پارادوکس تهویه مطبوع​

چگونه مردم را بدون گرم کردن کره زمین خنک کنیم؟

عمر عرفان خبرنگار ارشد وکس درباره تغییرات آب و هوایی، COVID۱۹ و سیاست انرژی است. عرفان همچنین از همکاران دائمی برنامه رادیویی علم جمعه است. قبل از Vox، او خبرنگار Climate Wire  در E&E News بود.

جهان در حال حاضر 1.1 درجه سانتیگراد – 2 درجه فارنهایت – به طور متوسط ​​گرمتر از ابتدای انقلاب صنعتی است. اما با توجه به این تغییر به ظاهر کوچک به طور متوسط، یک افزایش بزرگ در دمای بسیار بالا است. این امر باعث شده است که سرمایش، به ویژه تهویه مطبوع، برای بقای میلیاردها نفر حیاتی باشد.

اثرات مخرب دماهای شدید در حال حاضر در بسیاری از نقاط جهان در حال رخ دادن است. موج گرمای عظیم در هند و پاکستان که 1.5 میلیارد نفر در آن زندگی می‌کنند، اکنون در سومین هفته خود قرار دارد. فقط 12 درصد از جمعیت هند دارای دستگاه تهویه مطبوع هستند، اما حتی این افراد نیز در رنج هستند. گرما باعث قطعی برق، کمبود آب و کشته شدن ده‌ها نفر شده است، اگرچه ممکن است تا هفته‌ها تلفات واقعی مشخص نباشد.

بخش‌های غربی اروپا نیز با موج گرما مواجه هستند که پیش‌بینی می‌شود دمای هوا در اواخر این هفته به 40 درجه سانتی‌گراد یا 104 درجه فارنهایت برسد.

تگزاس نیز در حال حاضر با یک موج گرمای رکوردشکن مواجه است، درست زمانی که شش نیروگاه به طور ناگهانی خاموش شدند. اپراتور شبکه ایالتی، شورای قابلیت اطمینان الکتریکی تگزاس، از ساکنان خواست از استفاده از وسایل بزرگ خودداری کنند و ترموستات‌ها را بین ساعت 3 بعد از ظهر تا 8 بعد از ظهر روی 78 درجه فارنهایت تنظیم کنند.

این دماهای سوزان تنها، آمار اخیر در الگوی هوای فزاینده گرم هستند. موج گرمایی که در قرن نوزدهم یک بار در دهه رخ می داد، اکنون داغتر است و تقریباً سه برابر بیشتر اتفاق می افتد. امواج گرمایی که در گذشته هر 50 سال یک بار رخ می داد، اکنون تقریباً پنج برابر بیشتر است و به دماهای بالاتری می‌رسد. رکوردهای گرما به قدری شکسته می شوند که به سختی به عنوان خبر ثبت می شوند. در آخرین بررسی خود از علم آب و هوا ، هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی گفت که «تقریباً مطمئن است» که امواج گرما از دهه 1950 در بیشتر مناطق خشکی مکرر و شدیدتر شده است.

رویدادهای گرمای شدید نیز در منطقه وسیع‌تری از کره زمین، از اعماق اقیانوس‌ها تا مناطق یخبندان قطب شمال، رخ می‌دهد. امواج گرما اکنون چنان رویدادهای ویرانگر با زخم‌های طولانی مدت هستند که برخی کشورها می‌گویند باید آنها را به عنوان طوفان نام‌گذاری کرد.

اما شدیدترین خطرات ناشی از دماهای بالا در مناطقی مانند هند و پاکستان است، مناطقی که نزدیکتر به خط استوا هستند و در حال حاضر گرم هستند و جمعیت متراکم و رو به رشدی دارند. آنها همچنین دارای ثروت کمتری هستند، بنابراین وقتی دماسنج‌ها به سه رقم می‌رسند، عده کمی می‌توانند از پس سیستم سرمایشی برآیند.

موج گرمای سهمگین در هند و پاکستان

این سیاره تنها گرم‌تر شده و بخش‌هایی از جهان را غیرقابل سکونت خواهد کرد. خوش‌بینانه‌ترین سناریو این است که میانگین دمای جهانی در این قرن 1.5 درجه سانتیگراد (2.7 درجه فارنهایت) افزایش یابد که منجر به امواج گرمای شدیدتر و مکرر می‌شود. با این حال، در حال حاضر، جهان به طور قطع در حال عبور از این هدف است.

