Любой, кто жил или работал в старых зданиях, знает, что их системы отопления и охлаждения не могут сравниться по эффективности, изоляции и надежности с системами в новых зданиях. Но причуды систем климат-контроля в старых зданиях - это не просто сезонные неприятности - они могут определить будущее использования энергии в городах в условиях потепления климата.
С более высокими температурами как летом, так и зимой нам потребуется меньше природного газа для обогрева зданий и больше электроэнергии для их охлаждения, но каков баланс между этими двумя эффектами? Исследователи из Университета Юты, в том числе Дэниел Мендоза, доцент кафедры атмосферных наук и приглашенный доцент кафедры городского и городского планирования, использовали гиперлокализованные климатические модели и прогнозы зданий, чтобы выяснить это. Они пишут, что ответ заключается в том, что энергопотребление зданий в будущем сильно различается в зависимости от климатического сценария, и что местная строительная политика сейчас может оказать большое влияние на энергопотребление в будущем.
Моделирование будущего
Климатические модели бывают разных масштабов, от глобального до гиперлокального. Для целей данного исследования Мендоса и его коллеги выбрали гиперлокальную модель, ориентированную на округ Солт-Лейк-Сити, который включает Солт-Лейк-Сити и его пригороды.
«Использование выходных результатов локальной климатической модели имеет решающее значение, поскольку климатические условия являются очень важной входной переменной в моделях энергопотребления зданий», - говорит Мендоса. «Эти условия определяют, сколько энергии потребуется для отопления и охлаждения, которые составляют большую часть энергетического бюджета здания».
Затем команда построила модель того, как изменения температуры воздуха повлияют на энергопотребление зданий. Они включали пять типов коммерческих зданий, наиболее распространенных в округе: большие офисные здания, небольшие офисные здания, начальные школы, рестораны с полным спектром услуг и многоэтажные многоквартирные жилые дома. Некоторые здания моделировать оказалось сложнее, чем другие.
«Именно после того, как мы поняли, что рестораны представляют собой действительно сложную кондиционирующую среду, то есть у вас есть холодильник / морозильник рядом с духовкой, мы поняли, насколько сложно смоделировать требования HVAC для этих зданий», - Мендоса. говорит.
Они также рассмотрели энергетические стандарты здания, которые во многом определяются возрастом здания. Затем они составили возможный состав типов зданий, которые могут появиться в округе Солт-Лейк-Сити к 2040 году, на основе прогнозов регионального совета Wasatch Front..
«Мы ожидаем, что многоквартирные жилые дома будут самым быстрорастущим типом зданий для размещения нашего растущего населения», - говорит Мендоса. Прогнозы показывают, что жилые дома вырастут с чуть менее 20% коммерческой площади в 2012 году до почти 40% к 2040 году.
Меньше нагрева, больше охлаждения
Неудивительно, что среднегодовая температура в округе Солт-Лейк-Сити, как ожидается, вырастет на 1,6-4,3 °F (0,9-2,3 °C) к 2040 году, поэтому для отопления зимой потребуется меньше природного газа и больше. электричество потребуется для охлаждения летом.
Но исследователи обнаружили значительные различия в потреблении энергии в зависимости от типа здания. В прогнозе на 2040 год в малых и больших офисных зданиях потребление природного газа сократилось на 75% и 30% соответственно. По прогнозам, эти типы зданий составят четверть коммерческих зданий округа Солт-Лейк-Сити, поэтому сокращение будет значительным.
Но это компенсируется повышенным спросом на охлаждение - до 30% больше электроэнергии требуется школам и ресторанам и на 20% больше - многоэтажным квартирам и офисным зданиям, которые вместе составляют более половины всех коммерческих зданий.
Еще есть шанс выбрать
Мендоза признает, что прогнозы типов зданий не высечены на камне. «Ускоренный рост населения может изменить распределение типов зданий», - говорит он. «Более быстрое, чем ожидалось, потепление также может значительно изменить прогнозы». Мендоса говорит, что, учитывая ожидаемый спрос на электроэнергию для охлаждения, округ Солт-Лейк-Сити может выбрать производство этой электроэнергии из возобновляемых источников, сократив выбросы ископаемого топлива, лежащие в основе ожидаемого потепления.