Milijarde i milijarde klima-uređaja širom svijeta olakšavaju ljudima podnošenje sve viših temperatura tijekom ljeta, ali to ima svoju cijenu. Troše enormne količine energije, dodatno povećavaju temperaturu i količinu stakleničkih plinova. Zato se pokušava naći nove načine kako se rashladiti na održiv način
Kada sunčeve zrake ‘zapale‘ zemlju i prže danima sve na njoj, a toplinski valovi dignu temperaturu za nekoliko stupnjeva više od uobičajeno najviše, stanovi, kuće i poslovni prostori mogu se rashladiti i bez klima-uređaja – pasivnom klimatizacijom. Pasivnu klimatizaciju čine podno grijanje, dizalice topline, spremišta leda i suvremeni sustavi za hlađenje i grijanje koji se temelje na obnovljivim izvorima energije, ali i pametna gradnja od projektiranja novih kvartova zasjenjenih zelenilom do korištenja novih materijala. Zgrade diljem svijeta danas troše trećinu ukupno potrošene energije i emitiraju 39 posto emisije ugljika, a s obzirom na porast svjetske populacije, očekuje se i porast udjela zgrada u potrošnji energije i emisiji ugljika.
Klime pogoršavaju
Znanstvenica Alexandra Rempel sa Studija okoliša na američkom Sveučilištu Oregon proučava modele projektiranja zgrada s pasivnim hlađenjem bez uporabe klima-uređaja te tvrdi da temperaturu mogu spustiti sjena drveća, građevinski materijali i ventilacija, čime će se smanjiti opterećenje električne mreže te od vrućine zaštititi čak i ljude koji nemaju klima-uređaje. Osim toga, pasivna klimatizacija smanjit će emisiju stakleničkih plinova nastalih izgaranjem fosilnih goriva za proizvodnju električne energije, što će pomoći u borbi protiv klimatskih promjena.
Rempel je izjavila da je vrlo važno smanjiti ovisnost o klimatizacijskim uređajima jer oni, primjerice, troše šest posto od ukupno potrošene električne energije u Americi i na godinu proizvedu 117 milijuna metričkih tona ugljikova dioksida, a hidrofluorougljici, glavna rashladna sredstva koja se koriste u klima-uređajima, među najjačim su stakleničkim plinovima.
– Hlađenje klima-uređajima samo je pokušaj rješavanja problema koji se pogoršava, izjavila je Rempel te dodala da pasivno hlađenje omogućuje rukovanje toplinom i ne dovodi u opasnost daljnje podizanje temperature. Također je naglasila da vrlo velike ljetne temperature mogu biti dodatno povećane načinom gradnje gradova, a taj je fenomen poznat kao ‘urbani toplinski otok‘.
Visoke zgrade stvaraju klance koji zadržavaju toplinu blizu tla, a tamne površine poput asfalta upijaju sunčevu energiju i odašilju je natrag u okoliš održavajući visoke temperature i tijekom noći, dok aktivnosti poput proizvodnje u tvornicama, vožnje automobila, pa čak i rada klima-uređaja stvaraju otpadnu toplinu koja povećava problem.
Dobrodošli propuh
Zgrade se zagrijavaju tijekom dana tako što sunčeve zrake probijaju kroz prozore, krovove i zidove, a noću se oslobađa energija iz asfalta, betona i svih ostalih površina koje su cijeli dan upijale sunčevu svjetlost. Pasivno hlađenje odnosi se na učinkovito upravljanje tim izvorima zračenja, a ono se postiže pametnom gradnjom, novim materijalima te zelenim okolišem.
Raslinje oko zgrade može spriječiti zagrijavanje zidova jer drveće ne stvara samo hladovinu, ono može sniziti temperaturu okolnog zraka fotosintezom. Prema američkoj Agenciji za zaštitu okoliša, vegetacija može sniziti temperaturu krova za 30 do 40 stupnjeva te ‘hladni‘ krovovi također pridonose hlađenju jer pokrivanje zgrade svijetlim, visoko reflektirajućim materijalima sprječava upijanje sunčeve topline.
Ograniči li se količina sunčeve topline koju zgrade upiju tijekom dana, bit će manje i zračenje topline iz okoliša tijekom noći, a to se postiže sustavom ventilacije koji počinje otvaranjem prozora i stvaranjem propuha. Ovo posljednje i nije nova izmišljotina, no iznimno je važno za višekatnice. Vanjski hladni noćni zrak snižava temperaturu unutarnjeg zraka i hladi materijale od kojih je zgrada sagrađena.
Nevidljivi igrači
Određeni materijali, poput pločica i suhozida, posebno su dobri za to jer imaju visok toplinski kapacitet i potrebno je mnogo energije da im se temperatura podigne za samo jedan stupanj te su zbog toga popločani podovi u kupaonici uvijek hladni, čak i kada je ostatak stana topao.
– Materijali su nevidljivi igrač u svemu ovome, oni mogu ostati prilično hladni i biti hladna zapreka nakon što počne ponovno zagrijavanje, izjavila je Rempel.
