چگونه تهویه مطبوع را از یک کابوس محیط‌زیستی بودن دور کنیم

با بالارفتن دمای جهان تقاضا برای تهویۀ مطبوع نیز افزایش می‌یابد که خود یکی از عوامل بحران آب‌وهوا است.

در نگاه اول، 32 پنلی که روی یک فروشگاه خواروبارفروشی در استاکتون - کالیفرنیا[1] قرار گرفته‌اند به پنل‌های خورشیدی می‌مانند. اما این مجموعه نه برای استفاده از خورشید، بلکه برای مقابله با آن طراحی شده است. این صفحات با یک فناوری فیلم[2] که تشعشعات خورشید را بازتاب می‌کند پوشش داده شده‌اند و با هر آنچه زیر خود جای داده‌اند می‌توانند بدون نیاز به برق، در هر زمانی از روز، تا 15 درجۀ فارنهایت (8 درجۀ سانتی‌گراد) از دمای محیط بکاهند.

جورج کیزر[3]، مدیر ارشد اجرایی شرکت اسکای‌کول[4]، شرکت حامی این پنل‌ها، این روش را «یک روش اساسی جدید برای دستیابی به خنک‌سازی و استفاده از یک منبع تجدیدپذیر دست‌نخورده» نامید و افزود: «ما از آسمان به‌عنوان یک گرماگیر[5]عظیم استفاده می‌کنیم.»

در خواروبارفروشی، از پنل‌ها برای خنک‌سازی آبی که پشت آن‌ها جاری است استفاده می‌شود که سپس به کندانسورهایی که یخچال‌ها را فعال نگه می‌دارد منتقل می‌شود. این روش دمای مبردهای داخل را کاهش داده، کارایی را افزایش و مصرف انرژی سالانه را 15 درصد کاهش می‌دهد.

فناوری اسکای‌کول در ایستگاه‌های اتوبوس در تمپ - آریزونا[6] نیز نصب شده است تا مسافرانی را که منتظر هستند خنک نگه دارد.

الی گلدشتان[7]، بنیانگذار و مدیر اجرایی این استارتاپ می‌گوید: «هدف بلندمدت این است که ببینیم آیا می‌توانیم راه‌هایی برای استفاده از فیلم‌ها یا پنل‌ها جهت جایگزین‌کردن دستگاه‌های تهویه مطبوع پیدا کنیم یا نه.»

آب‌وهوای به‌شدت گرم، سالیانه 700 نفر از مردم ایالات متحده (بیشتر از مجموع طوفان‌ها و سیل‌ها) و به‌صورت تخمینی حدود 356000 نفر را در سراسر جهان می‌کشد.

تهویه مطبوع واضح‌ترین واکنش اولیه به این گرمایش خطرناک کرۀ زمین است. همچنین این واکنش این موضوع را بدتر می‌کند.

دستگاه‌های تهویه مطبوع بیشتر از هر وسیلۀ دیگری در خانه از برق استفاده می‌کنند. آن‌ها (به همراه پنکه‌های برقی) 10% از برق جهان را مصرف می‌کنند و گازهای قدرتمند گرمایندۀ سیاره را به اتمسفر آزاد می‌کنند. در گرم‌ترین روزهای سال در برخی از مناطق ایالات متحده و خاورمیانه، 70 % از برق شهری دریافتی برای خنک‌سازی اماکن است.

با افزایش دمای جهان و متداول شدن و کشنده‌تر شدن امواج گرما، تقاضا برای دستگاه‌های تهویه مطبوع به‌ویژه در اقتصادهای نوپا مانند هند، چین و اندونزی در حال افزایش است.

آژانس بین‌المللی انرژی[8] تخمین می‌زند که تقاضای جهانی برای خنک‌سازی اماکن تا سال 2050 بیش از سه برابر خواهد شد. باتوجه‌به گزارش 2018 آژانس بین‌المللی انرژی، تقاضای در حال افزایش برای خنک‌سازی «یکی از مهم‌ترین مسائل انرژی زمانۀ ما» است که به این نتیجه می‌رسد که برای خنک نگه‌داشتن مردم بدون افزایش روزافزون تقاضا برای انرژی، «اولین و مهم‌ترین» پاسخ این است که بازده دستگاه‌های تهویه مطبوع را افزایش دهیم.

