Изминалият юли беше най-горещият месец в човешката история, откакто се води статистика. Горещите вълни счупиха температурните рекорди в цял свят и дори доведоха до летни температури в Чили и Аржентина по време на зимата в южното полукълбо.

И това е нещо повече от въпрос на потене и дискомфорт. Силните горещини са най-смъртоносните метеорологични явления, като само в САЩ те убиват повече хора всяка година, отколкото наводненията, торнадата и ураганите, взети заедно. С влошаването на изменението на климата достъпът до изкуствено охладени помещения бързо се превръща от екстра в здравна необходимост, както и в проблем на основните човешки права.

Въпреки това стандартните климатични системи носят колкото предимства в ежедневен аспект, толкова и проблеми в дългосрочен план, тъй като колкото по-горещо е, толкова повече хора пускат климатик, а в резултат на това се използва повече енергия и се отделят повече парникови газове.

"Намираме се в омагьосан кръг", казва Никол Миранда, инженер, който изследва устойчивото охлаждане в Оксфордския университет, пред специализираното издание Scientific American. „И това е не само порочен, но и ускоряващ се кръг."

Според данни на Международната агенция по енергетика (МАЕ) за 2018 г. охлаждането е най-бързо растящият единичен източник на потребление на енергия в сградите. При запазване на обичайния сценарий МАЕ прогнозира, че до 2050 г. годишното търсене на енергия за охлаждане в световен мащаб ще се увеличи повече от три пъти. Това е увеличение с повече от 4000 тераватчаса, което е приблизително толкова, колкото енергия изразходва цялата територия на САЩ за една година.

Официално: Изминалият юли е бил най-горещият месец, регистриран някога„Ужасяващо е и е само началото“


Става все по-ясно, че хората не могат да избягат от изменението на климата със същата технология за климатизация, която използваме от близо век. Прекъсването на порочния цикъл изисква иновации, които ще помогнат да се осигури по-хладен въздух за повече хора с по-малко въздействие върху околната среда.

Един от добре известните проблеми на сегашните климатични системи е зависимостта им от хладилни химикали, много от които са мощни парникови газове. Някои проекти имат за цел да заменят тези вещества с по-малко вредни охлаждащи агенти, но дори и това да се случи, хладилните агенти представляват само малка част от климатичните инсталации.

Понастоящем около 80% от емисиите на стандартния климатик, които играят роля за глобалното затопляне, идват от енергията, използвана за захранването му, казва Нихар Шах, директор на Глобалната програма за ефективност на охлаждането в Националната лаборатория "Лорънс Бъркли" и добавя:

„Напоследък се работи много за повишаване на енергийната ефективност на компресорите и топлообменниците, които са част от стандартните климатични системи. Но по-амбициозните проекти имат за цел да намалят количеството работа, която тези компоненти трябва да извършват“.

Стандартните климатични системи едновременно охлаждат и изсушават чрез относително неефективен механизъм - за да кондензират водата от въздуха, казва Шах, те го преохлаждат над точката на комфорт. Затова много нови конструкции разделят процесите на изсушаване и охлаждане, което избягва необходимостта от преохлаждане.

Лято в Скандинавия или как адските жеги променят туризмаРекордните температури засилват интереса към дестинации като Финландия, Норвегия, Швеция и Исландия


Например някои по-нови климатици извличат влагата от въздуха с помощта на изсушаващи материали (подобни на тези, които се слагат в някои опаковки на хапчета). След това изсушеният въздух може да бъде охладен до по-приемлива температура. Този процес може да изисква известна допълнителна енергия, тъй като изсушителят трябва да се "презареди" с помощта на топлина. Но някои компании, включително базираният в Сомървил, Масачузетс, стартъп Transaera, рециклират топлината, генерирана от процеса на охлаждане, за да презаредят изсушителя. От Transaera твърдят, че разработваната от тях система може да използва 35% по-малко енергия от средностатистическия стандартен климатик.

Още по-голямо повишаване на ефективността е възможно, когато изсушаването се съчетае с изпарително охлаждане, което напълно изключва енергоемкия процес, наречен компресия на парите.

Сгъстяването на парите - системата, чрез която работи стандартният климатик, прекарва хладилен агент през цикъл, при който той се кондензира и разширява, което му позволява да абсорбира топлина отвътре и да я отделя навън. Обратно, изпарителното охлаждане е по-прост процес. Той е същият, чрез който изпотяването охлажда кожата ни - когато водата преминава от течност в газ, тя абсорбира топлина. По същия начин действат и охладителите за изпаряване - устройства от типа "Направи си сам", при които вентилатор издухва въздух над лед.