صرف‌نظر از این که بشریت دست به دست هم داده و انتشار گازهای گلخانه‌ای را که سیاره زمین را گرم می‌کند، به شدت کاهش دهد، میلیاردها نفر امروزه و در آینده به شدت نیاز به خنک شدن دارند. زندگی و معیشت آنها به خطر افتاده و این یکی از مهم‌ترین چالش‌های فناوری و سیاست‌گذاری است.

با این حال خنک ماندن در میان گرما یک پارادوکس ایجاد می‌کند: تاکتیک‌های خنک کردن می‌تواند منجر به بدتر شدن مشکلی شود که آن‌ها سعی دارند حل کنند اگر از سوخت‌های فسیلی استفاده کنند یا از یخچال‌های نشتی که گازهای مضر گرمایی قوی هستند استفاده کنند. و افرادی که شدیدترین گرما را تجربه می کنند اغلب کسانی هستند که کمترین توانایی را برای خنک کردن دارند.

یک کارگر در جریان موج گرما در دهلی نو، هند، در 2 می در کنار خطوط برق آب می نوشد.

حل این مشکل مستلزم حل مسائل مبهم مربوط به برابری و عدالت و همچنین توسعه ابزارهای بهتر برای خنک سازی فراتر از تهویه مطبوع است. همچنین نیازمند بازنگری نقش سردسازی در جامعه است. این یک تجمل نیست، بلکه یک ضرورت برای زندگی در دنیایی است که ما برای خود ساخته‌ایم.

گرما حتی قبل از اینکه به حد افراط برسد خطرناک و پرهزینه است.

دمای محیط آنقدر برای سلامتی ما اساسی است که به راحتی می‌توان اهمیت و تهدیدی را که ایجاد می‌کند نادیده گرفت. بر اساس گزارش سرویس ملی هواشناسی، گرمای شدید مرگبارترین پدیده آب و هوایی در 30 سال گذشته در ایالات متحده بوده است. این به این دلیل است که گرما راه‌‌های زیادی برای آسیب رساندن به مردم دارد. دمای بالا باعث می شود انسان نتواند گرمای اضافی را دفع کند. هنگامی که دمای هوا به بالاتر از دمای بدن می‌رسد، گرمای بیشتری به بدن انسان وارد می‌شود تا خارج از آن. که می تواند باعث هایپرترمی، گرمازدگی و مرگ شود. برخی از داروها می توانند با گرما اثر کمتری داشته باشند، در حالی که برخی دیگر می توانند افراد را نسبت به دمای بالا آسیب‌پذیرتر کنند.

در هوای گرم‌تر، آلاینده‌هایی مانند اوزون سریعتر شکل می‌گیرند که می‌تواند منجر به مشکلات تنفسی شود. علاوه بر این، تنش ناشی از گرما تجمعی است. دمای بالا به ویژه در شب نگران کننده است زیرا به این معنی است که افراد در طول روز از گرما بسیار کم در امان هستند . به دلیل تغییرات آب و هوایی، شب ها در واقع سریعتر از ساعات روز گرم می شوند.

همچنین هنگامی که گرمای شدید با رطوبت ترکیب می‌شود، هوا می‌تواند کشنده شود. برای اندازه‌گیری خطر ناشی از این شرایط، دانشمندان دمای حباب مرطوب، شرایط دما و رطوبت را که در آن آب تبخیر نمی‌شود، ردیابی می‌کنند. دمای بالاتر حباب مرطوب به این معنی است که خنک شدن با عرق کردن برای فرد سخت‌تر است. یک فرد سالم می‌تواند دمای حباب مرطوب 35 درجه سانتی‌گراد یا 95 درجه فارنهایت را به مدت شش ساعت تحمل کند. بزرگسالان مسن، کودکان خردسال و افراد مبتلا به بیماری‌های زمینه‌ای در آستانه بسیار پایین‌تری شروع به رنج می‌کنند. اما دمای بالا می‌تواند قبل از رسیدن به بالاترین حد نیز باعث آسیب شود. برای افرادی که در مزارع، کارگاه‌های ساختمانی، آشپزخانه‌ها یا کارخانه‌ها کار می‌کنند، دمای بالاتر منجر به صدمات بیشتر می‌شود. اجتناب از این خطرات هزینه‌هایی نیز دارد، زیرا کارگران دستمزدهای از دست رفته را در مقابل احتمال آسیب‌های ناشی از کار می‌سنجند. حتی در محیط‌های کاری سردتر مانند دفاتر، مطالعات نشان داده است که دمای بالا باعث کاهش بهره‌وری و عملکرد می‌شود.