اما این تنها چیز لازم نیست. برای تعدیل اثرات خطرناک گرمایش بدون بیشتر گرم‌کردن جهان نیاز به طیف وسیعی از راه‌حل‌ها داریم، از دستگاه‌های تهویه مطبوع کارآمدتر گرفته تا خیابان‌های پرسایه‌تر، تا فناوری‌های جدیدی که به طور اساسی نحوۀ خنک‌سازی را تغییر می‌دهند.

حل معمای تهویه مطبوع

اکثر دستگاه‌های تهویه مطبوع به نسبت ارزان و بسیار کم‌بازده هستند. ایین کمپبل[10]، عضو ارشد مؤسسه غیرانتفاعی پایداری راکی مانتین[11] می‌گوید: «استانداردهایی که این دستگاه‌ها باید رعایت کنند اصلاً نزدیک به حداکثرسازی توان آن‌ها نیست.» و 95% آن‌ها در وضعیت حداقلی به کار ادامه می‌دهند.

یکی دیگر از مشکلات بزرگ دستگاه‌های تهویه مطبوع این است که آن‌ها مبردهای هیدروفلوروکربن (از گازهای گرمایندۀ زمین و یکی از عاملان اصلی گرمایش جهانی) را در جو رها می‌کنند. معمول‌ترین مورداستفاده شده (R-410A) 2000 بار قوی‌تر از کربن‌دی‌اکسید است.

حین فعالیت دستگاه، مبرد در لوله‌هایی بین مناطق فشار بالا و فشار پایین حرکت می‌کند و با جذب گرما از داخل به گاز تبدیل می‌شود و این گرما را به بیرون منتقل می‌کند و دوباره مایه می‌شود. در حالت گازی، HFCها می‌توانند از درزهای لوله‌کشی نشت کنند (یک واحد مسکونی به طول معمول هرسال 10% از مبرد خود را از دست می‌دهد) یا در صورت دور انداختن دستگاه تهویه مطبوع بدون تخلیۀ مناسب، کاملاً آزاد می‌شود.

در سال 2018، مؤسسه راکی مانتین جایزه جهانی خنک‌سازی را راه‌اندازی کرد که یک میلیون دلار جایزه برای فناوری‌های خنک‌سازی شهری که پنج برابر کارآمدتر باشد، نسبت به دستگاه‌های استاندارد امروزی کمتر آلاینده باشد، بیشتر از دوبرابر برای مصرف‌کننده هزینه نداشته باشد و بتواند در خانه‌های موجود نصب شود در نظر گرفته است.

دو نمونه اولیه برنده که در ماه آپریل اعلان شدند و توسط دو تا از بزرگ‌ترین سازندگان دستگاه‌های تهویه مطبوع جهان (Daikin و Gree) تولید شده‌اند، اساساً شبیه به سیستم‌های تهویه مطبوع امروزی کار می‌کنند، اما با منطق و کنترلی بهتر طراحی شده‌اند و همچنین طوری پیکربندی شده‌اند که بتوانند از مبردهای سازگارتر با محیط‌زیست نسبت به دستگاه‌های تهویه مطبوع استانداردی که امروزه یافت می‌شوند استفاده کنند. آن‌ها ویژگی‌های دیگری نیز دارند، برای مثال به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که رطوبت اضافی را از هوا جدا کنند تا راحت‌تر خنک شود (برای گرمایش هوای مرطوب به انرژی بیشتری نیاز است).

برندگان می‌گویند طرح‌های خود را تا سال 2025 به بازار ارائه خواهند کرد. اما کمپبل گفت: تا زمانی که سیاستمداران ایالات متحده و کشورهای خارجی استانداردهای دستگاه‌های تهویه مطبوع را ارتقا ندهند، راه ساده‌ای برای مصرف‌کنندگان وجود ندارد تا تفاوت بین این دستگاه‌های جدید و آن‌هایی که کارایی کمتری دارند و بیشتر روی آب‌وهوا تأثیر می‌گذارند را تشخیص دهند.

