به گزارش تاسیسات نیوز و به نقل از سایت cooling post، دانشمندان علوم جوی به تازگی به این نتیجه رسیده اند که استفاده رایج از معیار «درجهروز سرمایش» باعث ایجاد خطاهایی در برآورد میزان انرژی موردنیاز برای تهویه مطبوع و تبرید شده است.
مطالعهای که توسط دانشمندان دانشگاه هاوایی در مانوا انجام شده و در نشریه Nature Communications منتشر شده است، معیار جدیدی با عنوان «درجهروز سرمایش مؤثر» (Effective Cooling Degree Days) معرفی میکند. این معیار مبتنی بر اصول فیزیکی است و تأثیر همزمان دما و رطوبت را بر میزان کاری که یک سیستم سرمایشی واقعاً باید انجام دهد، در نظر میگیرد.
پژوهشگران با بهکارگیری این معیار در سراسر آمریکای شمالی دریافتند که راندمان سرمایش از سال ۱۹۷۱ تاکنون، هر دهه حدود ۲ تا ۴ درصد کاهش یافته است. آنها همچنین نشان دادند که معیار قدیمی که تنها دما را در نظر میگیرد، میزان واقعی سرمایش موردنیاز در مناطق مختلف را بهدرستی برآورد نمیکند. در نتیجه، در برخی مناطق تقاضای سرمایش بیش از حد و در برخی دیگر کمتر از میزان واقعی برآورد شده است.
جیک کاسلمن، پژوهشگر فوقدکتری علوم جوی در دانشگاه هاوایی، میگوید معیار درجهروز سرمایش تقریباً در همهجا مورد استفاده قرار میگیرد. شرکتهای خدمات برق، اپراتورهای شبکه، برنامهریزان انرژی و مهندسان از این شاخص برای پیشبینی تقاضای برق استفاده میکنند و حتی بازارهای مالی نیز برای پوشش ریسک تابستانهای غیرمعمولاً گرم از آن بهره میبرند.
به گفته او، اگر این شاخص به دلیل تفاوتهای اقلیمی در مناطق مختلف دارای سوگیری باشد، تصمیمهای برنامهریزی انرژی نیز میتوانند دچار خطا شوند؛ برای مثال ممکن است ظرفیت تولید برق نامناسبی در یک منطقه ایجاد شود یا میزان آسیبپذیری شبکه در زمان موج گرما بهدرستی تشخیص داده نشود
چرا معیار قدیمی کافی نیست؟
روش سنتی محاسبه نیاز سرمایشی فرض میکند که هر درجه افزایش دما، به مقدار یکسانی انرژی برای سرمایش نیاز دارد؛ فارغ از اینکه شرایط محیطی چگونه باشد.
اما پژوهشگران تأکید میکنند که این فرض دقیق نیست. سیستمهای سرمایشی با افزایش دمای محیط، بازده کمتری پیدا میکنند و افزایش رطوبت نیز شرایط را دشوارتر میکند؛ زیرا سیستم علاوه بر کاهش دما، باید انرژی بیشتری برای رطوبتگیری و خارج کردن بخار آب از هوا مصرف کند
معیار جدید با در نظر گرفتن تأثیر همزمان دما و رطوبت، تغییرات راندمان سیستم سرمایشی را نیز وارد محاسبات میکند. پژوهشگران برای این منظور از یک مدل سادهشده از چرخه تبرید استفاده کردهاند تا بتوانند عملکرد سیستم سرمایشی را در شرایط مختلف جوی تخمین بزنند
این تیم پژوهشی معیار جدید را روی ۵۰ سال دادههای آبوهوایی آمریکای شمالی اعمال کرد و با استفاده از پیشبینیهای ۱۹ مدل اقلیمی، تغییرات احتمالی آینده را نیز بررسی کرد. نتایج سپس با در نظر گرفتن محل سکونت جمعیت، روی شبکه برق آمریکا اعمال شد
کدام مناطق بیشتر تحت تأثیر قرار میگیرند؟
استاد علوم جوی دانشگاه هاوایی، میگوید مناطقی که در آینده با بیشترین افزایش تقاضای سرمایش مواجه خواهند شد، شامل شمالغرب آمریکا، منطقه دریاچههای بزرگ و منطقه میانی اقیانوس اطلس هستند.
در سناریوی انتشار بالای گازهای گلخانهای و در بدترین حالت، پیشبینی میشود تقاضای برق مرتبط با سرمایش در برخی مناطق شبکه برق این کشور تا اواسط قرن بیش از دو برابر شود
نقش تعیینکننده رطوبت
یکی از یافتههای مهم پژوهش، نقش قابلتوجه رطوبت در میزان انرژی موردنیاز برای سرمایش است.
برای مثال، در برخی مناطق خشک و بیابانی جنوبغرب آمریکا، اگرچه افزایش دما میتواند باعث کاهش راندمان شود، اما خشکتر شدن هوا، فرآیند سرمایش را آسانتر میکند و این اثر میتواند تا حدی یا حتی بهطور کامل، اثر منفی افزایش دما را جبران کند. در نتیجه، راندمان سرمایش در برخی نقاط ثابت میماند یا حتی افزایش پیدا میکند.
در مقابل، در مناطق مرطوب، گرما و رطوبت اثر یکدیگر را تشدید میکنند و بار انرژی سیستم سرمایشی بیشتر از چیزی خواهد بود که صرفاً بر اساس دما پیشبینی میشود
کاسلمن این وضعیت را نوعی «کشمکش» (Tug-of-War) میان دما و رطوبت توصیف میکند؛ پدیدهای که در یک مدل مبتنی بر دمای تنها، اساساً قابل مشاهده نیست
در نهایت، پژوهشگران برای اطمینان از دقت و کاربردپذیری مدل خود، یک چارچوب مبتنی بر چرخه تبرید را در آن گنجاندهاند تا اثرات فیزیکی واقعی دما و رطوبت بر راندمان سیستمهای سرمایشی بهتر در محاسبات لحاظ شود.