في صيف عام 2019 ، اجتاحت موجة حر شديدة أوروبا. تضررت فرنسا بشكل خاص. في بعض الأماكن ، وصلت درجة الحرارة إلى 46 درجة مئوية (115 درجة فهرنهايت). توفي أكثر من 1400 شخص ، بعضهم في منازلهم - وهي مباني لم يتم تصميمها أبدًا لتحمل الحرارة الشديدة التي تأتي مع تغير المناخ.
قبل عام ، تسببت موجة حر في مونتريال بكندا في مقتل 66 شخصًا. مات ثمانية من كل 10 منهم في منازلهم. وفي الوقت نفسه ، يموت أكثر من 600 شخص في الولايات المتحدة كل عام بسبب الحر الشديد. مثل تلك الموجودة في فرنسا ومونتريال ، يموت الكثير منهم في منازل مبنية لمناخات أكثر برودة.
في جميع أنحاء العالم ، يفي تغير المناخ بوعده بجعل فصول الصيف أكثر حرارة وأطول. بينما تقتل الحرارة في كل مكان ، فإن المباني في المناطق المعتدلة الشمالية سيئة بشكل خاص في الحفاظ على برودة الناس بالداخل.
بدلاً من ذلك ، تعتمد المباني على تكييف الهواء ، مما يجعل درجات الحرارة في الهواء الطلق أكثر سخونة. ذلك لأن تكييف الهواء يعمل عن طريق سحب الحرارة من الداخل ونفخها للخارج. يؤدي هذا إلى زيادة درجات الحرارة للأشخاص في الهواء الطلق ولأولئك الذين يعيشون أو يعملون في مباني بدون تكييف.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الوقود الأحفوري المستخدم في توليد الكهرباء التي تشغل مكيفات الهواء ينتج غازات الاحتباس الحراري ، مما يجعل تغير المناخ أسوأ.
بمعنى آخر ، تكييف الهواء ليس حلاً مستدامًا. ولا توجد إجابة سهلة لكيفية الحفاظ على برودة الجو في ظل موجات الحرارة المتزايدة الأسوأ الناجمة عن تغير المناخ. ولكن هناك الكثير من الأفكار حول كيف يمكن للناس أن يظلوا هادئين. الخطوة الأولى:النظر إلى الجنوب
طلاء السقف الخاص بك
يقول كيرت شيكمان إن الأشخاص الذين يعيشون في أماكن مثل شمال أوروبا وكندا والولايات المتحدة يمكن أن يتعلموا شيئًا أو اثنين من بلدان في المناطق الاستوائية. وهو المدير التنفيذي لـ Global Cool Cities Alliance ، ومقره في واشنطن العاصمة. تساعد هذه المجموعة المدن حول العالم في تصميم مبانٍ أكثر برودة ومساحات خارجية.
يلاحظ شيكمان أن الأسقف والجدران العاكسة هي إحدى الطرق الأكثر فعالية والأقل تكلفة لتبريد المبنى. يمكن أن يكون الأمر بسيطًا مثل طلاءها بلون فاتح جدًا مثل الأبيض ، لتعكس ضوء الشمس.
يقول:"في الهند ، يعيد الناس طلاء أسقفهم كل عام ، وهي رخيصة جدًا". "عندما تفعل ذلك عبر خط من المباني ، يمكن أن يكون لديك انخفاض كبير في درجة الحرارة. نحن نتحدث عن 2.8 إلى 5.5 درجة مئوية [5 إلى 10 درجات فهرنهايت أكثر برودة]. "
على النقيض من ذلك ، غالبًا ما تكون الأسقف والجدران في المدن الشمالية ذات ألوان داكنة. هذا يمتص الحرارة وينقلها إلى المبنى.
يقول شيكمان إن تجربة صغيرة يمكن أن تساعدك على الشعور بالتأثير على نفسك. ضع قطعة من الورق الأبيض وقطعة من الورق الأسود في الشمس في يوم حار. نفس القدر من ضوء الشمس يضرب كل منهما. لكن القطعة السوداء تمتص إشعاع الشمس بينما تعكسها القطعة البيضاء. بعد بضع دقائق ، يصبح اللون الأسود أكثر دفئًا عند اللمس.
لا تحتاج بالضرورة إلى طلاء سطح منزلك باللون الأبيض للحصول على هذا التأثير. في الأماكن التي تكون فيها الأسطح مظلمة بشكل تقليدي ، يمكنك الحفاظ على اللون. هذا لأن الباحثين طوروا مواد سقوف عاكسة جديدة ، كما يقول شيكمان.
العلماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا ومختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي ، على سبيل المثال ، طوروا ألواح الإسفلت العاكسة ومواد تسقيف معدنية وبلاط. على الرغم من أنها ذات ألوان داكنة - خضراء ، وبنية ، وأزرق ، وأحمر - إلا أنها لا تزال تحافظ على هدوئها.
كيف؟ يبدأ الأمر بفهم أن ضوء الشمس يتكون من ثلاثة أطوال موجية مختلفة للضوء:الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة (In-fruh-RED). تحتاج العين البشرية فقط إلى رؤية أطوال موجية مرئية. حوالي نصف طاقة الشمس غير مرئية ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة.
تمتص الأسطح المظلمة التقليدية جميع أنواع الضوء الثلاثة. لكن تلك المصنوعة من مواد التسقيف الجديدة تعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة. مع عودة ما يقرب من نصف ضوء الشمس إلى الفضاء ، فإن هذه الأسطح لا ترتفع درجة حرارتها تقريبًا مثل تلك المغطاة بمواد التسقيف التقليدية.
ماذا عن عندما يأتي الشتاء إلى المدن الشمالية؟ بعد كل شيء ، على الرغم من ارتفاع درجات الحرارة ، لا يزال الشتاء باردًا في الشمال. هل من الجيد أن يكون لديك سقف عاكس عندما تريد تدفئة منزلك؟
نعم ، كما يقول العلماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني. ووجدوا أن الطاقة الإضافية اللازمة لتدفئة مبنى بسقف عاكس في الشتاء أقل من الطاقة اللازمة لتبريد نفس المبنى في الصيف. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان السقف مغطى بالثلج ، فإن لونه لا يهم لأن سطحه سيكون أبيض.
اجعل المبنى صديقًا للخضرة بالنباتات
يأتي درس آخر من المناطق الاستوائية من مدينة سنغافورة الواقعة في جنوب شرق آسيا. في عام 2009 ، قررت حكومتها أنها ستدفع ما يصل إلى نصف تكلفة حدائق الأسطح والجدران. (تتكون الحدائق الجدارية من نباتات في نوع من الحاوية - وعاء أو صندوق ضيق - متصل بالحائط.) كان الدافع وراء هذه الخطوة جزئيًا هو حقيقة أن النباتات تمتص ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز من غازات الدفيئة.
الغازات المسببة للاحتباس الحراري تحبس الطاقة من الشمس وتتسبب في ارتفاع درجات الحرارة. يؤدي حرق الوقود لقيادة السيارات وتدفئة المنازل وتشغيل المصانع إلى إطلاق المزيد من الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الهواء. هذا يؤدي إلى ارتفاع متوسط درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم.
منذ إطلاقه ، ساعد برنامج سنغافورة في تخضير أكثر من 110 مباني. واحد منهم هو Oasia Hotel Downtown. صمم المهندس المعماري Hong Wei Phua المبنى الشاهق الذي يضم أربعة تراسات حديقة - في الطوابق السادس والثاني عشر والحادي والعشرين ، بالإضافة إلى السطح. لأن المدرجات مفتوحة من جميع الجوانب ، فإنها تسمح للهواء بالتدفق عبرها بشكل طبيعي. يساعد هذا في الحفاظ على برودة المبنى ويقلل من حاجته إلى تكييف الهواء.
يمكن للمبنى أيضًا أن يدعم الكروم التي تنمو على طول جوانبها. يقول Hong Wei:"السر يكمن في أن كل قصة لها حلقة من المزارعون". "كل ما تحتاجه النباتات هو تسلق طابق واحد ، وليس من الأرض وصولًا إلى الطابق السابع والعشرين."
يمكن الوصول إلى الكروم في كل قصة أيضًا. خلف حلبة المزارعون ، هناك حلقة "ممشى" داخلية يمكن أن يستخدمها البستانيون لفحص النباتات والعناية بها.
بالطبع ، تتمتع سنغافورة بمناخ استوائي يدعم المساحات الخضراء على مدار العام. لكن حتى في المناخات الشمالية ، حيث تكون النباتات نائمة كل شتاء ، فإن الأسطح والجدران الخضراء ممكنة ، كما تقول ليات مارغوليس. كمهندسة مناظر طبيعية ، تدرس التأثير البيئي للأسطح والجدران الخضراء. تعمل مارجوليس في جامعة تورنتو في كندا.