Prostor se može hladiti i podnim grijanjem, sustavom koji može hladiti i grijati, pri čemu će temperatura uvijek biti ugodna, ali samo s pomoću reverzibilne dizalice topline koja može grijati i hladiti vodu u sustavu. Postoje različite vrste dizalica topline: toplinska pumpa zrak/voda, hibridna dizalica topline, dizalica topline tlo/voda i toplinska pumpa voda/voda.
Primjerice, toplinska pumpa zrak/voda kao izvor energije upotrebljava vanjski zrak ili ventilacijski zrak te pretvara energiju u hladnu ili toplu, kojom se hladi ili grije voda u podnom sustavu. Na sličan način rade i ostale spomenute dizalice. No ako je podno grijanje spojeno na kotao za centralno grijanje i ne koristi se dizalicama topline, hlađenje nije moguće zbog toga što temperatura tekućine za hlađenje mora biti niža od temperature okoline. Primjerice, ako je u stanu 30 stupnjeva, temperatura vode u sustavu centralnog grijanja također je 30 stupnjeva i ne može se upotrijebiti za hlađenje.
Veliki povratak leda
I sustavi za skladištenje leda pružaju velike prednosti u smanjenju troškova hlađenja. Za procjenu njihove učinkovitosti provedena je sveobuhvatna termodinamička i ekonomska analiza u jednoj poslovnoj zgradi u Istanbulu u Turskoj, gdje se račun hlađenja smanjio za pedesetak tisuća eura na godišnjoj razini.
Povrat investicije integriranog sustava za skladištenje leda očekuje se za četiri i pol godine, a njegovom uporabom tijekom deset godina može se uštedjeti 270 tisuća eura. Prema tim podacima sustav za skladištenje leda ima veliki potencijal za korištenje u dizalicama topline kao izvor energije. Osim toga, ekološki je prihvatljiviji jer ne zahtijeva fosilna goriva.
Studije pokazuju da pasivno hlađenje može biti vrlo učinkovito u smanjenju potrebe za klimatizacijom, što potvrđuje analiza provedena u američkom gradu Albanyju koja je pokazala da su te tehnike smanjile potrošnju energije za hlađenje za 50 posto, čime je smanjeno opterećenje energetske mreže tijekom toplinskih valova.
Onima koji nemaju pristup klimatizaciji, pasivno hlađenje može spriječiti da im domovi postanu neudobni za boravak, a poboljšana regulacija također može osigurati da pasivna klimatizacija bude dostupne svima. Primjerice, američka država Oregon zahtijeva da vlasnici nekretnina za iznajmljivanje moraju osigurati toplinu zimi, ali nisu dužni osigurati da budu hladne ljeti.
Zbog toga David Hondula, profesor Centra za istraživanje urbane klime na Sveučilištu Arizona State, tvrdi da će nedostatnost klimatizacije negativno utjecati na one koji si je ne mogu priuštiti te je nužno podignuti parkove i zelenilo na javnim površinama u gradovima, posebice u četvrtima toplinskih otoka, kako bi se u vrijeme vrućih ljetnih dana osiguralo pasivno hlađenje.
Europska strategija
Smanjenju toplinskog stresa sve više se pozornosti posvećuje i u Europi, gdje temperature stalno rastu, urbanizacija je sve veća, a stanovništvo je sve starije i zdravstveno osjetljivije te raste i potreba za hlađenjem prostora. Ne poduzmu li se odgovarajuće mjere, to će dovesti do nekontroliranog porasta uporabe sustava za hlađenje i potrošnje električne energije jer prema istraživanjima Europljani provode čak do 90 posto vremena u zatvorenom prostoru.
Zbog toga je nužna energetska obnova stambenog fonda kako bi se poboljšala otpornost zgrada i smanjila potrošnja energije za hlađenje kao i emisije stakleničkih plinova. Stoga ključni elementi strategije održivog hlađenja Europske unije uključuju prilagođavanje lokalnom kontekstu, promicanje rješenja urbanog hlađenja, davanje prioriteta ulaganju u pasivne tehnike hlađenja, racionalno i umjereno korištenje aktivnih sustava hlađenja i razvoj niskoenergetskih sustava hlađenja prilagođenih klimatskim promjenama.
Jedan od izazova održivosti s kojima se suočava EU je prilagodba građevinskog fonda da bi se zaštitilo stanovništvo od utjecaja rastućih temperatura bez ugrožavanja ciljeva EU-a za rješavanje energetske učinkovitosti, energetske neovisnosti i klimatske neutralnosti na socijalno pravedan način. No osim stambenog i poslovnog prostora, neki su počeli hladiti i ulice. Beč je grad u kojemu to čine te zasad ima osamnaest privremenih i četiri trajne hladne ulice koje hlade raspršivači magle.
Nisu prometne, na njima se ne zaustavljaju i parkiraju automobil, sliče dnevnom boravku na otvorenom, a hladi ih austrijska tvrtka Tech, specijalizirana za tehnologiju magle i hlađenje maglom, za što upotrebljava kišnicu. Visokotlačni sustavi za maglu mogu, primjerice na sunčanim terasama hotela i restorana ili u privatnim vrtovima spustiti vanjsku temperaturu i do 10 stupnjeva Celzijevih bez povećanja relativne vlažnosti zraka.