Eksperckim okiem
Anna Pawłowska-Kawa, Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych
21 lipca media obiegła informacja o kolejnym światowym rekordzie. Bynajmniej nie był to powód do świętowania, gdyż ów rekord ustanowiony został w kategorii “Najcieplejszy dzień w historii pomiarów”. Co więcej, już kolejnego dnia konieczna była szybka aktualizacja tych doniesień i to niestety nie z powodu błędnego odczytu danych, a kolejnego rekordu średniej globalnej temperatury. Według danych zebranych przez naukowców z unijnego programu Copernicus, w niedzielę 21 lipca dobowa globalna temperatura sięgnęła 17,09°C, a w poniedziałek 22 lipca było to już 17,15°C.
Mogłoby się wydawać, że wzrost o 0,06°C jest nieznaczący, jednak wyjątkowo niepokojący jest fakt, że każdy miesiąc od czerwca 2023 r. był najgorętszy od czasu rozpoczęcia pomiarów przez Copernicus w 1940 r. Carlo Buontempo, dyrektor serwisu programu Copernicus, przewiduje że to dopiero początek rekordowej fali upałów, a kolejny “najcieplejszy dzień w historii” wkrótce znów zostanie ustanowiony.
Wpadliśmy w błędne koło chłodzenia
Światowa Organizacja Meteorologiczna i Copernicus, w opracowanym wspólnie raporcie alarmują, że temperatury w Europie rosną mniej więcej dwukrotnie szybciej niż średnia światowa. „Najnowsze średnie pięcioletnie pokazują, że temperatury w Europie są obecnie o 2,3°C wyższe od poziomów sprzed epoki przemysłowej, w porównaniu do 1,3°C, które notuje się w skali całego świata” – donoszą eksperci. Warto przypomnieć, że Porozumienie Paryskie, podpisane w 2015 r., zakłada ograniczenie globalnego ocieplenia do 1,5°C.
Niestety jeden ze sposobów w jaki próbujemy radzić sobie z upałami, jest też składową przyczyn ich powstawania. Mowa o klimatyzatorach, które na dobre zagościły w budynkach użyteczności publicznej, miejscach pracy, środkach transportu oraz naszych domach. Z roku na rok montuje się ich coraz więcej. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej liczba klimatyzatorów na całym świecie może wzrosnąć o 244% do 2050 r. My, Europejczycy korzystamy z klimatyzacji wprawdzie dużo rzadziej niż mieszkańcy innych regionów świata (rekordzistami są Chińczycy, Amerykanie i Japończycy, którzy w 2016 r. korzystali z ⅔ wszystkich tego typu urządzeń na świecie). Jednak dane pokazują, że jej użycie systematycznie wzrasta także na naszym kontynencie. Liczba urządzeń klimatyzacyjnych w Europie wzrosła ponad dwukrotnie od 1990 r., a zapotrzebowanie energetyczne na chłodzenie budynków wzrosło czterokrotnie, szczególnie w północnej części kontynentu. Wraz ze wzrostem globalnych temperatur, obszary wymagające klimatyzacji będą przesuwać się coraz bardziej na północ. Według MEA i innych organizacji badających zmiany klimatyczne, do końca tego wieku klimatyzacja będzie konieczna w większości terytorium Polski, na południu Wysp Brytyjskich, a nawet w dużej części Kanady. „Korzystanie z klimatyzatorów i wentylatorów elektrycznych odpowiada za prawie 20% całkowitego zużycia energii elektrycznej w budynkach na całym świecie. Rosnące zapotrzebowanie na chłodzenie pomieszczeń powoduje również ogromne obciążenie systemów elektroenergetycznych w wielu krajach, a także zwiększa emisje”. – donosi MAE.
Z kolei według zeszłorocznego raportu ONZ, wielu najbardziej narażonych na upał ludzi na świecie ma ograniczony dostęp (lub nie ma go wcale) do nowoczesnych technologii chłodzenia, takich jak klimatyzatory czy choćby nawet lodówki. W krajach rozwiniętych jesteśmy na tyle uprzywilejowani, że nawet jeśli nie posiadamy klimatyzacji w domu, to chłodu szukać możemy chociażby w obiektach użyteczności publicznej, a sam upał nie jest jeszcze na tyle dotkliwy aby doprowadzał do stanu bezpośredniego zagrożenia zdrowia lub życia na taką skalę jak w wielu krajach Azji lub Afryki. W biedniejszych krajach brak systemów chłodzenia zmniejsza również dochody milionów rolników i powoduje straty żywności, a także utrudnia powszechny dostęp do ochrony zdrowia, chociażby przez ograniczenie dostępu do niektórych leków i szczepionek. Wpływa także negatywnie na tempo rozwoju gospodarczego.
