Aurore Julien là giảng viên khoa Thiết kế Môi trường - Environment Design có tiếng tại Đại học Đông London. Chị đã có 17 năm kinh nghiệm với vai trò chuyên gia cố vấn các vấn đề môi trường và thiết kế nhà ở sao cho việc sử dụng năng lượng hiệu quả nhất. Những dòng chữ chữ dưới đây được dịch dựa theo bài viết chị Julien đăng tải trên The Conversation.
Trời càng nóng, người ta càng dùng điều hòa "tợn" hơn. Ta có dự đoán dựa trên số liệu, dựa cả vào quan sát xu hướng sử dụng điều hòa cũng như sự bùng nổ của ngành công nghiệp làm mát trên thế giới: tới năm 2050, khoảng ⅔ hộ gia đình trên Trái Đất sẽ có ít nhất một hệ thống điều hòa, nhu cầu năng lượng để vận hành lượng máy lạnh khổng lồ sẽ nhân thêm 3 lần so với thời điểm hiện tại.
Trừ khi lượng điện trên tới từ một nguồn năng lượng tái tạo nào đó, thì số thiết bị điều hòa nhiệt độ sẽ thải ra môi trường một lượng lớn khí nhà kính, đồng thời khiến hiện tượng nóng lên toàn cầu tệ đi nhiều. Vòng luẩn quẩn lại tiếp diễn: nóng quá mức, ta bật điều hòa cho mát, khí thải từ điều hòa làm Trái Đất nóng lên khiến ta dùng điều hòa thường xuyên liên tục.
Ngành công nghiệp điều hòa vẫn còn khá non trẻ, với lại công nghệ chưa chín muồi để ta tái sáng chế lại cái điều hòa . Một trong những hướng đi hợp lý của thời điểm hiện tại là thiết kế lại nhà ở, cho ta một không gian thoáng mát và ngăn nhiệt xâm nhập, qua đó sẽ giảm được việc phụ thuộc vào điều hòa.
Ta tìm tới phương pháp "cổ điển" của cửa sổ và bóng râm
Mở cửa sổ vẫn luôn là cách làm mát phòng thân thuộc, tuy nhiên hành động này rồi sẽ khiến nhiệt độ trong phòng bằng với cái nóng của trời nắng. Cách tốt nhất để tránh nhiệt trao đổi giữa trong và ngoài là một lớp tường cách nhiệt tốt, cộng thêm một cái cửa sổ được đặt ở vị trí hợp lý.
Mặt Trời thường nằm ở vị trí cao trong mùa hè, vậy nên một mái che hoặc một tấm mành chắn nắng sẽ là sự lựa chọn sáng suốt.
Cửa sổ hướng Đông hoặc Tây thì khó che nắng hơn hẳn. Rèm và mành sẽ không phải cách tránh nắng hiệu quả, vì nó vừa che mất tầm nhìn đẹp của cửa sổ, lại vừa chặn ánh sáng ban ngày. Chưa hết, rèm đặt bên trong cửa sẽ trở thành một lớp hút nhiệt hiệu quả, khiến phòng bạn càng nóng hơn.
Bởi lý do này, những loại cửa chớp đặt ngoài cửa sổ mới là cách ngăn nhiệt hiệu quả.
Sơn nhà và các lớp phủ cách nhiệt
Có một cách chống nhiệt tốt là phủ lên mái nhà vật liệu phản lại được bức xạ Mặt Trời, không chỉ đánh bật những phần ánh sáng nhìn thấy được mà nó còn phản được cả ánh sáng hồng ngoại. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ dưới nóc nhà được phủ lớp vật liệu như vậy giảm đi tới 10 độ C so với sơn phủ thông thường.
Còn có những loại vật liệu phủ kính cửa sổ ngăn được nhiệt nhưng vẫn cho ánh sáng tự nhiên tiến vào phòng.
Bên cạnh đó, hai công nghệ khác được sử dụng để cách nhiệt là: lớp phủ đổi màu - photochromic glazing với khả năng đổi độ trong suốt của kính dựa trên cường độ ánh sáng (một số kính râm có khả năng này), lớp phủ cách nhiệt - thermochromic glazing có khả năng trở nên tối màu khi nhiệt độ lên cao.
Ở thời điểm hiện tại, khoa học đang phát triển loại sơn cách nhiệt - thermochromic paint để hấp thụ ánh sáng và nhiệt khi thời tiết trở lạnh, phản lại nhiệt khi trời nóng.
