راهکارهای نوین خنکسازی شهرها در آینده با آغاز پروژه بینالمللی موسوم به SWiM وارد فاز جدیدی شده است؛ این ابتکار ۹.۴ میلیون دلاری با استفاده از هوش مصنوعی و انرژیهای تجدیدپذیر، قابلیت کاهش ۳۰ درصدی مصرف انرژی شهری را خواهد داشت.
به گزارش پایگاه خبری بهرهورنیوز به نقل از ایمنا، با سه برابر شدن تقاضای خنکسازی تا سال ۲۰۵۰، کلانشهرهای جهان به ناچار به سمت فناوریهای پایدار، خنکسازی مبتنیبر آب و راهکارهای غیرفعال روی آوردهاند. گرمایش زمین و تشدید پدیده جزیره گرمایی، دو بحرانی هستند که شهرهای بزرگ را به آستانه تحمل رساندهاند، اما راهکارهای خنکسازی شهری دیگر محدود به کولرهای گازی پرمصرف نیستند. جدیدترین فناوریهای خنکسازی پایدار در عصر حاضر نهتنها مصرف انرژی را تا ۳۰ درصد کاهش میدهند، بلکه آلودگی کربنی را نیز کم میکنند.
پروژه SWiM؛ یک ابتکار جهانی برای خنکسازی پایدار کلانشهرها
یکی از امیدوارکنندهترین طرحهای جهانی در زمینه کاهش دمای شهرها، ابتکار «خنکسازی پایدار مبتنیبر آب در کلانشهرها (SWiM)» است. این پروژه بینالمللی با همکاری دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور، دانشگاههای آلبورگ و آرهوس دانمارک اجرا میشود. پروژه حاضر با بودجه ۹.۴ میلیون دلاری بهدنبال توسعه سیستمهای خنکسازی با انرژی تجدیدپذیر است و از هوش مصنوعی در سیستمهای تهویه و خنکسازی برای پیشبینی خرابیها استفاده میکند.
در این پروژه همچنین الگوریتمهای هوشمند طراحی میشوند تا تعادل بین نیاز خنکسازی و پایداری شبکه برق برقرار شود. یکی از ویژگیهای کلیدی این سیستمها، قابلیت عملکرد خودگردان (Autonomous) حتی هنگام حملات سایبری یا قطعی برق است که با کمک دوقلوهای دیجیتال، انتقال بین حالتهای عملیاتی را ممکن و بهینهسازی مصرف انرژی در ساختمان را محقق میکنند.
سنگاپور؛ آزمایشگاه زنده خنکسازی هوشمند شهری
سنگاپور با قرار گرفتن در منطقه گرمسیری، به یک آزمایشگاه زنده برای خنکسازی شهری تبدیل شده است. دمای این دولتشهر بهندرت زیر ۳۰ درجه میرود، اما با ابتکارات خلاقانه، توانسته است مصرف انرژی را مدیریت کند. بزرگترین پروژه خنکسازی منطقهای جهان در منطقه خلیج مارینای سنگاپور اجرا شده است.
در این سیستم، آب سرد از طریق لولههای زیرزمینی به ساختمانهایی همچون مارینا بی سندز میرسد و سرمای مورد نیاز را تأمین میکند. این شبکه در حال حاضر شامل دو نیروگاه تولید آب سرد است که توسط یک شبکه لولهکشی به طول ۵ کیلومتر به یکدیگر متصل شدهاند و برنامههایی برای گسترش به پنج نیروگاه وجود دارد تا ۸ میلیون متر مربع فضای ساختمانی را پوشش دهند.
به گفته اپراتور این پروژه، این سیستم انتشار کربندیاکسید را سالانه حدود ۲۳ هزار تن در مقایسه با روشهای متداول کاهش میدهد. تکنولوژی بهکار رفته در این پروژه بهطور فریبندهای ساده و الهامگرفته از سیستمهای گرمایش منطقهای دانمارک است، اما در جهت معکوس عمل میکند که در آن آب گرم از طریق لولههای گرمایش منطقهای برای گرم کردن ساختمانها جریان پیدا میکند، اما در سنگاپور، آب سرد شده در زیر زمین گردش میکند تا ساختمانها را خنک کند.