Klimatyzacja symbolem nowej klasy średniej
Inaczej jest chociażby w Europie. Na montaż klimatyzatora finansowo może pozwolić sobie coraz więcej osób. Nie jest to już synonim luksusu, a często potrzeba stawiana na równi z montażem niezbędnego systemu grzewczego. Przy budowie nowych domów klimatyzatory stają się niejako standardem, ale i w blokach widok jednostki zewnętrznej, czasem skrzętnie schowanej za ratanową osłoną balkonu mało kogo dziwi.
Dlaczego schowanej? W myśl stwierdzenia: “Nie chcesz odmowy, to nie pytaj!” mieszkańcy budynków wielorodzinnych niekiedy decydują się na montaż bez pozwolenia. W przypadku wielu wspólnot i spółdzielni mieszkaniowych na montaż klimatyzacji należy bowiem takowe pozwolenie otrzymać. A to potrafi trwać miesiącami, po to by finalnie móc zakończyć się odmową. Zgoda na montaż określana jest warunkami odpowiedniej uchwały, która zezwala na zmianę części wspólnej nieruchomości, w tym wypadku na instalację dodatkowych urządzeń elektrycznych. Uchwała określa lokalizacje, w których montaż może być dozwolony, na przykład pod barierkami balkonów lub na dachu. Wszystkie te aspekty są konsultowane z architektem budynku. Uchwała również precyzuje, kto ponosi odpowiedzialność za ewentualne szkody wynikające z wad urządzeń lub ich niewłaściwego montażu. Odmowa montażu jest niemalże pewna w przypadku budynków zabytkowych objętych ochroną konserwatora.
Zużycie energii na potrzeby chłodzenia a ryzyko blackoutów
Niekontrolowane przerwy w dostawie energii elektrycznej zdarzają się coraz częściej. Ostatnim tego typu zjawiskiem na dużą skalę poszkodowane zostały kraje bałkańskie. W piątek, 21 czerwca, wczesnym popołudniem przerwy w dostawie prądu dotknęły Czarnogórę, Bośnię i Hercegowinę, Albanię oraz Chorwację. Klimatyzatory i lodówki nie działały, sieci Wi-Fi były niedostępne, a na drogach tworzyły się korki. W niektórych miejscach brak prądu skutkował również brakiem wody, ze względu na brak zasilania dla pomp. Wszystko to miało miejsce podczas wyjątkowego upału, gdy temperatury w południowej Europie sięgały nawet 40°C. Przestarzałe komponenty ściśle zintegrowanej bałkańskiej sieci energetycznej (które dopiero zaczynają być poddawane modernizacji), nie były w stanie sprostać zwiększonemu zapotrzebowaniu, spowodowanemu m.in. wzmożonemu wykorzystaniu systemów chłodzenia. „Awaria wydarzyła się wskutek znacznego obciążenia sieci przez nagły wzrost zapotrzebowania na energię w momencie najwyższych temperatur” – przyznał Sasa Mujović, minister energii Czarnogóry. Przestarzałe sieci energetyczne to problem w skali globalnej, zarówno Polska, Europa jak i wiele innych regionów świata ma wiele do zrobienia w zakresie modernizacji swoich sieci. A te nie tylko często nie są w stanie przyjąć rosnącej energii z OZE, ale też nie są odporne na postępujące zmiany klimatu i anomalie z nimi związane.