كيف تبرد النباتات
لا تقوم نباتات الأسطح بتبريد المبنى مباشرة. بدلا من ذلك ، لأنها تحدث الماء أثناء حرارة النهار يبردون الهواء المحيط. تقول مارجوليس إن الأمر "يشبه تمامًا الطريقة التي تتعرق بها أجسامنا من خلال المسام الموجودة في بشرتنا."
عندما تشرق الشمس ، تفتح النباتات ثغورها (Stow-MAH-tuh). هذه فتحات صغيرة على سطح الورقة. يمر الماء من خلالها في الهواء. وعندما يتحول الماء إلى بخار ، فإنه يبرد الهواء.
لا أحد يعرف عدد الأسطح الخضراء التي قد يتطلبها الأمر لتبريد مدينة بأكملها. هناك القليل من الدراسات على هذا النطاق. لكن مارجوليس وفريقها يعرفون النباتات والتربة وأنظمة الري التي توفر التبريد الأكثر فعالية في تورنتو. نباتات Sedum (SEED-uhm) في التربة العضوية جيدة المياه هي مبردات رائدة. Sedum هو نبات سمين منخفض النمو بأوراق صغيرة متداخلة وأزهار صفراء أو بيضاء أو وردية.
أجرى فريقها تجارب مع أسرة اختبار مختلفة للنباتات في الطابق الخامس من مبنى الجامعة. على مدار موسمي نمو ، كان الهواء فوق نباتات الأزهار الجميلة في التربة العضوية المروية أبرد بمقدار درجتين مئويتين (3.6 درجة فهرنهايت) من الهواء فوق الأعشاب غير المروية والأزهار البرية التي تنمو في تربة غير عضوية.
أحد الأسباب هو أن نباتات الأزهار الجميلة تميل إلى الانتشار وتغطية كامل سطح سرير الاختبار. التربة العضوية الغنية والري المنتظم يجعل النباتات تنمو أكثر سمكا.
لا تنتشر الأعشاب والزهور البرية بكثرة. عندما تنمو في تربة فقيرة ولا تُروى إلا بالمطر ، فإنها ستضعف. خلال أشهر الجفاف ، قد تختفي تمامًا.
أظهر Margolis أن تأثير التبريد للنباتات يأتي من مقدار المساحة التي تغطيها ، وليس من الكتلة الحيوية (وداعا يا كتلة). الكتلة الحيوية هي كمية (كتلة) المادة الحية.
بالنسبة للنباتات التي تنمو على الحائط ، فإن الأنواع مهمة أيضًا. وجدت مارغوليس أن كروم العنب وكروم فيرجينيا الزاحفة هي من بين الأفضل. هذا لأنه عندما يخرجون في الشتاء ، فإن سيقانهم لا تذبل. في وقت لاحق ، عندما يأتي الربيع ، لن تضطر الكروم إلى قضاء بعض الوقت لتنمو السيقان ثم الأوراق. بدلا من ذلك ، أوراقهم تغطي الجدران بسرعة وتبدأ عمل النتح.
باستخدام نفس سطح الطابق الخامس ، قامت مارجوليس وفريقها بتنمية أقسام الكروم من جدار من طابق واحد. قارنوا درجة حرارة الهواء فوق سطح الكروم مباشرة فوق الجدار العاري. فاينز جعلت الهواء أبرد بمقدار 3 درجات مئوية (5.4 درجة فهرنهايت).
تشير مارغوليس إلى أن زراعة النباتات في المباني والحفاظ عليها بصحة جيدة ليست رخيصة. ويمكن أن يستغرق الكثير من العمل. قد تكون هناك استراتيجيات أبسط.
مع القديم والخروج مع الجديد
في بعض الأحيان ، يمكن أن يكون سر المنزل الأكثر برودة بسيطًا مثل تذكير أنفسنا بالاستراتيجيات المعمارية من الأيام التي سبقت تكييف الهواء ، كما تقول ميغان ديفيز وايكس. مهندسة في جامعة كامبريدج في إنجلترا ، يركز عملها على مجال ديناميكيات الموائع. هذه هي دراسة السوائل والغازات المتحركة.
يهتم Davies Wykes بشكل خاص بكيفية تحرك الهواء (مجموعة من الغازات) عبر الغرفة. لقد اختبرت نماذج مختلفة لتدفق الهواء بشكل طبيعي عبر الغرفة. إنها تريد مساعدة المهندسين المعماريين في تصميم المنازل والمدارس وأماكن العمل بتهوية التبريد كطريقة لتقليل الحاجة إلى تكييف الهواء.