ریچل کایت، رئیس دانشکده فلچر در دانشگاه تافتز، که در سال 2018 گزارشی با عنوان « چشم‌اندازهای سردکننده: ارائه خنک‌کننده پایدار برای همه» تهیه کرده است، گفت: «تأثیر ضربه‌ای گرما فوق‌العاده است».

این امر باعث افزایش خسارات اقتصادی زیادی می‌شود. طبق یک برآورد، گرما سالانه 100 میلیارد دلار برای اقتصاد ایالات متحده هزینه دارد. اگر اقدامی برای کاهش تغییرات آب و هوایی یا آسیب‌های ناشی از آن انجام نشود. این رقم تا سال 2030 به 200 میلیارد دلار و تا سال 2050 به 500 میلیارد دلار افزایش خواهد یافت.

برخی بحث‌ها در میان محققان در مورد این که آیا گرمای شدید بار سلامتی عمومی بیشتری نسبت به سرمای شدید ایجاد می‌کند یا خیر، وجود دارد، اما افزایش دمای متوسط به این معنی است که رویدادهای سرمایی رکورد شکن بسیار کم‌تر شایع می‌شوند، در حالی که رکورد گرمای ثبت شده به افزایش خود ادامه خواهد داد.

با این حال، در بسیاری از نقاط جهان، تهویه مطبوع به عنوان ضرورت تلقی نمی‌شود. در ایالات متحده، تعداد کمی از ایالت‌ها برای سرمایش در مسکن حکم دارند، در حالی که اکثر ایالت‌ها و شهرداری ها حداقل نیاز گرمایشی را برای مالکان دارند. دولت فدرال پول خانوارهای کم‌درآمد را برای پرداخت قبوض انرژی، از جمله سرمایش و گرمایش، تامین می‌کند ، اما این خانواده‌ها در وهله اول باید سیستم سرمایشی داشته باشند. تهویه مطبوع در مسکن عمومی فدرال مورد نیاز نیست.

بنابراین بخش عظیمی از چالش در جلوگیری از آسیب ناشی از گرما این است که مردم و سیاست گذاران را وادار کنیم تا تهدید را شناسایی کرده و خنک سازی را به عنوان یک ابزار نجات‌دهنده تلقی کنند.

پارادوکس آب و هوای تهویه مطبوع

فن‌آوری‌های خنک‌کننده، به‌ویژه تهویه مطبوع، از زمانی که ویلیس کریر دستگاهی را برای جلوگیری از خراب شدن جوهر توسط رطوبت در کارخانه چاپ بروکلین در سال 1902 اختراع کرد، جوامع را در سراسر جهان تغییر داده است. این تغییرات اثرات گسترده و غیرمنتظره‌ای داشته است. نویسنده استیون جانسون در کتاب خود در سال 2014 چگونه به اکنون رسیدیم: شش نوآوری که دنیای مدرن را ساختند، نقاط بین گسترش تهویه مطبوع و انتخاب رونالد ریگان را به هم مرتبط کرد: سیستم‌های تهویه مطبوع جنوب غربی ایالات متحده را قابل سکونت‌تر کردند و جمعیت رو به رشد این منطقه به پایگاه مهمی برای حمایت از ریگان تبدیل شد. لی کوان یو، اولین نخست وزیر سنگاپور، گفت که تهویه مطبوع شرط اساسی شکل‌گیری کشورش بوده است. در حال حاضر تقریباً 2 میلیارد دستگاه تهویه مطبوع در سراسر جهان استفاده می‌شود که نیمی از این واحدها تنها در ایالات متحده و چین هستند. به گفته آژانس بین‌المللی انرژی، سیستم‌های خنک‌کننده مانند تهویه مطبوع، فن‌ها و تهویه حدود 20 درصد مصرف انرژی در ساختمان‌ها در سطح جهان را تشکیل می‌دهند. این میزان برق مصرفی در سطح جهان برای سرمایش دو و نیم برابر بیشتر از مصرف کل قاره آفریقا است.

