Летняя жара становится серьезным испытанием для городов, а привычный способ спасения от нее — кондиционер — одновременно увеличивает нагрузку на энергосистему и способствует нагреву городской среды. Ученые предлагают обратить внимание на неожиданно простой ресурс — дождевую воду. Исследователи Манчестерского университета смоделировали систему, в которой вода, собранная с крыш во время дождей, хранится в специальных резервуарах, а затем используется для охлаждения зданий в самые жаркие периоды. Результаты работы опубликованы в научном журнале Earth’s Future.
Как дождевая вода помогает бороться с жарой
Принцип технологии довольно прост: во время сильной жары собранную дождевую воду автоматически распыляют на поверхность крыши. Вода испаряется, забирая часть тепла, благодаря чему кровля становится прохладнее.
Холодная крыша передает меньше тепла внутрь здания. В результате помещения медленнее нагреваются, а кондиционеру приходится работать меньше. Это позволяет одновременно сократить расход электроэнергии и количество дополнительного тепла, которое кондиционеры выбрасывают наружу.
Иллюстрация: rsute.ru
Именно такой подход ученые называют стратегическим охлаждением. Как пишет издание Rsute.ru, особенно интересным он может оказаться для крупных городов, где высокая плотность застройки усиливает воздействие жары.
Важен не объем воды, а правильный момент
В качестве модели исследователи рассматривали Токио. Одним из главных выводов стало то, что эффективность системы зависит не только от количества накопленной воды.
Большое значение имеет момент включения распылителей. Например, система может начинать охлаждение, когда температура крыши достигает определенного значения.
При этом увеличение резервуара или расхода воды не всегда дает пропорциональный результат. Часть жидкости может просто оставаться на поверхности крыши, вместо того чтобы быстро испаряться и забирать тепло.
Таким образом, грамотно настроенная система способна оказаться эффективнее, чем простое увеличение запасов дождевой воды.
Почему кондиционеры усиливают проблему жары
Кондиционер действительно помогает пережить экстремально высокую температуру, однако у этого способа есть обратная сторона.
По оценке Международного энергетического агентства, охлаждение помещений в 2022 году потребило около 2100 ТВт·ч электроэнергии — примерно 7% мирового производства электричества.
По мере потепления климата потребность в охлаждении будет расти. Это означает дополнительную нагрузку на энергосистемы, особенно в периоды продолжительных волн жары, когда миллионы кондиционеров работают одновременно.
Кроме того, кондиционер переносит тепло из помещения наружу. В густо застроенном городе это становится частью проблемы так называемого городского острова тепла: бетон, асфальт и здания накапливают энергию, а затем отдают ее окружающему воздуху.
Дождевая вода может решать сразу две задачи
У предлагаемой технологии есть еще одно преимущество. Резервуары, в которых хранится дождевая вода, одновременно способны уменьшать объем поверхностного стока во время сильных осадков.
Получается своеобразная система двойного назначения: вода, которая в обычных условиях быстро стекает с крыш и перегружает городскую ливневую инфраструктуру, сохраняется для последующего использования в жаркие дни.
Иллюстрация: rsute.ru
Ученые отмечают, что польза такого подхода может становиться заметнее в особенно жаркие годы. Чем выше температура, тем актуальнее становятся технологии, позволяющие одновременно снижать потребление энергии и смягчать городской перегрев.
Что еще помогает охлаждать города
Дождевая вода — не единственный способ снизить температуру в городской среде. Еще один вариант — так называемые прохладные крыши. Их покрывают белыми или другими отражающими материалами, которые поглощают меньше солнечного излучения.
Исследование 2024 года, проведенное специалистами UCL и Университета Эксетера, показало, что широкое использование таких крыш могло бы снизить среднюю температуру воздуха в Лондоне примерно на 0,8 °C.
Особенно заметным эффект может быть во время продолжительных периодов жары, когда даже небольшое снижение температуры имеет значение для самочувствия людей.
Может ли технология появиться в обычных домах
Пока система с распылением дождевой воды остается предметом научного моделирования. Для ее реального внедрения необходимо учитывать стоимость оборудования, объем осадков в конкретном регионе, особенности крыш, качество собранной воды и необходимость ее хранения.
Однако сама идея выглядит перспективно. Она объединяет сразу несколько направлений адаптации к изменению климата: сбор дождевой воды, снижение энергопотребления, охлаждение зданий и уменьшение нагрузки на городскую инфраструктуру.
Возможно, в будущем крыша будет не просто защищать дом от осадков и солнца, а станет частью его собственной системы климатического контроля. И тогда вода, собранная во время дождя, сможет пригодиться именно в тот момент, когда жара станет особенно сильной.