هناك طريقتان للقيام بذلك ، كما تقول. الأول يعتمد على الريح. عندما تهب الرياح تدفع الهواء باتجاه المبنى. هذا يخلق منطقة ضغط مرتفع. الجانب الآخر من المبنى محمي من الرياح. وهنا يكون ضغط الهواء أقل.
يلاحظ ديفيس وايكس أن السوائل والغازات ، بما في ذلك الهواء ، تنتقل بشكل طبيعي من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض. إذا هبت الرياح وكانت هناك نوافذ مفتوحة على جوانب متقابلة من الغرفة ، فسينتقل الهواء من الجانبين عالي الضغط إلى جانبي الضغط المنخفض. وهذا يخلق نسيمًا باردًا حيث يمر الهواء عبر الغرفة.
تحتوي العديد من المنازل التي تم بناؤها قبل تكييف الهواء على غرف أو ممرات مع نوافذ متقابلة مباشرة من بعضها البعض. طالما لا توجد أشياء كبيرة تسد الطريق ، تسمح هذه التهوية المتقاطعة للنسيم بالتدفق عبر الغرف.
يوضح Davies Wykes:"يعمل Windows الموجود على جدارين متجاورين أيضًا ، ولكن ليس كذلك النوافذ المقابلة لبعضها البعض مباشرة".
لكن ماذا لو لم يكن هناك ريح؟ أي شخص حاول أن يبرد في إحدى ليالي الصيف عن طريق فتح نافذة سيعرف أنه بدون ريح ، لا يوجد نسيم. عندها يمكنك اللجوء إلى الطريقة الثانية لإنشاء التهوية. يتضمن ذلك الاستفادة من اختلاف درجة الحرارة بين الهواء الداخلي والخارجي. في حين أن النسيم ليس بقوة النسيم الذي تقوده الرياح ، إلا أنه لا يزال بإمكانه إحداث فرق ، كما يقول ديفيز وايكس.
يرتفع الهواء الدافئ ويخلق فراغًا. وهذا بدوره يسحب الهواء الأكثر برودة ، مما يخلق نسيمًا. لكن داخل الغرفة ، يرتفع الهواء الدافئ إلى السقف ويعلق. يجب أن يكون هناك فتحة عالية على الحائط أو السقف للهواء الدافئ للهروب وخلق الفراغ اللازم لسحب الهواء للداخل وتكوين النسيم. نافذة عالية أو كوة مثالية. أنت أيضًا بحاجة إلى نافذة منخفضة على الحائط لسحب هذا الهواء البارد من الخارج.
يقول Davies Wykes إن النوافذ المزدوجة المعلقة القديمة هي طريقة جيدة لتوليد هذا النوع من النسيم. هذه نوافذ بغطاء واحد (إطار مملوء بالزجاج) ينزلق لأعلى وآخر ينزلق لأسفل. يتيح لك ذلك إنشاء فتحة أعلى على الحائط ، وفتحة أخرى منخفضة.
تقول:"لقد استخدمنا هذه الأساليب لقرون ، لكننا نسيناها".
ومع ذلك ، حتى إذا كان المبنى الخاص بك سيئ التصميم أو لا يحتوي على نباتات ، فهناك طرق للحفاظ على البرودة أثناء موجة الحر. يقترح Shickman ، من Global Cool Cities Alliance ، إغلاق الستائر أو الستائر أثناء النهار لحجب أشعة الشمس الدافئة. تأكد أيضًا من أنها ذات لون فاتح على الجانب المواجه للخارج بحيث تعكس ضوء الشمس.
تولد أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وغيرها من الأجهزة الإلكترونية قدرًا كبيرًا من الحرارة عند الجلوس في وضع الخمول أو حتى عند إيقاف التشغيل. لذا افصلها عندما لا تكون قيد الاستخدام ، كما يقول شيكمان. وعندما يكون ذلك ممكنًا ، لا تستخدم الموقد أو الفرن - تناول وجبة باردة بدلاً من ذلك.
إذا كنت قد فعلت كل هذه الأشياء وكان منزلك لا يزال ساخنًا بشكل غير مريح ، فلا تقلق بشأن الاضطرار إلى استخدام مكيف الهواء. تذكر أن الحرارة يمكن أن تقتل.
يقول شيكمان:"أعيش في واشنطن العاصمة ، وأحاول ألا أشغل مكيفات الهواء كثيرًا". "لكنني رجل ملتح كبير ولدي أطفال صغار ، لذلك في بعض الأحيان لا بد لي من ذلك".
