Juli i fjor var den varmeste måneden noensinne. Hetebølgene brøt temperaturrekorder rundt om i verden og brakte til og med sommertemperaturer til Chile og Argentina under vinteren på den sørlige halvkule.

Og det er mer enn bare svette og ubehag. Hetebølger er de dødeligste værhendelsene, og dreper flere mennesker i USA hvert år enn flom, tornadoer og orkaner til sammen. Etter hvert som klimaendringene forverres, blir tilgang til kunstig avkjølte rom raskt fra en ekstra til en helsemessig nødvendighet, så vel som et grunnleggende menneskerettighetsspørsmål.

Standard luftkondisjoneringssystemer har imidlertid både daglige fordeler og langsiktige problemer, fordi jo varmere det er, jo flere slår på klimaanlegget, og derfor brukes mer energi og mer gass forbrennes. slippes ut. .

“Vi er i en ond sirkel,” sa Nicole Miranda, en ingeniør som studerer bærekraftig kjøling ved University of Oxford, til Scientific American. “Og det er ikke bare en ond sirkel, det er også en akselererende ond sirkel.”

I følge 2018-data fra Det internasjonale energibyrået (IEA) er kjøling den raskest voksende energikilden i bygninger. I et business as usual-scenario spår IEA at innen 2050 vil den årlige globale etterspørselen etter kjøleenergi mer enn tredobles. Dette representerer en økning på mer enn 4000 terawattimer, omtrent mengden energi som forbrukes av hele USA på ett år.

Det er offisielt: juli i fjor var den varmeste måneden noensinne“Det er skremmende og det er bare begynnelsen”

Det blir stadig tydeligere at mennesker ikke kan unnslippe klimaendringene med den samme luftkondisjoneringsteknologien som vi har brukt i nesten et århundre. Å bryte den onde sirkelen krever innovasjon som vil bidra til å bringe friskere luft til flere mennesker med mindre påvirkning på miljøet.

Et av de velkjente problemene med dagens klimaanlegg er deres avhengighet av kjølemiddelkjemikalier, hvorav mange er kraftige drivhusgasser. Noen prosjekter tar sikte på å erstatte disse stoffene med mindre skadelige kuldemedier, men selv om dette skjer, representerer kuldemedier kun en liten del av klimaanlegget.

For øyeblikket kommer omtrent 80 % av et standard klimaanleggs utslipp, som spiller en rolle i global oppvarming, fra energien som brukes til å drive det, sier Nihar Shah, direktør for Global Cooling Efficiency Program ved Lawrence Berkeley National Laboratory, og legger til:

«Den siste tiden har det blitt gjort mye arbeid for å øke energieffektiviteten til kompressorer og varmevekslere, som er en del av standard klimaanlegg. Men mer ambisiøse design tar sikte på å redusere mengden arbeid disse komponentene må gjøre. »

Standard luftkondisjoneringssystemer avkjøler og avfukter samtidig gjennom en relativt ineffektiv mekanisme: For å kondensere vann fra luften, sier Shah, overkjøler de det utover komforten. Derfor skiller mange nye design tørke- og kjøleprosessene, og unngår behovet for underkjøling.

Sommer i Skandinavia eller hvordan den infernalske varmen endrer turismenRekordtemperaturer gir økende interesse for destinasjoner som Finland, Norge, Sverige og Island.

For eksempel trekker noen nyere klimaanlegg ut fuktighet fra luften ved å bruke tørkemidler (som de som er plassert i noen pillepakker). Den tørkede luften kan deretter avkjøles til en mer akseptabel temperatur. Denne prosessen kan kreve litt ekstra energi da tørkemiddelet må “lades opp” ved hjelp av varme. Men noen selskaper, inkludert Somerville, Mass.-baserte oppstartsselskapet Transaera, resirkulerer varmen som genereres fra kjøleprosessen for å lade opp tørkemidlet. Transaera hevder at systemet de utvikler kan forbruke 35 % mindre energi enn et gjennomsnittlig standard klimaanlegg.

En enda større effektivitetsøkning er mulig når tørking kombineres med evaporativ kjøling, som helt eliminerer den energikrevende prosessen som kalles dampkompresjon.

Dampkondensering – systemet som et standard klimaanlegg fungerer med, passerer kjølemediet gjennom en syklus hvor det kondenserer og utvider seg, slik at det absorberer varme fra interiøret og slipper det til utsiden. I kontrast er fordampningskjøling en enklere prosess. På samme måte avkjøler svette huden vår: når vann endres fra flytende til gassform, absorberer det varme. Fordampningskjølere fungerer på samme måte, gjør-det-selv-enheter der en vifte blåser luft over isen.