وینس رومانین[12] ،مهندس مکانیک، متوجه شد که تعداد کمی از مصرف‌کنندگان قبل از خرید در مورد کارایی دستگاه تهویه مطبوع یا مبردهای به‌خصوص تحقیق می‌کنند، به همین دلیل است که او فناوری تهویه مطبوع خود را بر اساس تجربیات کاربر عرضه می‌کند، نه بر اساس تأثیر زیست‌محیطی.

رومانین، مدیرعامل گریدینت[13] می‌گوید: «حدود 50 میلیون نفر در ایالات متحده تهویه مطبوع پنجره‌ای دارند و تقریباً همۀ آن‌ها از این دستگاه متنفر هستند.» رومانین می‌گوید دستگاه گریدینت ساخته شده تا در لبۀ قاب پنجره قرار بگیرد و قطعات پرسروصدا آن بیرون باشد که این دستگاه «پرسروصدا و زشت» نباشد و جلوی دید شما را نگیرد.

گریدینت از یک مبرد با قابلیت نشت پایین که در کارخانه عایق و ضد نشت[14]شده است استفاده می‌کند. این محصول که سال دیگر به بازار عرضه می‌شود، دو دستگاه را در یک دستگاه خلاصه می‌کند: سیستم پمپ حرارتی‌ای که هوای گرم را در تابستان جایگزین هوای خنک می‌کند و در زمستان معکوس می‌شود تا به‌عنوان یک بخاری استفاده شود.

کمپبل از پتانسیل مواد جدید برای پیشبرد فناوری خنک‌سازی هیجان‌زده است. فینالیست جایزۀ خنک‌سازی، ترنسیرا[15]، در حال توسعۀ یک مادۀ "اسفنجی جدید" است که می‌تواند با جذب رطوبت از هوا بازده دستگاه‌های تهویه مطبوع را بهبود ببخشد. کمپبل می‌گوید: «اما تا زمانی که دولت‌ها استانداردهایی را که دستگاه‌های تهویه مطبوع را بر اساس بازده جذب رطوبت رتبه‌بندی نکنند اعمال نکنند، سازندگان انگیزه‌ای برای واردکردن این فناوری در محصولات خود ندارند.»

یک شرکت تکنولوژی پاک[16]، اگزرجین[17]، از جمله سازندگانی است که در حال توسعۀ سیستم‌هایی است که مبردهای مضر و با قابلیت نشت بالا را با مواد جامدی که با جذب و دفع گرما منقبض و منبسط می‌شوند جایگزین کند. کمپبل می‌گوید: «مبردهای حالت جامد "وعده‌های قابل‌توجهی" می‌دهند، اما برای اثبات پایداری به آزمایش‌های بیشتری نیاز دارند.»

طراحی برای گرمایش

کمپبل گفت: «سیستم‌های تهویه مطبوع به‌تنهایی نمی‌توانند بحران روبه‌رشد گرما را حل کنند، اما آن‌ها بخش مهمی از این پازل هستند، به‌خصوص برای جمعیت در حال افزایش شهرنشینان در سراسر جهان.»

او گفت: «در یک حالت ایدئال شما ابتدا خیلی کارهای دیگر انجام می‌دهید. این کارها شامل طراحی ساختمان‌هایی به مصرف انرژی کمتر، دارای تهویه و عایق‌بندی بهتر در برابر گرما می‌شود.»

وی کلی ترنر[18]، استادیار برنامه‌ریزی شهرسازی در دانشگاه اوکلا[19] می‌گوید: «اگر می‌خواهید مردم را خنک کنید، باید سایۀ بیشتری ایجاد کنید، ختم کلام. بدن مردم باید از گرمای مستقیم خورشید محافظت شود، چه به‌وسیلۀ درختان و چه به‌وسیلۀ سایه‌بان.»

