Australijskie lato potrafi być zabójcze w dosłownym znaczeniu tego słowa. Nie chodzi tu tylko o dyskomfort, ale o realne zagrożenie dla życia, gdy temperatura staje się zbyt wysoka i przebija poziom 50 stopni Celsjusza. Właśnie w takich warunkach najszybciej widać, że wiele budynków powstało w czasach, gdy nikt nie zakładał tak brutalnych fal upałów, a komfort cieplny planowano na zupełnie inny klimat niż ten, który mamy dziś. Trudno się więc dziwić, że to właśnie australijscy naukowcy poszukali odpowiedzi na bardzo konkretne pytanie – czy da się zbudować budynek, który sam z siebie lepiej radzi sobie z upałem?
Baterie termiczne ukryte w ścianach. Proste, ale z ograniczeniami
Brak dopasowania między architekturą a nową rzeczywistością tworzy niebezpieczną spiralę. Im bardziej domy się nagrzewają, tym częściej sięgamy po klimatyzatory, które zużywają ogromne ilości energii. Ta energia wciąż w dużej mierze pochodzi z elektrowni emitujących gazy cieplarniane, co z kolei napędza kolejne fale upałów. Budynki odpowiadają już za około jedną trzecią globalnych emisji i niemal 30 procent zużycia energii, a w Australii systemy chłodzenia potrafią pochłaniać nawet połowę domowego zapotrzebowania.
Czytaj też: Od K2 Black Panther po T-14 Armata. Co wyróżnia czołgi 4 i 4+ generacji?
Trudno się więc dziwić, że australijski sektor budowlany szuka wyjścia z tej pułapki w materiałach zmiennofazowych, określanych skrótem PCM. Działają one na zasadzie prostej, lecz genialnej “fizycznej magii”. W ciągu dnia, gdy jest gorąco, materiał stopniowo topi się, pochłaniając nadmiar ciepła z pomieszczenia. Z kolei nocą, gdy temperatura spada, ulega zestaleniu, uwalniając zmagazynowaną energię. Cały proces odbywa się samoczynnie, a więc bez udziału prądu, wentylatorów czy skomplikowanej automatyki.
Badania w australijskich miastach pokazują, że wbudowanie takich materiałów w cegły lub płyty gipsowo-kartonowe może zredukować zapotrzebowanie na energię chłodzącą o około 37%. Jest to już konkretna oszczędność, która przekłada się na niższe rachunki. Problem w tym, że system ma swoje słabe strony. Podczas długotrwałych fal upałów, kiedy noce również pozostają bardzo ciepłe, materiał PCM nie ma szansy na pełne zestalenie. W efekcie jego zdolność do pochłaniania kolejnej porcji ciepła następnego dnia dramatycznie spada, a to sprawia, że w najbardziej krytycznych momentach jego skuteczność może być niewystarczająca.
Refleksyjne dachy. Lecz czy na pewno przez cały rok?
Innym popularnym kierunkiem są specjalne, odblaskowe powłoki nakładane na dachy. Ich zasada działania jest prosta: odbijają one dużą część promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń, zamiast pozwolić dachowi się nagrzać. Efekt jest natychmiastowy, bo temperatura wewnątrz budynku potrafi spaść o ponad 10 stopni, co radykalnie zmniejsza potrzebę używania klimatyzacji. Takie rozwiązanie ma jednak istotną wadę, a to szczególnie odczuwalną w klimacie z wyraźnymi porami roku. Zimą, kiedy mieszkańcy chcieliby skorzystać z darmowego ciepła słonecznego, odblaskowy dach wciąż działa na wysokich obrotach, odbijając pożądane promieniowanie. Budynek przez cały rok pozostaje chłodniejszy niż tradycyjny, co w miesiącach zimowych przestaje być zaletą, a staje się wadą. To ograniczenie skłoniło naukowców do szukania bardziej uniwersalnych rozwiązań.
Warstwowy system, który buduje inteligentne budynki “na upały”
Przełom we wspomnianych badaniach nadszedł wtedy, gdy zamiast wybierać pomiędzy PCM a dachami refleksyjnymi, naukowcy postanowili połączyć obie technologie w jeden system. Zespół badawczy pod kierunkiem Md Jaynula Abdena opracował koncepcję, w której na dachu stosowana jest powłoka odblaskowa, a dodatkowo materiały zmiennofazowe wbudowuje się zarówno w konstrukcję dachu, jak i wewnętrzne ściany i sufity.
Czytaj też: Jeżeli to nie jest prowokacja, to okręty wojenne będą zaskakiwać dwukrotnie
Symulacje przeprowadzone dla warunków typowych australijskich fal upałów przyniosły wyniki, które trudno zlekceważyć. We wnętrzach testowych budynków odnotowano spadek temperatury od 7,9 do nawet 9,7 stopnia Celsjusza. Prawdziwie imponujące są jednak oszczędności energii, które w niektórych lokalizacjach sięgnęły 80,6%. Oznacza to, że zapotrzebowanie na prąd do zasilania klimatyzacji spadło niemal pięciokrotnie, co ma kluczowe znaczenie nie tylko dla portfeli, ale i dla bezpieczeństwa osób, które z przyczyn ekonomicznych nie mogą pozwolić sobie na ciągłe chłodzenie pomieszczeń. Różnica między 40 a 32 stopniami w pokoju podczas fali upałów może być absolutnie zasadnicza dla zdrowia osób starszych lub przewlekle chorych.
W stronę domów, które same się dostosowują
Australijski rynek budowlany nie traktuje tych rozwiązań jako futurystycznej ciekawostki. Prace nad adaptacyjnymi systemami dachowymi, które potrafią dynamicznie równoważyć odbijanie i pochłanianie ciepła w zależności od pory roku, już trwają. Plany zakładają, że w ciągu najbliższych dziesięciu lat mogą one stać się standardem w nowym budownictwie. Producenci materiałów celują w produkty, które będą efektywne zarówno w skwarne lato, jak i w chłodniejszą zimę.
Czytaj też: Przetrwa kule, 500 stopni i mróz. Nowy akumulator Epsilora to paliwo dla armii przyszłości
Co istotne, technologie te mają być dostępne nie tylko dla deweloperów stawiających nowe osiedla, ale również dla właścicieli starszych domów, którzy zdecydują się na termomodernizację. To właśnie te starsze budynki są często najbardziej narażone na ekstremalne temperatury. Chociaż koszt takiej modernizacji na pewno nie jest zerowy, to w perspektywie kilku lat może się on zwrócić dzięki znacznym oszczędnościom na energii.
Jaką przyszłość budujemy?
Australia, zmagająca się z jednymi z najtrudniejszych warunków na świecie, może stać się poligonem doświadczalnym dla rozwiązań, które w przyszłości trafią pod strzechy (dosłownie i w przenośni) na innych kontynentach. Dlatego też widok tego państwa, które mierzy się z konsekwencjami zmian klimatu, jednocześnie szukając dla nich technologicznych odpowiedzi, jest zarówno budujący, jak i pouczający. Przedstawione rozwiązania nie są magicznym remedium na wszystkie problemy, bo mają swoje ograniczenia i wymagają dalszych prac. Pokazują jednak wyraźny kierunek tego, że przyszłość należy do budynków, które nie będą biernie znosić warunków zewnętrznych, lecz będą w pewnym stopniu aktywnie się do nich dostosowywać.