Tìm giải pháp làm mát thay thế điều hòa truyền thống

Singapore từ lâu được biết đến là quốc gia có mức độ phụ thuộc cao vào điều hòa không khí. Theo thống kê, khoảng 99% nhà ở tư nhân tại quốc đảo này được trang bị thiết bị làm mát. Tuy nhiên, việc sử dụng điều hòa phổ biến cũng kéo theo áp lực đáng kể đối với nhu cầu năng lượng và mục tiêu bảo vệ môi trường.

Các hệ thống điều hòa thông thường tiêu thụ lượng điện lớn trong quá trình vận hành. Bên cạnh đó, dàn nóng liên tục thải nhiệt ra môi trường xung quanh, góp phần làm gia tăng nhiệt độ tại khu vực đô thị. Nếu nguồn điện cung cấp được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, lượng điện tiêu thụ cho hoạt động làm mát còn kéo theo phát thải khí nhà kính, làm trầm trọng thêm vấn đề biến đổi khí hậu.

Trước thực tế này, Singapore đang thử nghiệm và đưa vào sử dụng nhiều công nghệ làm mát mới nhằm giảm sự phụ thuộc vào hệ thống điều hòa truyền thống, đồng thời duy trì điều kiện nhiệt độ phù hợp trong các công trình.

Một trong những giải pháp được triển khai là công nghệ dầm lạnh chủ động (Active Chilled Beams). Hệ thống sử dụng các thiết bị dạng thanh dài lắp đặt trên trần nhà, bên trong tích hợp đường ống dẫn nước lạnh và các vòi phun không khí.

Theo nguyên lý hoạt động, nước được làm lạnh xuống khoảng 9°C tại hệ thống làm lạnh trung tâm, sau đó dẫn qua các đường ống trên trần. Không khí được thổi qua những vòi phun nhỏ với tốc độ cao, tạo lực hút đưa luồng khí ấm trong phòng đi qua các đường ống lạnh. Sau khi được làm mát, không khí tiếp tục lưu thông trở lại không gian sử dụng.

Công nghệ này đang được ứng dụng tại tòa nhà văn phòng Paya Lebar Green, cao 8 tầng ở phía Đông Singapore. Hệ thống duy trì nhiệt độ trong văn phòng ở mức khoảng 24°C, đồng thời hạn chế tiếng ồn trong quá trình vận hành. Theo đơn vị thiết kế, giải pháp này giúp giảm hơn 30% năng lượng tiêu thụ so với hệ thống điều hòa thông thường.

Bên cạnh công nghệ dầm lạnh chủ động, một số công trình tại Singapore còn sử dụng phương pháp làm mát đối lưu tự nhiên. Điển hình là tòa nhà bảo trì thuộc cơ quan quản lý cảng Singapore tại khu vực cảng Tuas.

Giải pháp này tận dụng sự lưu chuyển tự nhiên của không khí thông qua các cuộn ống làm lạnh bố trí trên trần. Không khí sau khi được làm mát trở nên nặng hơn và di chuyển xuống phía dưới; khi hấp thụ nhiệt, luồng khí ấm lại di chuyển lên trên để tiếp tục được làm lạnh. Chu trình tuần hoàn này giúp giảm nhu cầu sử dụng quạt cơ học, qua đó tiết kiệm điện năng và hạn chế tiếng ồn.

Một phương án khác đang được nghiên cứu, ứng dụng là công nghệ làm mát bức xạ. Hệ thống sử dụng nước được làm lạnh ở mức 14-18°C, lưu thông qua các đường ống hoặc tấm làm mát để hấp thụ nhiệt tỏa ra từ con người và các vật thể trong không gian.

Tiết kiệm năng lượng, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0

Việc phát triển các công nghệ làm mát thay thế đang nhận được sự quan tâm và thúc đẩy từ Chính phủ Singapore. Một nghiên cứu được thực hiện năm 2024 cho thấy, các công nghệ làm mát mới có tiềm năng giúp quốc gia này tiết kiệm tới 48% năng lượng.

Theo số liệu từ cơ quan quản lý xây dựng Singapore, tính đến giữa năm 2026, đã có ít nhất 33 công trình công cộng và 14 tòa nhà tư nhân đưa các công nghệ làm mát thay thế vào sử dụng.