Szkodliwe f-gazy
Tak jak i inne urządzenia chłodnicze, systemy klimatyzacyjne pracują z wykorzystaniem przemian termodynamicznych czynnika chłodniczego. I to właśnie od rodzaju zastosowanego czynnika zależy stopień wpływu danego urządzenia na środowisko. Wpływ ten określamy na podstawie współczynników GWP (Global Warming Potential) i ODP (Ozone Depletion Potential). Im niższe współczynniki ODP i GWP, tym odpowiednio mniejszy wpływ czynnika na tworzenie efektu cieplarnianego i postęp zubożania warstwy ozonowej. W branży HVAC, szczególnie w pompach ciepła, coraz szerzej wykorzystywane są czynniki naturalne jak np. propan R290 o ODP=0 i GWP=3. Jeśli chodzi o zastosowanie w klimatyzatorach to znajdziemy go głównie w urządzeniach przenośnych, ze względu na kwestie bezpieczeństwa wynikające z właściwości fizycznych propanu.
Najczęściej stosowanym obecnie czynnikiem w klimatyzatorach ściennych typu split bądź multi-split jest R32 – difluorometan z grupyHFC, o GWP = 675. W porównaniu do propanu jest to wartość 225 razy wyższa. Dużo? Tak, ale warto nadmienić, że do niedawna innym szeroko wykorzystywanym czynnikiem był R410a o GWP = 2088. Każdy czynnik z grupy f-gaz będzie w mniejszym lub większym stopniu negatywnie wpływał na środowisko. Zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/573 z dnia 7 lutego 2024 r. w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych wprowadzone zostały terminy ostatecznego odejścia od f-gazów w sektorze HVAC:
- 2032 r. dla małych monoblokowych pomp ciepła i klimatyzacji (<12 kW),
- 2035 r. dla klimatyzacji typu split i pomp ciepła, z wcześniejszymi terminami dla niektórych typów systemów typu split o wyższym potencjale globalnego ocieplenia.
Jakie mamy alternatywy?
W miastach korzystanie z klimatyzacji potęguje efekt tzw. miejskiej wyspy ciepła. Szybko postępująca urbanizacja i związane z nią przekształcenia terenu wpłynęły na zwiększenie skali oraz natężenia tego zjawiska. Coraz więcej miast stara się wprawdzie wprowadzać zasady bardziej zrównoważonego budownictwa, z uwzględnieniem postępujących zmian klimatu. Niestety często robią to po uprzednim pozbyciu się drzew, które w naturalny sposób przyczyniają się do zmniejszania temperatury w miastach. Konieczne jest przerwanie tego błędnego koła, gdyż mieszkańcy miast mają mniejsze możliwości alternatywnego chłodzenia swoich mieszkań. Wprawdzie, jako blokery ciepła świetnie sprawdzają się rolety zewnętrzne, jednocześnie jednak wraz z ciepłem nie wpuszczają one do pomieszczeń światła, a nie dla każdego będzie to akceptowalnym kompromisem.
A może pompa ciepła?
Mieszkając w domu z podwórkiem mamy więcej możliwości. Nie każdy zdaje sobie sprawę, że niektóre pompy ciepła latem mogą realizować funkcję chłodzenia, poprzez odwrócenie cyklu pracy – wtedy energia cieplna nie jest pobierana ze źródła dolnego (powietrze, grunt, woda gruntowa) i transportowana do systemu grzewczego, ale ciepło z systemu grzewczego jest dostarczane do źródła ciepła, powodując chłodzenie grzejników, podłogówki lub klimakonwektora. Należy jednak pamiętać, że pompa ciepła nie zastąpi klimatyzacji pod względem wydajności. Nie ma tutaj mowy o natychmiastowym efekcie odczuwalnego zmniejszenia temperatury; jednak dla wielu użytkowników efekt ten będzie zadowalający, zważywszy na inne plusy tego rozwiązania.
Jeśli posiadamy już pompę ciepła z funkcją chłodzenia, nie ponosimy dodatkowych kosztów zakupu i montażu klimatyzatora. A samo chłodzenie pompą ciepła może być lepsze dla środowiska z dwóch powodów. Po pierwsze pompa ciepła realizując funkcję chłodzenia, robi to w okresie, w którym możliwe jest wydajne produkowanie energii za pomocą instalacji fotowoltaicznej. Jeśli na miejscu jest magazyn energii, to nadwyżkę z produkcji wykorzystać można w porach wieczornych i nocnych, co może okazać się zbawienne w trakcie coraz częściej występujących tzw. tropikalnych nocy, czyli takich gdy minimalna temperatura utrzymuje się powyżej 20°C. Ponadto nowoczesne pompy ciepła coraz częściej pracują na naturalnych czynnikach, np. wspomnianym już propanie R290. Tym samym jesteśmy w stanie chłodzić nasz dom niemalże bezemisyjnie.