تأثیر غیرمستقیم گرمایش سطوح فیزیکی، مانند خیابان‌ها و ساختمان‌ها، نیز توسط خورشید وجود دارد. درشهرهایی که اثر جزایر گرمایی شهری[20] می‌تواند دما را تا 20 درجۀ فارنهایت (12 درجۀ سانتی‌گراد) افزایش دهد، فرایند سادۀ رنگ کردن سقف خانه‌ها به رنگ سفید می‌تواند به مقدار کافی نور خورشید را بازتاب کند تا دما چند درجه‌ای کاهش پیدا کند.

چند شهر ایالات متحده ساخت‌وسازهایی جدید را ملزم یا تشویق به ساخت سقف‌های با رنگ روشن می‌کنند و در ماه آگوست سقف‌های تیره در محدودۀ جنوب غربی حومۀ سیدنی استرالیا ممنوع شد، جایی که قوانین جدید داشتن یک درخت در حیاط پشتی خانه را اجباری می‌کند.

ترنر گفت: «باید با مشکلات بنیادینی که شهرها را گرم‌تر می‌کنند مقابله کرد.» اما «ما به تهویۀ مطبوع نیاز داریم چون [بدون آن] اگر شما در معرض حرارت شدیدی قرار بگیرید نمی‌توانید دمای بدن خود را به مقدار کافی خنک کنید.» او خاطرنشان کرد که این موضوع به‌ویژه برای افراد آسیب‌پذیر شامل کشاورزان و کارگران ساختمانی، کودکان، افراد مسن و مستأجران کم‌درآمد که نه‌تنها در گرم‌ترین روزها به مراکز خنک‌کننده نیاز دارند، بلکه به تهویه مطبوع نیز در خانه‌های خود نیاز دارند، مهم است. (به‌گفتۀ وی، اکثر مناطق ایالات متحده دارای قوانینی هستند که میزان خنک‌سازی یک آپارتمان را محدود می‌کنند، اما هیچ‌کدام مانع از آن نمی‌شوند که صاحب‌خانه‌ها اجازه دهند تا خانه‌ها به میزان خطرناکی گرم شوند.)

جایزۀ خنک‌سازی تهویه مطبوع، این عنصر ضروری نهایی، را هدف قرار می‌دهد. کمپبل گفت: «اگر فضای زندگی شما یک آپارتمان خیلی کوچک در یک برج نسبتاً بلند باشد و شش نفر از اعضای خانوادۀ شما آنجا زندگی کنند و دما در تابستان به حدود 120 تا 130 درجۀ فارنهایت برسد، شما نخواهید گفت "خب من باید آپارتمان خود را عایق‌بندی کنم یا سایۀ بیشتری فراهم کنم." شما با خود می‌گویید "من به یک خنک‌کنندۀ لعنتی نیاز دارم تا همۀ ما بتوانیم شب به‌راحتی بخوابیم."»

به‌گفتۀ او، مردم همچنان به خرید دستگاه‌های تهویه مطبوع ادامه می‌دهند، پس ما نیاز داریم تا به آن‌ها دستگاه‌های بهتر، ایمن‌تر و پاک‌تری ارائه کنیم و سیاستمداران باید قوانینی وضع کنند تا گزینه‌های کمتر کارآمد را ازروی میز حذف کنند: «می می‌توانیم بهتر از این را انجام دهیم و ما در واقع با اجازه دادن برای خرید چیزی که به‌شدت استفاده از آن گران است و به‌قدری آلاینده است که خنک‌سازی در واقع به گرمایش کرۀ زمین اضافه می‌کند، به شهروندان خود صدمه می‌زنیم.»

[1] Stockton, California

[2] film technology

[3] George Keiser

[4] Skycool

[5] Heat Sink

[6] Tempe, Arisona

[7] Elie Goldstein

[8] IEA

[9] Phoenix

[10] Iain Campbell

[11] Rocky Mountain

[12] Vince Romanin

[13] Gradient

[14] Leak-proof

[15] Transaera

[16] Clean tech

[17] Exergyn

[18] V Kelly Turner

[19] UCLA

[20] urban heat island effect

منبع:

https://www.theguardian.com/environment/2021/sep/03/air-conditioning-climate-crisis-clean-tech-solutions

پارسا پاک دامن

ورودی 97 هوافضا