Phương pháp mạng lưới làm mát dùng cho cả một khu vực (tòa nhà, khu phố...) đang là giải pháp thay thế được các nước trên thế giới chú ý sử dụng.
Hiệu quả hơn hệ thống điều hòa không khí gia đình
Mặc dù được thiết kế để làm mát ngôi nhà và nơi làm việc của chúng ta, nhưng máy điều hòa không khí chạy bằng năng lượng than, dầu hoặc khí đốt đồng thời làm tăng lượng khí thải nhà kính làm nóng hành tinh. Thường được lắp đặt trên mặt tiền các tòa nhà, các thiết bị điều hòa không khí cũng góp phần làm nóng TP thông qua việc giải phóng nhiệt thải.
Chúng cũng tiêu thụ rất nhiều điện vào những ngày nắng nóng, điều này có thể làm quá tải lưới điện và góp phần gây ra tình trạng mất điện.
Để giải quyết những vấn đề này, nhiều TP lớn như Paris, Munich, Hồng Kông, Singapore, Dubai và Toronto đang xây dựng các hệ thống làm mát trung tâm lớn, hiệu quả và tiêu thụ ít điện hơn.
Ở đó, chúng được các bệnh viện, khách sạn, trung tâm dữ liệu và các tòa nhà lớn sử dụng và vận hành bằng cách bơm nước lạnh qua mạng lưới đường ống.
Trong công nghệ làm mát hiện đại được sử dụng trong tủ lạnh, máy điều hòa không khí và máy bơm nhiệt, khí được nén trong một hệ thống kín, nơi nó trở thành hơi dẫn đến quá trình giải phóng nhiệt. Áp suất sau đó giảm xuống, làm cho hơi nóng trở lại và trở thành thể khí. Trong quá trình này, năng lượng nhiệt được chiết xuất, tạo ra hiệu ứng làm mát.
Có TP còn sử dụng hơi lạnh tự nhiên từ sông, nước ngầm, hồ hoặc biển. Điều này cũng có nghĩa là những cây như vậy cần ít năng lượng hơn.
Stefan Dworschak của Stadtwerke München, một công cung cấp điện cho hơn 95% hộ gia đình ở Munich, cho biết: “Chúng tôi cố gắng sử dụng càng nhiều nước ngầm cung cấp hệ thống làm mát chính”.
Một phương pháp độc đáo nữa: TP Munich phía Nam nước Đức có cơ sở lưu trữ đá lạnh. Dworschak nói với DW rằng nước đá được sản xuất ở đó bằng cách sử dụng các thiết bị làm lạnh lớn, đặc biệt là vào ban đêm “khi mức tiêu thụ điện trong TP thấp, tạo ra ít áp lực hơn cho lưới điện”. Khối nước đá này sẽ đáp ứng nhu cầu làm mát trong các tòa nhà vào ngày nóng nực.
Kết hợp mạng lưới sưởi ấm và làm mát
Giống như mạng lưới sưởi ấm khu vực, mạng lưới làm mát cũng có những nhược điểm. Chi phí đầu tư cao và đường ống phải được đặt dưới lòng đất trong TP và kết nối với các tòa nhà. Cả năng lượng làm mát và sưởi ấm đều bị thất thoát khi đi qua các đường ống dài trong lòng đất.
Những hao hụt này đặc biệt cao nếu nước rất nóng hoặc rất lạnh khi vận chuyển. Các chuyên gia nêu bật tiềm năng tiết kiệm ở đây thông qua việc lắp đặt mạng lưới làm mát và sưởi ấm kết hợp - điều ngày càng phổ biến ở châu Âu.
Một ví dụ như vậy là ở quận Moosach của Munich. Ở đó, trung tâm dữ liệu của TP được kết nối với mạng làm mát của quận sử dụng nước lạnh để làm mát máy chủ và bơm nước nóng trở lại đường hồi từ mạng làm mát.
Cách đó vài trăm mét, nguồn nước nóng này được sử dụng cho máy bơm nhiệt trong một khu chung cư. Nó làm nóng 114 căn hộ và sau đó bơm nước đã làm mát trở lại mạng lưới làm mát.
Dworschak nói: “Đây là một cách tốt để tăng hiệu quả hơn nữa. Chúng tôi muốn thúc đẩy việc mở rộng các mạng như vậy vì lý do này”.
Các mạng lưới làm mát và sưởi ấm kết hợp này đặc biệt hữu ích ở các vùng khí hậu ôn đới như Đức, nơi có khả năng kết hợp nhu cầu làm mát và sưởi ấm. Ví dụ, khi nhiệt thải từ hệ thống làm mát được sử dụng cho máy bơm nhiệt.
Vật liệu cách nhiệt của tòa nhà làm giảm đáng kể nhu cầu làm mát
Tuy nhiên, yếu tố quan trọng nhất để làm mát hiệu quả là khả năng cách nhiệt của tòa nhà, Wolfgang Hasper thuộc Viện Nhà thụ động ( Passive House Institute – PHI) ở Darmstadt (Đức) cho biết. Viện nghiên cứu độc lập tính toán mức tiêu thụ năng lượng của các tòa nhà, tổ chức hội nghị và đào tạo các kiến trúc sư trên toàn thế giới về thiết kế tiết kiệm năng lượng.
Xin nói thêm, khái niệm "Nhà thụ động" (tiếng Anh: Passive house; tiếng Đức: Passivhaus) là những công trình đáp ứng được tiêu chuẩn Passivhaus về hiệu quả sử dụng năng lượng của các tòa nhà nhằm giảm thiểu tác động sinh thái của công trình lên môi trường.
Hasper cho biết, nếu các tòa nhà có mặt tiền và mái cách nhiệt tốt, cửa sổ lắp kính hai hoặc ba lớp, che nắng tốt và thông gió thông minh thì “nhiệt từ bên ngoài sẽ không lọt vào”.
Những tòa nhà cách nhiệt tốt cần năng lượng làm mát ít hơn tới 10 lần so với tòa nhà có nhiều kính, không có bóng râm và không có lớp cách nhiệt.
Ông cho biết thêm, vật liệu cách nhiệt là một giải pháp thay thế tốt cho mạng lưới làm mát khu vực vì chủ sở hữu bất động sản có thể tự lắp đặt bất cứ khi nào họ muốn mà không cần phải chờ mở rộng mạng lưới làm mát khu vực nơi họ sinh sống. Hơn nữa, ông cho biết thêm, công nghệ cách nhiệt và làm mát thường có thể được sử dụng kết hợp với quang điện, đặc biệt là ở các nước có khí hậu nóng.
