Sommaren är solens tid, men amerikanerna har fått ett överskott av värme i år, och miljontals människor i sydöstra delen av landet har nyligen drabbats av en brännande värmebölja med värmeindex, eller upplevd temperatur, på över 37 grader.
Enligt Julian Wang, professor i arkitektonisk teknik vid Penn State, visar dessa värmeböljor inga tecken på att avta och kommer att kräva att husbyggare och samhällsorganisationer kommer på nya strategier för att hålla sig svala under sommaren.
Wang är huvudforskare i ett projekt som syftar till att utveckla och förbättra värmeböljemotståndet i bostäder. Med stöd av ett treårigt anslag på 1 miljon dollar arbetar Wang och hans team tillsammans med samhällsorganisationer för att utveckla ett system som kombinerar realtidsmiljödata, digital kartläggning och maskininlärningstekniker för att identifiera de sårbarheter som utsätter invånare och deras hem för risker under extrema väderhändelser som värmeböljor.
I följande frågor och svar förklarar Wang hur bostäders termiska motståndskraft inte bara handlar om att hålla invånarna svala, utan också förbättrar hållbarheten, klimatanpassningen och den allmänna hälsan i samhället.
Varför är värmeböljor ett växande problem för bostäder?
Värmeböljor inträffar oftare, varar längre och blir hetare. I många gamla eller dåligt isolerade bostäder kan inomhustemperaturen stiga till farligt höga nivåer. Detta hotar både invånarnas hälsa, särskilt äldre vuxna och barn, men avslöjar också brister i bostadsinfrastrukturen som inte är utformad för dagens klimatförhållanden.
Philadelphia, vår fältprovningsplats, är ett bra exempel – dess bostadsbestånd och system är historiskt sett utformade för kalla klimat, inte extrem hetta. Nu drabbas staden regelbundet av värmeböljor och har lanserat flera program för att hjälpa invånarna att hantera situationen. Städer runt om i landet befinner sig nu i en liknande situation, vilket understryker det akuta behovet av bostadslösningar som hanterar de ökande riskerna under sommaren.
Vilka är några exempel på befintliga system för termisk motståndskraft i bostäder? Vilka nya idéer testar ditt team?
Traditionella sätt att förbättra den termiska motståndskraften i stor skala, såsom isoleringsuppgraderingar, stormfönster, lufttätning eller svala tak, kan minska värmen inomhus, men tillämpas vanligtvis på samma sätt i alla bostäder eller genom enkla regler baserade på bostadens ålder eller typ. Denna universallösning bortser ofta från varje bostads unika sårbarheter. Med utgångspunkt i vår tidigare forskning utvecklar vårt team en mer precis och kostnadseffektiv metod som genererar bostadsspecifika insikter, samtidigt som den är skalbar till samhälls- eller till och med stadsnivå.
I stället för att förlita oss på arbetsintensiva granskningar eller kostsamma instrument testar vi hur bärbara sensorer kan registrera både invånarnas personliga reaktioner på värme och deras bostäders fysiska sårbarhet för yttre värmestress. Med hjälp av avancerade beräkningsmodeller kan vi analysera bara några veckors data från bärbara sensorer för att förutsäga hur invånarna och deras bostäder kommer att reagera på värmeböljor.
Dessa insikter kan vägleda de mest effektiva och prisvärda förbättringarna – såsom specialanpassade fönsterfilmer, beläggningar för ytterväggar eller lufttätande åtgärder – som är skräddarsydda för varje bostads specifika svagheter.
Dessa insikter är också användbara för beslutsfattare på samhälls- och stadsnivå, som måste rekommendera allmänna förbättringar utan att ha den bostadsspecifika information som behövs för att fatta välgrundade beslut. Det är det viktigaste målet för vårt projekt – att koppla samman enskilda bostadsegenskaper med den större frågan om termisk motståndskraft och beredskap, så att både boende och beslutsfattare kan vidta smartare, riktade åtgärder.
Vad kan husägare göra idag för att förbättra värmebeständigheten i sina hus?
Enkla åtgärder kan drastiskt minska värmeuppbyggnaden inomhus och göra husen säkrare under värmeböljor, till exempel att täta luftläckor runt fönster och dörrar, lägga till solskydd eller reflekterande film, förbättra isoleringen eller använda ljusa takbeläggningar. Detta skyddar inte bara invånarna under värmeböljor, utan kan också sänka de långsiktiga energikostnaderna genom att minska behovet av kylning och, i vissa fall, uppvärmning.
Vad är en ”höljesbrist”? Hur påverkar detta ett hus termiska motståndskraft?
En ”höljesbrist” avser delar av ett hus yttre skal – väggar, fönster, tak eller lufttätning – som fungerar sämre än vad vi normalt ser i jämförbara hus av liknande storlek och läge. Alla brister är dock inte direkt kopplade till termisk resistans eller i linje med målen för värmemotståndskraft. En spricka i ytterväggen kan vara en brist om den orsakar luftläckage eller områden där värme kan tränga in i byggnaden, men bara om sprickan leder till en märkbar påverkan på husets termiska motståndskraft.
Varför är det viktigt att dina optimeringar för termisk motståndskraft är koldioxideffektiva?
Det räcker inte att göra hus mer motståndskraftiga mot värmeböljor om åtgärderna i sig bidrar till koldioxidproblemet. Att ta itu med denna avvägning är också ett centralt mål för vår parallella forskning, som syftar till att balansera kortsiktig värmebeständighet och långsiktig hållbarhet vid renovering av hus med förbättringar av värmebeständigheten. Vårt mål är att identifiera lösningar som stärker ett hus motståndskraft mot värme, samtidigt som energiförbrukningen och utsläppen av växthusgaser minskas.
Wangs samarbetspartners i projektet är Diane Berish, biträdande forskningsprofessor vid Penn State College of Nursing; Emily Lucas, chef för bostadsprogram vid Philadelphia Energy Authority; Andrew Niemynski, programchef för Built To Last vid Philadelphia Energy Authority; Markeyce Cogdell, projektledare för bostäder och stadsutveckling vid Energy Coordinating Agency of Philadelphia; och Juliet Taliaferro, programchef vid Energy Coordinating Agency of Philadelphia.