Og i tørt klima har folk brukt evaporativ kjøling i tusenvis av år. I det gamle Iran, for eksempel, bygde folk yahchals, store koniske leirestrukturer med skorsteiner som brukte luftsirkulasjon og fordampning av tilstøtende vann for å senke temperaturen nok til å lage varme is om vinteren og lagre den om sommeren.

Forskere: Det vil bli den kaldeste sommeren noensinne hvis vi ikke stopper global oppvarming

Men denne strategien øker også fuktigheten i luften, så som et kjølesystem har det en tendens til å fungere kun når været er varmt og tørt – hvis luftfuktigheten stiger over et visst punkt, endrer det komforten som oppnås ved å senke temperaturen. For å løse dette problemet, har forskningsgrupper inkludert Harvard University cSNAP-teamet utviklet AC-enheter som bruker en hydrofob barriere for å utføre fordampende kjøling og samtidig beholde fuktigheten.

Som en bonus er ikke kjølemedier – som ofte er langt kraftigere klimagasser enn karbondioksid – involvert i prosessen i det hele tatt.

“Vi planlegger å levere 75 % mer energieffektivt klimaanlegg,” sier Jonathan Greenham, en førsteamanuensis i arkitektur ved Harvard og en av cSNAPs hoveddesignere.

I mellomtiden tester Florida-baserte Blue Frontier et kommersielt klimaanlegg basert på både tørkemiddel (i dette tilfellet flytende saltvannsløsning) og fordampende kjøling. Denne designen tørker luften og skiller den deretter i to tilstøtende bekker, sier selskapets administrerende direktør Daniel Betts.

Luft i en bekk avkjøles direkte ved gjeninnføring av fuktighet og fordampning. Den andre luftstrømmen holdes tørr og avkjølt ved å passere gjennom en tynn aluminiumsvegg som slipper inn kulden, men ikke fuktigheten fra den første luftstrømmen. Tørkemidlet flytende salt passerer deretter gjennom et varmepumpesystem for å lades opp. For å oppnå maksimal effektivitet kan varmepumpen drives om natten, når det elektriske nettet er minst belastet, og avfukteren kan brukes på den varmeste delen av dagen. Basert på selskapets felttesting, “forventer vi en 50 til 90 prosent reduksjon i strømforbruket,” sa Betts.

Ny fare: enorme varmemasser flytter bakken under urbane områderUnderjordiske klimaendringer skyldes varmen som avgis av underjordiske bygninger og transport som undergrunnsbaner.

Men Blue Frontier, cSNAP og Transaera har ennå ikke gått fra utprøving til kommersialisering av teknologiene deres. Alle tre gruppene spår at det vil ta dem minst noen år å nå dette punktet. Og selv da vil det være hindringer som kan hindre nye systemer i å erstatte tradisjonelle klimaanlegg. Blant dem er relativt høyere produksjons- og installasjonskostnader, industritreghet og retningslinjer som oppmuntrer til billige snarere enn effektive systemer, sa Scientific American.

Selv med noe av den beste teknologien som er tilgjengelig, kan effektivitetsgevinster alene ikke være nok til å oppveie den allment forventede økningen i bruk av klimaanlegg. I følge IEA-prognoser vil verden i det beste av de neste 25 årene trenge 50 % mer energi for å kjøle ned enn den gjør i dag, på grunn av økende etterspørsel, sier Shah.

Det vil ikke være hensiktsmessig å bare erstatte alle eksisterende klimaanlegg med en bedre modell. I stedet vil en virkelig kjøligere fremtid måtte ty til andre passive strategier som er avhengige av byplanlegging og bygningsdesign for å minimere behovet for kjøling. Ifølge Shah og Miranda handler det om å ha flere grøntområder og vann i bylandskapet, skyggelegging av vinduer, posisjonere nye bygninger for å utnytte naturlig luftstrøm og modernisere bygninger med bedre isolasjon og reflekterende paneler som kan returnere varme.

“Avkjøling er en mangesidig utfordring,” sier Sneha Sahar, energieffektivitetsekspert ved nonprofit ClimateWorks. “Det er ingen enkelt strategi eller svar. Vi trenger en kombinasjon av bedre bygninger og bedre byer, bedre teknologi og en bedre forståelse for at de sanne kostnadene for klimaanlegg vil overstige strømregningen. Det vi gjør i en del av verden påvirker helheten globalt miljø.”