Đây được xem là một trong những hướng đi góp phần thực hiện mục tiêu phát thải carbon ròng bằng 0 vào năm 2050 mà Singapore đang theo đuổi.

So với hệ thống điều hòa truyền thống, các giải pháp làm mát mới hướng đến tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt, tận dụng luồng không khí tự nhiên hoặc sử dụng hệ thống làm mát kết hợp để giảm lượng điện cần thiết cho việc duy trì nhiệt độ trong nhà.

Tuy nhiên, quá trình mở rộng ứng dụng vẫn gặp một số trở ngại. Chi phí đầu tư ban đầu của các công nghệ này thường cao hơn hệ thống điều hòa thông thường. Bên cạnh đó, thói quen sử dụng không gian làm việc ở nhiệt độ thấp cũng khiến việc thay đổi phương thức làm mát chưa thể diễn ra nhanh chóng.

Trong số các giải pháp đang được triển khai, phương pháp làm mát kết hợp được đánh giá là dễ tiếp cận hơn. Cách thức này chủ yếu điều chỉnh nhiệt độ điều hòa lên mức 25,5-27°C, đồng thời sử dụng thêm quạt để tăng cường lưu thông không khí.

Theo ông Chua Zi Jun, Giám đốc Công ty kiến trúc DP Architects, việc thay đổi thói quen sử dụng điều hòa tại các văn phòng cần có thời gian, bởi nhiều người đã quen với không gian làm việc được làm mát ở nhiệt độ thấp.

Trong khi đó, chuyên gia công nghệ làm mát Wan Man Pun thuộc Đại học Công nghệ Nanyang cho rằng, các giải pháp mới có thể tiếp tục được cải tiến thông qua việc tích hợp hệ thống điều khiển thông minh và công nghệ dự báo. Nhờ đó, nhiệt độ trong không gian có thể được điều chỉnh chủ động trước khi trở nên quá nóng hoặc quá lạnh.

Dù vậy, chuyên gia này cũng lưu ý rằng, ở thời điểm hiện tại, chưa có công nghệ làm mát thay thế nào đạt hiệu suất cao hơn nguyên lý nén hơi đang được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điều hòa truyền thống.

Thích ứng với biến đổi khí hậu bằng các giải pháp làm mát bền vững

Nhu cầu sử dụng các thiết bị làm mát tại Singapore và nhiều quốc gia khác đang tiếp tục gia tăng trong bối cảnh nhiệt độ và độ ẩm ngày càng cao do biến đổi khí hậu. Điều này đặt ra yêu cầu phải tìm kiếm những phương thức làm mát hiệu quả hơn, vừa đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, sản xuất, vừa hạn chế áp lực lên hệ thống năng lượng và môi trường.

Thực tế cho thấy, việc phụ thuộc quá lớn vào điều hòa không khí có thể tạo ra vòng luẩn quẩn về nhiệt độ: thời tiết nóng lên làm gia tăng nhu cầu làm mát; các thiết bị tiêu thụ thêm điện và thải nhiệt ra môi trường; lượng phát thải từ sản xuất điện tiếp tục góp phần làm gia tăng áp lực khí hậu.

Do đó, giảm tiêu thụ năng lượng cho hoạt động làm mát không chỉ là giải pháp tiết kiệm chi phí mà còn có ý nghĩa trong chiến lược giảm phát thải khí nhà kính.

Bên cạnh đổi mới công nghệ, điều chỉnh thói quen sử dụng thiết bị làm mát cũng là một hướng đi cần thiết. Việc lựa chọn mức nhiệt độ phù hợp, kết hợp sử dụng quạt, tận dụng thông gió tự nhiên và thiết kế công trình theo hướng tăng khả năng lưu thông không khí có thể góp phần giảm nhu cầu sử dụng điện.

Những nỗ lực của Singapore cho thấy, chuyển đổi sang các giải pháp làm mát tiết kiệm năng lượng cần được thực hiện đồng thời ở cả phương diện công nghệ, thiết kế công trình và hành vi sử dụng. Đây cũng là hướng tiếp cận đáng chú ý đối với các đô thị nhiệt đới đang phải đối mặt với tình trạng nắng nóng gia tăng và nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng lớn.

Khói mù xuyên biên giới: Singapore xác minh trách nhiệm doanh nghiệp

Hải Đăng