وقت آن است که در مورد تهویه مطبوع تجدید نظر کنید

بنا به یافته‌های کریر، خنک کردن فقط برای مردم نیست. تبرید و انجماد برای تولید، نگهداری و حمل و نقل مواد غذایی، دارو ، لوازم الکترونیکی ضروری است . طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی تا سال 2050، مصرف انرژی تهویه مطبوع در مسیر فعلی خود سه برابر خواهد شد – که تقریباً معادل مقدار برق مصرفی امروز چین است.

در محصول فعلی تهویه مطبوع، تفاوت زیادی در کارایی و منابع انرژی مورد استفاده آنها وجود دارد. فضاهایی که آنها خنک می‌کنند همگی به یک شکل عایق نیستند.

همچنین یک شکاف بزرگ در دسترسی افراد به این سیستم وجود دارد. آژانس بین‌المللی انرژی خاطرنشان می‌کند که برای نزدیک به 3 میلیارد نفر که در گرمترین نقاط جهان زندگی می‌کنند، تنها 8 درصد آنها دارای تهویه مطبوع هستند. و در داخل کشورها، تهویه مطبوع  ها به طور مساوی توزیع نمی‌شوند. دسترسی بر اساس درآمد و همچنین مکان متفاوت است. موج گرمای عظیم تابستان گذشته در سراسر شمال غربی اقیانوس آرام به ویژه نگران کننده بود، زیرا تعداد کمی از مردم این منطقه به دلیل آب و هوای معتدل، تهویه مطبوع دارند. سیاتل کمترین درصد خانوارهای دارای تهویه مطبوع را در میان سایر مناطق اصلی مترو در ایالات متحده دارد . این احتمالاً به صدها مرگ بیش از حد کمک کرده است.

نابرابری در دسترسی به تهویه مطبوع نیز بر اساس خطوط نژادی است. ساکنان رنگین پوست در شهر نیویورک با وجود اینکه 22 درصد از جمعیت را تشکیل می‌دهند، نیمی از تلفات ناشی از گرما را تشکیل می‌دهند. دسترسی به تهویه مطبوع یک عامل کلیدی است. مورد دیگر این است که محله‌هایی با ساکنان اقلیت نژادی، فضای سبز، شاخ و برگ و پوشش درختی کمتری دارند. در عوض، محله‌های آنها اغلب بتن و آسفالت بیشتری دارد. این امر اثر جزیره گرمایی را بدتر می‌کند و باعث می‌شود دما در این مناطق بیشتر از محیط اطرافشان افزایش یابد.

همچنین این یک قانون طبیعت است که شما نمی‌توانید فضایی را بدون گرم کردن فضای دیگر خنک کنید. در شهرها، گرمای ناشی از تهویه مطبوع در شب می‌تواند دمای محیط را 1 درجه سانتی گراد یا 1.8 درجه فارنهایت افزایش دهد.

تهویه مطبوع یکی دیگر از مشکلات مستقیم آب و هوا هستند. بسیاری از آنها از مبردهایی استفاده می کنند که همچنین گازهای گرماگیر قدرتمندی هستند. مواد شیمیایی مانند هیدروفلوئوروکربن ها (HFCs) می توانند 12000 برابر بیشتر از دی اکسید کربن در به دام انداختن گرما در جو قوی تر باشند. نشت های کوچک مایع خنک کننده در میلیاردها واحد تهویه مطبوع می تواند برای آب و هوا مخرب باشد. یک کارمند عملکرد واحدهای تهویه مطبوع را در کارگاهی در فویانگ، چین، در ماه می 2021 آزمایش می‌کند.

 خبر خوب این است که کارهای زیادی می‌توان انجام داد. و برخی از این کارها در حال حاضر در حال انجام است. سرمایش در عصر تغییرات آب و هوایی نیازمند یک استراتژی چند وجهی است در موج‌های گرمای کنونی در سراسر جهان، اولویت باید نجات جان افراد زیادی باشد، حتی اگر تنها گزینه‌ها از سوخت‌های فسیلی باشد

راه های زیادی برای مهار اثرات آب و هوای تهویه مطبوع وجود دارد. فاتح بیرول، مدیر اجرایی آژانس بین‌المللی انرژی، در گزارشی در سال 2018 نوشت: «پاسخ اول و مهم‌تر از هر چیز در بهبود کارایی دستگاه‌های تهویه مطبوع است که می‌تواند به سرعت رشد تقاضای برق مرتبط با سرمایش را کاهش دهد. » با بهره وری بیشتر انرژی، تهویه مطبوع بیشتر با کمتر انجام می شود. همچنین منازل و مشاغل برای جلوگیری از ضایعات نیاز به عایق بندی و آب بندی بهتری دارند.

