Лето — это время солнечного света, но этим летом американцы столкнулись с избытком жары. Миллионы людей на юго-востоке недавно пережили волну экстремальной жары, когда индексы жары (температура, которую ощущает человек) достигали критических отметок.
По словам Джулиана Вана, профессора архитектурной инженерии в Пенсильванском государственном университете, такие тепловые явления не собираются прекращаться, и для их преодоления застройщикам и общественным организациям необходимо разработать новые стратегии, чтобы сохранять прохладу в домах летом.
Ван является главным исследователем проекта, цель которого — разработать и усовершенствовать устойчивость жилых домов к волнам жары. При поддержке гранта в размере 1 миллиона долларов на три года Ван и его команда работают с общественными организациями над созданием системы, которая объединяет данные об окружающей среде в реальном времени, цифровую съёмку и методы машинного обучения для определения уязвимостей, из-за которых жители и их дома подвергаются риску во время экстремальных погодных явлений, таких как волны жары.
В интервью Ван объяснил, как термостойкость жилья выходит за рамки простого охлаждения жителей, но также улучшает устойчивость, адаптацию к климату и общее состояние здоровья общества.
Волны жары случаются всё чаще, длятся дольше и становятся сильнее. Во многих старых или плохо изолированных домах температура в помещении может опасно повышаться. Это угрожает здоровью жителей, особенно пожилых людей и детей, но также выявляет пробелы в жилищной инфраструктуре, которая не была рассчитана на современные климатические условия.
Филадельфия, место нашего полевого тестирования, является хорошим примером — её жилищный фонд и системы исторически были рассчитаны на холодный климат, а не на экстремальную жару. Теперь город регулярно сталкивается с чрезвычайными ситуациями, связанными с волнами жары, и запустил несколько программ, чтобы помочь жителям справиться с ними. Города по всей стране сейчас оказались в похожей ситуации, что подчёркивает острую необходимость в решениях жилищных проблем, которые учитывают растущие летние риски.
Традиционные способы повышения термостойкости в масштабе, такие как модернизация изоляции, установка штормовых окон, герметизация воздуха или охлаждение кровли, могут снизить жару в помещениях, но обычно применяются ко всем домам одинаково или по простым правилам, основанным на возрасте или типе дома. Такой подход часто не учитывает уникальные уязвимости каждого дома.
Опираясь на наши предыдущие исследования, наша команда разрабатывает более точный и экономически эффективный метод, который позволяет получить представление о каждом доме, оставаясь при этом масштабируемым до уровня сообщества или даже города.
Вместо того чтобы полагаться на трудоёмкие проверки или дорогостоящие приборы, мы тестируем, как носимые датчики могут фиксировать как личные реакции жителей на жару, так и физическую уязвимость их домов к внешнему тепловому стрессу. Используя передовые вычислительные модели, мы можем проанализировать всего пару недель данных с носимых датчиков, чтобы предсказать, как жители и их дома будут реагировать на волны жары.
Эти сведения могут помочь определить наиболее эффективные и доступные улучшения, такие как установка специальных оконных плёнок, покрытий для наружных стен или герметизация, адаптированные к конкретным слабостям каждого дома.
Эти сведения также полезны для лиц, принимающих решения на уровне сообществ и городов, которые должны рекомендовать общие улучшения, не имея при этом информации о конкретных домах, необходимой для принятия решений. Ключевая цель нашего проекта — связать особенности отдельных домов с более широкой проблемой термостойкости и готовности, чтобы как жители, так и лица, принимающие решения, могли принимать более взвешенные и целенаправленные меры.
Простые шаги могут значительно снизить приток тепла в помещение и сделать дома более безопасными во время волн жары, например, заделать утечки воздуха вокруг окон и дверей, установить затенение или светоотражающие плёнки, улучшить изоляцию или использовать светлые покрытия для кровли. Это не только защищает жителей во время волн жары, но также может снизить долгосрочные расходы на электроэнергию за счёт снижения потребности в охлаждении, а в некоторых случаях и в отоплении.
«Недостаточность оболочки» относится к частям внешней оболочки дома — стенам, окнам, крыше или герметизации воздуха, — которые работают хуже, чем мы обычно видим в аналогичных домах того же размера и местоположения. Однако не все недостатки напрямую связаны с термостойкостью или соответствуют целям повышения термостойкости. Трещина в наружной стене может быть недостатком, если она создаёт утечки воздуха или участки, через которые тепло может проникнуть в здание, но только если эта трещина приводит к заметному влиянию на термостойкость дома.
Недостаточно сделать дома более устойчивыми к волнам жары, если сами исправления усугубят проблему выбросов углекислого газа. Учёт этого компромисса также является основной целью нашего параллельного исследования, которое стремится сбалансировать краткосрочную термостойкость и долгосрочную устойчивость при модернизации домов с улучшениями термостойкости. Наша цель — определить решения, которые повысят устойчивость дома к жаре, одновременно сокращая потребление энергии и выбросы парниковых газов.
Среди участников проекта Джулиана Вана — Диана Бериш, доцент кафедры исследований в Колледже медсестёр Пенсильванского государственного университета; Эмили Лукас, директор по жилищным программам в Philadelphia Energy Authority; Эндрю Ниемынски, менеджер программы Built To Last в Philadelphia Energy Authority; Маркейс Когделл, руководитель проекта по жилищному строительству и городскому развитию в Energy Coordinating Agency of Philadelphia; и Джульет Талиаферро, менеджер программы в Energy Coordinating Agency of Philadelphia.
Предоставлено:
[Пенсильванский государственный университет](https://phys.org/partners/pennsylvania-state-university/)