Vật liệu xây nhà
Ngoài đặc tính rắn chắc, vững chãi để xây được nhà, vật liệu còn mang trên mình một số đo nữa có tên thermal mass, tạm dịch là khối lượng nhiệt, tức khả năng hấp thụ nhiệt và thải nhiệt chậm rãi. Những vật liệu như gạch, đá, bê tông hay những tòa nhà "chìm" một phần trong đất sẽ có khối lượng nhiệt lớn, cho phép nhà mát vào buổi sáng (do vật liệu hấp thụ nhiệt) và ấm vào buổi tối (do nhiệt dần thoát ra với tốc độ chậm).
Đáng buồn thay, nhà cửa của thời hiện đại lại có khối lượng nhiệt thấp, và khi một tòa nhà may mắn có vật liệu sở hữu khối lượng nhiệt cao, nhà lại được phủ những vật liệu nóng như thạch cao hay thảm. Ngày nay, ta còn hay dùng cả gỗ để xây nhà, dù rằng vật liệu gỗ thân thiện với môi trường nhưng khối lượng nhiệt của nó lại vô cùng thấp.
Vật liệu "lai" và vật liệu chuyển trạng thái dần được sủng ái
Bê tông là loại vật liệu có khối lượng nhiệt rất lớn, thế nhưng quá trình sản xuất nó lại thải ra một lượng khổng lồ khí carbon dioxide, bạn có thể đọc thêm qua bài viết này . Vật liệu thay thế bê tông có thể kể tới "con lai" giữa bê tông và gỗ, vừa thân thiện hơn với môi trường (hơn bê tông) lại vừa cho vật liệu xây nhà một khối lượng nhiệt chấp nhận được.
Một giải pháp khác là vật liệu chuyển trạng thái (phase change material - PCM). Những loại vật liệu của tương lai này có thể lưu trữ hoặc giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ẩn - lượng nhiệt để vật chất chuyển trạng thái, từ rắn sang lỏng hoặc sang khí, hoặc từ lỏng thành khí, nhiệt độ vật chất không đổi trong quá trình này.
Khi vật liệu lạnh đi, nó sẽ biến thành dạng rắn và thải nhiệt ra ngoài. Khi nó chuyển thành dạng lỏng, vật liệu sẽ hấp thụ nhiệt, tạo ra hiệu ứng làm mát.
PCM có thể có khối lượng nhiệt cao hơn cả đá và bê tông. Thực tế, nghiên cứu cho thấy PCM có thể khiến nhiệt độ phòng giảm được tới 5 độ C. Nếu ứng dụng PCM cho một căn phòng có điều hòa, lượng điện cần để vận hành điều hòa sẽ giảm được tới 30%.
Các nhà nghiên cứu đề cao tầm quan trọng của PCM, gọi nó là công nghệ của tương lai. Tuy nhiên quá trình sản xuất PCM vẫn còn tốn năng lượng; theo thời gian, khoa học có thể giải quyết vấn đề này để biến PCM thành vật liệu xây nhà hữu hiệu.
Việc thoát hơi nước
Khi nước hấp thụ nhiệt, nó sẽ bay hơi và khi hơi nước bay lên cao, không khí lạnh sẽ bị đẩy xuống dưới. Hiện tượng này chính là tiền thân của điều hòa nhiệt độ : hơi nước chính là công cụ "thô sơ" để giảm nhiệt độ phòng trong thời xa xưa.
Bất kỳ hệ thống nào cho phép nước bay hơi nhờ không khí nóng, đẩy khí mát xuống dưới sẽ đều có thể trở thành hệ thống điều hòa tự nhiên hiệu quả, chỉ cần thời tiết đủ khô và hệ thống đủ chính xác. Kết quả nghiên cứu cũng rất khả quan: một số căn phòng thử nghiệm hệ thống điều hòa thô sơ này có thể chạm mốc nhiệt độ 14 độ C.
Lời kết
Ta chưa mừng vội được, công nghệ mới mang nhiều tiềm năng thật nhưng vẫn đang trong giai đoạn phát triển; ta hãy tìm cách tăng hiệu năng những công nghệ "cổ điển" đi đã. Một trong những cách dễ thấy nhất để tránh việc điều hòa nhiệt độ tiếp tục tàn phá môi trường là sử dụng chính năng lượng Mặt Trời để vận hành hệ thống làm mát. Trở ngại lớn vẫn cứ là tiền bạc và không gian lắp đặt hệ thống mới.
Bên cạnh đó, việc thiết kế nhà ở mới cần tính tới cả khả năng hấp thu và thoát nhiệt của vật liệu xây nhà. Nội thất bên trong nhà cũng cần được xem xét: bất cứ hệ thống chạy điện nào đều sẽ tỏa nhiệt, vậy nên hãy tắt thiết bị điện không cần thiết để vừa tiết kiệm điện năng, lại vừa tránh được nóng.
Bằng những cách đơn giản đó, ta đã có cho mình một không gian mát mẻ.
CÙNG CHUYÊN MỤC
