды не всегда приводила к усилению охлаждения, поскольку часть её оставалась на крыше вместо того, чтобы испаряться.
«Города по всему миру сталкиваются с растущими вызовами из‑за экстремальной жары», — говорит ведущий автор исследования, доктор Чжунхуа Чжэн из Университета Манчестера.
«Кондиционеры могут помочь людям чувствовать себя в безопасности и комфортно, но они также потребляют большие объёмы энергии и выделяют дополнительное тепло в городскую среду. Наше исследование показывает, что сбор дождевой воды с крыш и её целенаправленное использование для охлаждения могут стать практичным способом снизить как потребление энергии, так и температуру в городах».
Доктор Чжэн добавляет, что преимущества использования дождевой воды, собираемой на крышах, становятся «ещё более значительными в более жаркие годы», что говорит о том, что по мере дальнейшего потепления климата этот подход будет приобретать всё большее значение.
Исследование может помочь местным властям и городским планировщикам оценить, как системы охлаждения на основе дождевой воды могут работать в их регионах с учётом таких практических факторов, как стоимость и доступность воды.
«Резервуар для дождевой воды даёт дополнительный сопутствующий эффект в виде снижения экстремального городского стока», — говорит аспирант Университета Манчестера Цзюньцзе Юй.
«Этот подход иллюстрирует “природное решение природных проблем”, когда дождевая вода используется как естественный ресурс для смягчения как теплового стресса, так и гидрологических экстремумов».
Почему кондиционеры — не лучший способ бороться с экстремальной жарой
Международное энергетическое агентство (IEA (источник на английском языке)) оценивает, что в 2022 году на охлаждение помещений — в основном с помощью кондиционеров, но также и вентиляторов — пришлось около 2 100 тераватт-часов (ТВт·ч) электроэнергии. Это примерно семь процентов мирового потребления электроэнергии в том году.
Эксперты предупреждают, что количество кондиционеров может утроиться в ближайшие три десятилетия и достигнуть ошеломляющих 5,5 миллиарда установок по мере того, как экстремальная жара становится «новой нормой».
Это вызывает опасения, что растущий спрос создаст дополнительную нагрузку на и без того испытывающую сложности энергосистему Европы и приведёт к резкому росту выбросов.
Хотя теоретически кондиционеры можно питать от чистых источников энергии, таких как солнечная энергетика, по‑прежнему вызывают обеспокоенность хладагенты, такие как гидрофторуглероды и гидрохлорфторуглероды. Это мощные парниковые газы, которые удерживают в атмосфере в тысячи раз больше тепла, чем CO2.
ЕС и Великобритания поэтапно отказываются от фторсодержащих газов в пользу природных хладагентов, таких как углеводороды (например, пропан) и CO2, которые наносят климату значительно меньший ущерб, однако воспламеняемость пропана усложняет установку таких систем.
Кроме того, сам процесс отвода тепла из помещения и выброса его наружу способствует формированию эффекта городского теплового острова. В этом случае тепло застревает между высокими зданиями и поглощается большим количеством асфальта и бетона в городах, а затем снова выделяется в воздух.
Именно поэтому крупные города, как правило, испытывают более сильный тепловой стресс и более высокие максимальные температуры, чем расположенные рядом сельские районы.
Как «прохладные крыши» могут помочь в борьбе с жаркими волнами
Исследование 2024 года, проведённое Университетским колледжем Лондона (UCL) и Университетом Эксетера, проанализировало охлаждающий эффект крыш, окрашенных в белый или другие отражающие цвета (так называемые «прохладные крыши»), на температуру воздуха в Лондоне в период с июня по август 2018 года.
В то время это было одно из самых жарких лета в истории города: средняя температура за эти три месяца достигла 19,2 °C — примерно на 1,6 °C выше среднего для этого времени года.
Авторы работы выяснили, что если бы прохладные крыши были широко установлены по всему Лондону, средняя температура в городе могла бы снизиться примерно на 0,8 °C.
«Если широко внедрить прохладные крыши, они могут существенно снизить температуру воздуха у поверхности в пределах города», — говорит ведущий автор исследования доктор Чарльз Симпсон из школы Bartlett по вопросам окружающей среды, энергетики и ресурсов UCL.
«Результирующий охлаждающий эффект по всему городу спасёт жизни и улучшит качество жизни жителей во всех городских районах».