از پروژههای جدید تا محلههای قدیمی؛ گسترش خنکسازی منطقهای به شهرهای موجود
برخلاف خلیج مارینا که از صفر ساخته شد، پروژه هاربرفرانت در یک محله قدیمی یا به اصطلاح توسعه قهوهای (brownfield) اجرا شده و نشان میدهد که خنکسازی پایدار در شهرهای موجود نیز ممکن است. در ژانویه ۲۰۲۶، شرکتهای مپلتری اینوستمنت (Mapletree Investments) و اسپی گروپ (SP Group) از یک سیستم خنکسازی منطقهای توزیعشده جدید برای محدوده هاربرفرانت پرده برداشتند که پنج ساختمان از جمله ویووسیتی و مرکز هاربرفرانت (HarbourFront) بانک آمریکا را به هم متصل میکند. این پروژه سالانه بیش از ۵ درصد صرفهجویی در هزینههای مرتبط با خنکسازی محقق میکند و انتشار کربن را طی ۲۰ سال حدود ۱۳ هزار و ۷۰۰ تن کاهش میدهد.
هند؛ حکمرانی بر گرما و اتکا به فضاهای آبی-سبز
در حالی که سنگاپور بر راهکارهای فناورانه تمرکز دارد، هند استراتژی مکملی را بر پایه حکمرانی مرتبط با گرما، خنکسازی غیرفعال (passive cooling) و مداخلات بر پایه طبیعت دنبال میکند. در رویدادهای شدید گرمایی، دمای هوا در شهرهایی همچون دهلی نو مرتب از ۴۹ درجه سلسیوس فراتر میرود.
در فوریه ۲۰۲۶، یک هیئت بلندپایه از برنامه محیط زیست سازمان ملل برای تسریع تلاشهای تابآوری در برابر گرما به بمبئی، چنای و دهلی نو سفر کرد. یافتههای آنها شامل تغییر از اقدامات واکنشی اضطراری بهسمت راهکارهای ساختاری بود که در برنامهریزی، فرایندهای تدارکات و مقررات ساختمانی ادغام شدهاند.
ماهاراشترا برنامه بیکول ماهاراشترا (BeCool Maharashtra) را راهاندازی کرد که برای حرکت دادن اقدامات اثباتشدهای همچون سایهبانها، تهویه، بامهای خنک و مصالح بهبودیافته از پروژههای آزمایشی ایزوله بهسمت قوانین تدارکات و مقررات ساختمانی طراحی شده است.
در تامیل نادو، مداخلات خنکسازی غیرفعال در یک سال از ۱۰ به ۳۰۰ مدرسه دولتی گسترش پیدا کرد و آسایش حرارتی حدود ۱۵۰ هزار دانشآموز را بهبود بخشید. یک نقطه عطف مهم حکمرانی زمانی رخ داد که گرما بهعنوان یک «بلای ویژه ایالتی» در تامیل نادو اعلام شد که چارچوبهای هماهنگی و سرمایهگذاری را به جای تکیه بر اقدامات اضطراری موردی، تقویت کرد.
۱۱ شهر در این ایالت اکنون به طرح «غلبه بر گرما» پیوستهاند، یک برنامه اجرایی به رهبری برنامه محیط زیست سازمان ملل که از تابآوری در برابر گرمای شهری از طریق خنکسازی غیرفعال و اقدامات کمکربن حمایت میکند.
چرا اندازه و پیوستگی فضای سبز مهمتر از سرانه آن است؟
علم پشت این مداخلات نیز بهطور فزایندهای قوی است. مطالعه جدیدی که در مجله «پایداری» منتشر شده، بررسی کرده است که چگونه فضاهای آبی-سبز (Blue-Green Spaces، پوشش گیاهی، آبها و تالابها) دمای سطح زمین را در دهلی، یکی از گرمترین کلانشهرهای جهان، تنظیم میکنند. یافتهها نشان میدهد که اثر خنککنندگی فضای سبز تنها به میزان پوشش گیاهی بستگی ندارد، بلکه به چگونگی پیکربندی آن نیز مرتبط است.
بخشهای بزرگ و بههم پیوسته از پوشش گیاهی میتوانند دمای سطح زمین را از ۲۳.۸ درجه سلسیوس به ۲۲.۱ درجه سلسیوس کاهش دهند، در حالی که عوارض آبی خنککنندگی حتی بارزتری نشان میدهند و دما را از ۲۱.۴ درجه به ۱۸.۸ درجه میرسانند.
