Учёные ставят под сомнение метрику «градусо-дней охлаждения»
Ученые из Гавайского университета предложили новый метод расчета нагрузки на системы кондиционирования
🇺🇸 США: Исследователи из Университета Гавайев в Маноа (University of Hawaiʻi at Mānoa) опубликовали в журнале Nature Communications работу, ставящую под сомнение точность традиционного показателя «охлаждающих градусо-дней» (cooling degree days). Ученые утверждают, что текущий метод оценки энергопотребления систем кондиционирования и холодильного оборудования содержит систематические ошибки, так как учитывает только температуру воздуха, игнорируя влияние влажности.
Традиционный подход предполагает, что каждый градус повышения температуры требует одинакового количества энергии для охлаждения. Однако авторы исследования, включая постдока Jake Casselman и профессора Christina Karamperidou, указывают на то, что эффективность холодильного цикла падает по мере роста температуры. Кроме того, в условиях высокой влажности система затрачивает дополнительную энергию не только на снижение температуры, но и на удаление влаги из воздуха (дегумидификацию). Старый метрик приводит к переоценке потребности в охлаждении в одних регионах и недооценке — в других, что искажает данные для энергокомпаний, операторов сетей и финансовых рынков.
Для решения этой проблемы ученые разработали новый показатель — «эффективные охлаждающие градусо-дни» (effective cooling degree days). Этот метрик основан на физических принципах работы холодильного цикла и учитывает совместное влияние температуры и влажности на реальную работу системы охлаждения. Модель включает упрощенное описание термодинамики процесса, позволяя оценить, насколько эффективно система может отводить тепло при различных атмосферных условиях.
Анализ 50-летних данных о погоде в Северной Америке показал, что эффективность систем охлаждения снижается на 2–4% за десятилетие с 1971 года. Прогнозы, основанные на данных 19 климатических моделей, указывают на то, что наибольший рост спроса на электроэнергию для кондиционирования к середине века ожидается в северо-западных штатах, районе Великих озер и Средне-Атлантическом регионе. В сценарии высоких выбросов парниковых газов спрос в некоторых сетевых зонах может удвоиться.
Интересным выводом исследования стало выявление «борьбы» двух факторов: температуры и влажности. В засушливых регионах, таких как юго-запад США, рост температуры компенсируется сухостью воздуха, что позволяет поддерживать стабильную или даже растущую эффективность охлаждения. В то же время во влажных регионах тепло и влага усиливают друг друга, создавая значительно большую энергетическую нагрузку, чем предсказывает учет только температуры. Исследователи подчеркивают, что игнорирование этого эффекта приводит к неверным решениям при планировании генерирующих мощностей и оценке рисков для электросетей во время волн жары.