Điều hoà trở nên lỗi thời, Singapore tạo đột phá làm mát mới

Từ lâu đời được mệnh danh là “quốc gia máy điều hòa”, Singapore đang thử nghiệm các giải pháp làm mát thay thế, từ hệ thống dầm làm lạnh cho đến “thông gió tự nhiên thụ động” nhằm kiềm chế cơn khát điện năng từ những chiếc máy điều hòa tiêu tốn nhiều năng lượng.

Quốc đảo này có tỷ lệ sở hữu máy điều hòa bình quân đầu người cao nhất Đông Nam Á, với khoảng 99% căn hộ tư nhân được trang bị thiết bị làm mát.

Theo các nghiên cứu, ngành xây dựng tại Singapore chiếm 1/5 lượng phát thải của cả nước, trong khi riêng việc làm mát đã tiêu tốn từ 40% - 60% năng lượng tiêu thụ của một tòa nhà.

Tuy nhiên, máy điều hòa đang khiến vấn đề nắng nóng trở nên tồi tệ hơn. Các cục nóng xả không khí nóng ngược trở lại môi trường, và lượng điện năng dùng để vận hành các hệ thống này có thể góp phần gây ra biến đổi khí hậu nếu được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch.

Một số tòa nhà ở Singapore đang xem xét các lựa chọn khác, bao gồm hệ thống dầm làm lạnh chủ động - vốn là các tấm kim loại đục lỗ có gắn cuộn dây làm lạnh được lắp trên trần nhà.

Một trạm làm lạnh nằm ở tầng trên cùng của tòa nhà sẽ dùng nước làm lạnh sâu khoảng 9 độ C. Không khí được thổi qua các vòi phun nhỏ bên trong các dầm làm lạnh này.

Các tia khí tạo ra một vùng áp suất thấp giúp hút không khí ấm hơn từ phòng phía dưới lên, đi qua các cuộn dây làm lạnh và được làm mát trước khi tái lưu thông. Công nghệ này giữ cho các văn phòng tại tòa nhà Paya Lebar Green cao 8 tầng ở phía đông Singapore luôn duy trì ở mức nhiệt độ dễ chịu 24 độ C.

Từ đó, những luồng không khí mát mẻ rõ rệt được thổi ra từ các tấm kim loại màu trắng kiểu dáng hiện đại trên trần của tòa nhà được mô tả là một trong những tòa nhà “xanh nhất” của Singapore.

Hệ thống này cũng rất êm ái, không có tiếng rì rầm kéo dài quen thuộc của các máy điều hòa thông thường.

Theo đơn vị thiết kế tòa nhà DP Architects, hệ thống này giúp cắt giảm hơn 30% lượng năng lượng tiêu thụ so với điều hòa không khí truyền thống. Một hệ thống tương tự cũng đang được sử dụng tại tòa nhà bảo trì của Cơ quan Cảng Singapore ở cảng Tuas phía tây.

Tòa nhà này áp dụng công nghệ làm mát bằng thông gió tự nhiên thụ động, tận dụng luồng không khí tự nhiên để giảm sự phụ thuộc vào quạt cơ khí.

Chu trình tuần hoàn liên tục này giúp giảm nhu cầu sử dụng quạt, từ đó cắt giảm năng lượng tiêu thụ và tiếng ồn.

Một giải pháp thay thế khác là làm mát bức xạ - nơi nước được làm lạnh xuống khoảng từ 14 đến 18 độ C sẽ chảy qua các đường ống hoặc tấm kim loại, hấp thụ nhiệt bức xạ tỏa ra từ con người hoặc vật thể để làm giảm nhiệt độ môi trường xung quanh.

Nỗ lực tìm kiếm các giải pháp làm mát mới đang nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ từ chính phủ.

Một nghiên cứu của chính phủ vào năm 2024 đã xác định các công nghệ làm mát thay thế (ACTs) là một chiến lược trọng điểm, chỉ ra rằng chúng có thể giúp thành phố tiết kiệm tới 48% lượng điện năng tiêu thụ.

Theo cơ quan quản lý xây dựng của Singapore, tính đến giữa năm 2026, đã có ít nhất 33 tòa nhà công cộng và 14 tòa nhà tư nhân áp dụng các công nghệ ACTs. Đảo quốc này hiện đặt ra mục tiêu đầy tham vọng là đạt mức phát thải ròng bằng 0 (net-zero) vào năm 2050.

Dù các con số này vẫn còn tương đối nhỏ và việc tìm kiếm một công nghệ ACT phù hợp với người dùng vốn đã quen thuộc với máy điều hòa truyền thống là một thử thách, những người ủng hộ các hệ thống này vẫn khẳng định tính hiệu quả của chúng. 

Chi phí lắp đặt ban đầu cao hơn so với điều hòa thông thường, và khoản đầu tư này sẽ được bù đắp hoàn toàn theo thời gian nhờ chi phí vận hành thấp hơn đáng kể từ việc tiết kiệm năng lượng.

Phương pháp thay thế phổ biến nhất hiện nay vẫn là làm mát kết hợp, đơn giản là tăng nhiệt độ điều hòa lên mức cao hơn (từ 25,5 đến 27 độ C) và kết hợp sử dụng cùng với quạt.

Nhu cầu làm mát sẽ chỉ ngày càng tăng khi biến đổi khí hậu làm gia tăng nhiệt độ và độ ẩm ở Singapore cũng như trên toàn thế giới.

Các hệ thống điều hòa không khí truyền thống dựa trên nguyên lý nén hơi, sử dụng chất làm lạnh để di chuyển nhiệt từ nơi này sang nơi khác.

Các công nghệ ACTs cũng áp dụng nguyên lý cơ bản tương tự, nhưng tiêu tốn ít năng lượng hơn cho việc lưu thông khí lạnh hoặc giảm thời gian vận hành bằng cách tận dụng khả năng thích nghi của con người với nhiệt độ cao hơn một chút.