روش دیگر تولید بیشتر دستگاه های تهویه مطبوع است که از HFC یا سایر گازهای به دام انداختن گرما استفاده نمی کنند. بسیاری از کشورها، از جمله ایالات متحده، HFC ها را به تدریج حذف می کنند . سنای ایالات متحده به زودی به تصویب اصلاحیه کیگالی در پروتکل مونترال ، معاهده بین المللی که متعهد به کاهش 85 درصدی HFC تا سال 2050 است، رأی خواهد داد.

در عین حال، بازار بزرگی برای فناوری های خنک کننده پایدار وجود خواهد داشت. Kyte گفت: «میلیاردها نفر هستند که آرزوی ثروتمند شدن دارند، و وقتی درآمد شما شروع به افزایش می کند، می خواهید به خنک کننده دسترسی داشته باشید.

برقی که دستگاه های تهویه مطبوع را تامین می کند باید از منابعی تامین شود که گازهای گلخانه ای منتشر نمی کنند، بنابراین کاهش انرژی زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی در شبکه و افزایش انرژی باد، خورشید و انرژی هسته ای بسیار مهم است.

فناوری به تنهایی کافی نیست. تهویه مطبوع فقط برای افرادی مفید است که در داخل خانه کار می کنند، اما میلیون ها نفر هنوز در بیرون کار می کنند. کاهش دمای هوای بیرون مستلزم برنامه ریزی دقیق برای اطمینان از سایه کافی و اقداماتی مانند سقف های خنک است. برای برخی از مشاغل، کارگران باید برنامه‌هایی داشته باشند که آنها را در گرم‌ترین زمان‌های روز از آفتاب دور نگه دارد. در برخی مکان‌ها، تنها زمان‌های قابل تحمل برای کار در فضای باز شب است .

مربوط

نحوه طراحی مجدد شهرها برای مقاومت در برابر امواج گرما

خنک کردن ممکن است به رویکرد جمعی تری نیز نیاز داشته باشد. به جای نصب تهویه مطبوع در هر خانه فردی، برخی از مناطق می توانند از سیستم های خنک کننده منطقه ای استفاده کنند . و در مواقع اضطراری، مردم به مراکز خنک کننده عمومی نیاز خواهند داشت .

رگولاتورها نیز باید وارد عمل شوند. ایالات متحده در حال حاضر استاندارد ملی محل کار برای قرار گرفتن در معرض گرما ندارد، اما اداره ایمنی و بهداشت شغلی اکنون در حال تدوین قانونی برای محافظت از کارگران در برابر دمای بالا است. دولت ها همچنین باید استانداردهای سخت تری را برای بهره وری انرژی در سرمایش اعمال کنند.

رفع گرمای شدید در مرز متوقف نمی شود. کشورهایی که در طول تاریخ بیشترین سوخت های فسیلی را سوزانده اند، اکنون ثروت لازم برای مقابله با افزایش دما را دارند، در حالی که کشورهایی که کمترین سهم را در این مشکل داشته اند، با خطرناک ترین گرما با کمترین منابع روبرو هستند. بنابراین، کشورهای ثروتمند موظفند به مکان‌هایی که با گرمای خطرناک مواجه هستند کمک کنند تا سرمایش را گسترش دهند و به پرداخت هزینه آن کمک کنند.

Kyte گفت: “من فکر می کنم که مورد اقتصادی و امنیت جهانی برای سرمایه گذاری در توانایی این کشورها برای استقرار فناوری های فوق کارآمد و غیرآلاینده کاملاً واضح است.” “همه ما در یک سیاره زندگی می کنیم.”

بنابراین در حالی که میلیاردها نفر با گرمای شدیدتر و ویرانگرتر روبرو هستند، محافظت از آنها و اجتناب از گرم شدن هرچه بیشتر به نفع همه افراد روی زمین است. تهویه مطبوع اکنون یک ضرورت تاسف بار است، اما همچنین فرصتی برای رسیدگی به برخی از بی عدالتی های اساسی تغییرات آب و هوایی است