А в сухи климатични условия хората използват изпарително охлаждане от хиляди години. В древен Иран например хората са конструирали яхчали - големи конусовидни глинени структури с комини, които използват циркулацията на въздуха и изпарението на прилежащата вода, за да понижат температурите дотолкова, че да могат да правят лед през зимата и да го съхраняват през лятото.

Учени: Това ще е най-хладното лято, ако не спрем нагряването на планетата


Но тази стратегия също така повишава влажността на въздуха, така че като система за охлаждане тя е склонна да работи само когато времето е горещо и сухо - ако влажността се повиши над определена точка, тя променя комфорта, постигнат от понижената температура. За да решат този проблем, изследователски групи, включително екипът на cSNAP от Харвардския университет, са разработили устройства за променлив ток, които използват хидрофобна бариера, за да извършват изпарително охлаждане, като същевременно задържат влажността.

Като бонус, хладилните агенти - които често са парникови газове, многократно по-мощни от въглеродния двуокис, изобщо не участват в процеса.

"Очакваме да осигурим 75% по-енергийно ефективен климатик", казва Джонатан Гринам, доцент по архитектура в Харвард и един от водещите дизайнери на cSNAP.

Междувременно базираната във Флорида компания Blue Frontier изпробва търговска климатична система, базирана едновременно на изсушител (в случая течен солен разтвор) и изпарително охлаждане. Тази конструкция изсушава въздуха и след това го разделя на два съседни потока, обяснява главният изпълнителен директор на компанията Даниел Бетс.

Въздухът в единия поток се охлажда директно чрез повторно въвеждане на влага и изпарение. Другият въздушен поток се запазва сух и се охлажда, като се прекарва през тънка алуминиева стена, която допуска студа, но не и влагата от първия поток. След това течният солен изсушител преминава през термопомпена система, за да се зареди отново. За да се постигне максимална ефективност, термопомпата може да работи през нощта, когато електрическата мрежа е най-малко натоварена, а изсушителят може да се използва през най-горещата част на деня. Въз основа на полевите изпитания на компанията "очакваме 50 до 90% намаление на потреблението на енергия", твърди Бетс.

Нова опасност: Огромни маси топлина изместват земята под градските зониПодземното изменение на климата е резултат от топлината, отделяна от сградите и подземния транспорт, като например системите на метрото


Но Blue Frontier, cSNAP и Transaera все още не са преминали от изпитания към пускане на пазара на своите технологии. И трите групи прогнозират, че са на поне няколко години от този момент. И дори тогава ще има пречки, които биха могли да попречат на новите системи да заменят традиционните климатици. Сред тях са относително по-високите производствени и монтажни разходи, инерцията на индустрията и политиките, които стимулират евтините пред ефективните системи, посочва Scientific American.

Дори и при някои от най-добрите налични технологии, повишаването на ефективността само по себе си може да се окаже недостатъчно, за да компенсира широкоочакваното нарастване на употребата на климатици. Според прогнозите на МАЕ в най-добрия случай през следващите 25 години за охлаждане в света ще е необходима 50% повече енергия, отколкото сега, поради нарастващото търсене, казва Шах.

Няма да е удачно просто да се замени всеки съществуващ климатик с по-добър модел. Вместо това едно наистина по-хладно бъдеще ще трябва да използва други, пасивни стратегии, които разчитат на градското планиране и дизайна на сградите, за да се сведе до минимум нуждата от охлаждане. Според Шах и Миранда от решаващо значение е наличието на повече зеленина и водни площи в градския пейзаж, засенчване на прозорците, позициониране на новите сгради така, че да се възползват от естествения въздушен поток, както и модернизиране на сградите с по-добра изолация и отразяващи панели, които могат да връщат топлината.

"Охлаждането е многостранно предизвикателство", казва Снеха Сахар, експерт по енергийна ефективност в организацията с нестопанска цел ClimateWorks. "Няма една стратегия или един отговор. Нуждаем се от комбинация от по-добри сгради и градове, по-добри технологии и по-добро разбиране, че истинската цена на климатизацията се простира отвъд сметките за ток. Това, което правим в една част на света, оказва влияние върху цялата глобална среда".