در مقابل، بخشهای بزرگ ساختهشده همچون آسفالت و بتن، دمای سطح زمین را تا ۲۷.۴ درجه افزایش میدهند. این رفتار نامتقارن (گرمایش خطی از سطوح نفوذناپذیر در مقابل خنککنندگی آستانهای از طبیعت) نشان میدهد که کاهش گرمای شهری نیازمند حرکت از اهداف سطحی سرانه فضای سبز به سمت برنامهریزی مبتنیبر ریختشناسی است که راهروهای آبی-سبز به هم پیوسته را حفظ کند.
نویسندگان این مطالعه نتیجه گرفتند که سطوح نفوذناپذیر و بدون حفاظ همچون آسفالت و بتن، دمای پایه شهر دهلی را تعیین میکنند، در حالی که فضاهای آبی-سبز بهعنوان تعدیلکننده عمل میکنند که مزایای آن زمانی ظاهر میشود که این فضاها بزرگ، بههم متصل و یکپارچه باشند.
همگرایی فناوری، طبیعت و حکمرانی؛ تنها راه خنک کردن کلانشهرها
بهوضوح مشخص است که هیچ راهکار واحدی توانایی خنک کردن کلانشهرهای جهان را نخواهد داشت و مؤثرترین استراتژیها ترکیبی از فناوری، طبیعت و حکمرانی هستند که شامل شبکههای خنکسازی منطقهای بهینهشده با هوش مصنوعی، دوقلوهای دیجیتال برای تعمیر و نگهداری پیشگویانه، الگوریتمهای هوشمند برای تعادل بین تقاضای خنکسازی و پایداری شبکه، همراه با راهروهای آبی-سبز بههم پیوسته، بامهای خنک، تهویه غیرفعال و سایهاندازی استراتژیک میشود.
مقررات بهروز ساختمانی، چارچوبهای مدیریت بلایا که گرمای شدید را بهعنوان یک خطر مجزا به رسمیت میشناسند و مکانیسمهای مالی که خنکسازی پایدار را بهجای یک اقدام آزمایشی به یک کار عادی تبدیل میکنند نیز نقش کلیدی ایفا میکنند. پروژه SWiM تجسم این همگرایی است.
این طرح، تخصص دانمارک در سیستمهای انرژی منطقهای را با تجربه سنگاپور بهعنوان یک کلانشهر گرمسیری ترکیب میکند، در حالی که گراندفوس دانش عملی خود را در زمینه راهکارهای کارآمد انرژی بر پایه آب به ارمغان میآورد. محققان این پروژه بهصراحت بیان میکنند که هدف آنها توسعه سیستمهایی است که نهتنها از نظر علمی قوی، بلکه در شرایط واقعی جهان عملی، مقیاسپذیر و تابآور باشند.
چشمانداز آینده؛ از آزمایشگاه تا خیابانهای شهر
پنج سال آینده پروژه SWiM فناوریهای خود را در مقیاس اتاق، طبقه و ساختمان در سنگاپور آزمایش خواهد کرد و دوقلوهای دیجیتال محیطهای واقعی را شبیهسازی میکنند و قابلیت گسترش را نشان خواهند داد. همزمان، برنامههای اقدام خنکسازی در سطح ایالتی هند، شواهد دنیای واقعی از آنچه کار میکند و نمیکند را فراهم خواهد کرد، یعنی هنگامی که مداخلات خنکسازی غیرفعال در صدها مدرسه و هزاران ساختمان بهکار گرفته میشوند.
انتظار مشترک این است که حدود نیمی از محصولات توسعهیافته در این طرحها به راهکارهای تجاری قابل دوام تبدیل شوند و تفاوت واقعی برای مردم و محیط زیست ایجاد کنند. با تسریع تغییرات اقلیمی، دیگر این پرسش مطرح نیست که آیا شهرها باید با گرمای شدید سازگار شوند یا نه، بلکه این پرسش مطرح است که آیا آنها این کار را به روشهایی انجام میدهند که منجر به افزایش بیشتر انتشار کربن و فشار بر شبکههای برق میشود، یا اینکه آسایش، بهرهوری و ایمنی عمومی را در مرحله بعدی توسعه شهری مورد توجه قرار میدهند. پروژههای در حال اجرا در سنگاپور، هند و دانمارک نشان میدهند که مسیر دوم نهتنها ممکن است، بلکه روزبهروز در دسترستر میشود.