Кондиционеры не справляются с задачей охлаждения: какую альтернативу предлагают ученые
Европа и Азия изнывают от рекордной жары, и очевидным решением кажется установка кондиционеров. Однако ученые предупреждают: это не выход. Кондиционеры дороги в эксплуатации, потребляют огромное количество энергии и сами генерируют тепло, усугубляя проблему. Впрочем, у кондиционеров есть эффективная альтернатива.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
Кондиционеры на сегодняшний день потребляют почти 10% всей электроэнергии в мире. С учащением и усилением волн жары эта доля будет расти. К 2050 году потребность в электричестве для охлаждения зданий, по прогнозам, вырастет на 210% по сравнению с уровнем 2024 года, а выбросы парниковых газов от кондиционирования утроятся за тот же период.
Соавтор нового обзорного исследования, архитектор из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее Маттайос Сантамурис отмечает, что кондиционеры действительно могут спасать жизни людей старше 65 лет, но эта технология имеет серьезные недостатки. Во время температурных пиков резкий рост потребления электроэнергии перегружает сети, приводя к отключениям, которые подвергают опасности уязвимых к тепловому стрессу людей.
Кондиционирование также повышает общую температуру в городах, объясняет климатолог из того же университета Негин Назарян. Сплит-системы работают, извлекая тепло из здания и выбрасывая его в окружающую среду буквально рядом с собой. Это создает порочный круг: температура снаружи зданий растет, побуждая к еще большему использованию кондиционеров. Кроме того, высокая стоимость эксплуатации делает кондиционеры недоступными для малообеспеченных слоев населения — до 100 миллионов семей в Индии, Мексике, Индонезии и Бразилии не смогут позволить себе кондиционеры к 2040 году, несмотря на доступ к электричеству.
Альтернативой, которую предлагают ученые, являются специальные материалы, которые пассивно охлаждают здания, и при этом требуют минимального количества энергии или вообще обходятся без нее. Одним из самых перспективных направлений в этой сфере является пассивное радиационное охлаждение. Земля излучает тепло в космос, но атмосфера пропускает только узкий диапазон инфракрасных волн — так называемое атмосферное окно (8–13 микрометров). Новые покрытия и материалы — краски, стекла, гели, пленки — специально созданы, чтобы максимально отражать солнечный свет и эффективно излучать тепло именно в этом диапазоне, выводя его прямо в космос.
Например, краски с микроскопическими сферами диоксида кремния и алюминия рассеивают свет и отражают до 97% солнечной энергии. В эксперименте такое покрытие охладило поверхность более чем на 5 °C по сравнению с окружающей средой. Другие разработки совмещают радиационное охлаждение с испарением. Пленка, созданная в 2021 году, содержит водопоглощающий гидрогель, который ночью накапливает влагу, а днем при ее испарении поглощает тепло; верхний водоотталкивающий слой дополнительно помогает излучать это тепло в атмосферное окно. Под направленным солнечным светом такая пленка снижала температуру поверхности примерно на 7 °C. «Потеющая» краска, разработанная в Сингапуре, сохраняет прохладу благодаря микропорам, которые сначала впитывают влагу, а потом испаряют ее.
По сути, такие материалы работают как «кондиционеры без розетки», подчеркивает Сантамурис. Нанесенные на крыши и фасады, они понижают температуру внутри помещений и уменьшают потребность в активном охлаждении. При этом они не нагревают улицу за счет сброса тепла, а наоборот, помогают выводить часть лишней тепловой энергии в космос.
Ученые настаивают: для реального эффекта нужны не только новые материалы, но и изменения в градостроительной политике. Назарян считает, что нормы проектирования должны стимулировать или даже требовать использования пассивных методов охлаждения в новых зданиях, а также сочетаться с другими мерами по снижению температуры в городах — от озеленения до светлых покрытий дорог и крыш. «Нам действительно нужно подходить к этой проблеме с разных сторон», говорит она. В мире, который неизбежно становится жарче, вопрос заключается не в том, использовать ли кондиционеры, а в том, как сделать так, чтобы они были крайней мерой, а не единственным инструментом борьбы с жарой.
Ранее уши слонов вдохновили ученых на создание энергоэффективных зданий.
КондиционерПоделиться