Co zrobić, by chłodzenie nie było konieczne?
Zasada, która często przypominana jest w kontekście chociażby ogrzewania pompą ciepła znajdzie zastosowanie również w przypadku systemów chłodzenia. Po pierwsze: termomodernizacja. Tak jak zimą do nieocieplonych domów wdziera się chłód, tak latem robi to gorące powietrze. Zwiększenie efektywności energetycznej budynku spowoduje, że zapotrzebowanie na ciepło i chłód będzie dużo mniejsze. Wtedy nawet jeśli klimatyzacja będzie używana, to z odpowiednio mniejszym natężeniem i tym samym nieco niższym oddziaływaniem na środowisko i portfel. Warto też zadbać o otoczenie domu, aby było sprzymierzeńcem w walce z upałem. Pomoże nam w tym roślinność, a jeśli jest taka możliwość to warto pomyśleć o chociażby niewielkim zbiorniku wodnym.
Igrzyska Olimpijskie i klimatyzacja. Co mają wspólnego?
Alternatywne sposoby chłodzenia miały być jednymi ze sposobów ograniczenia śladu węglowego spowodowanego przez Igrzyska Olimpijskie 2024 w Paryżu. Organizatorzy tegorocznego wydarzenia ogłosili, że będzie ono szczególnie przyjazne dla klimatu. Szacowano, że emisje CO2 wyniosą nieco ponad 1,5 mln ton, co stanowi około połowę emisji wytworzonych podczas Letnich Igrzysk Olimpijskich w Londynie w 2012 r. (3,4 mln ton CO2) oraz w Rio de Janeiro w 2016 r. (3,6 mln ton CO2). Zapowiedziano, że w tym roku klimatyzatorów nie będzie. W zamian architekci zaprojektowali osiedle położone nad Sekwaną, które czasowo ma służyć jako wioska olimpijska, a docelowo ma stać się nową, zrównoważoną dzielnicą Paryża. Zaaranżowano układ i wielkość budynków w wiosce sportowców tak, aby umożliwić naturalny przepływ powietrza znad Sekwany i ograniczyć ekspozycję na słońce. Ponadto prowadzono system chłodzenia wodą gruntową, który pozwala na obniżenie temperatury wewnątrz budynków o około 6°C.
I właśnie tutaj zaczynają się schody, bo przy temperaturach w stolicy Francji sięgających 40°C i wilgotności powietrza na poziomie 70% to nie wystarcza. Jeszcze przed przyjazdem do wioski wiele reprezentacji postanowiło wziąć sprawy w swoje ręce. Drużyny z USA, Australii, Kanady, Danii, Grecji, Włoch i Wielkiej Brytanii zaopatrzyły się we własne przenośne klimatyzatory. Zawodnicy ze Stanów Zjednoczonych dodatkowo przyjechali z „CoolMint” – urządzeniem przypominającym rękawicę, która zapewnia szybką wymianę ciepła poprzez chłodzenie krwi przepływającej przez dłonie, co efektywnie obniżać ma temperaturę mięśni sportowców.
Wbrew wcześniejszym deklaracjom, organizatorzy z obawy przed intensywnymi upałami, zamiast polegać na geotermalnym systemie chłodzenia sami zdecydowali się zamówić 2500 przenośnych klimatyzatorów, co jest dość gorzkim zderzeniem się z rzeczywistością. Mimo to zawodnicy i tak narzekają na warunki w wiosce i nie tylko. Z brakiem wydajnej klimatyzacji muszą mierzyć się również w autobusach, które transportują ich na treningi, a podróż trwa nawet ponad godzinę w jedną stronę. Z tego powodu kilku koreańskich pływaków zdecydowało się opuścić wioskę olimpijską i zatrzymać w hotelu. Śmiało można chyba stwierdzić, że tylko na tym jednym polu organizatorzy zawiedli podwójnie. Zawiedli sportowców, którzy nie otrzymali należytych warunków do trenowania i odpoczynku oraz zawiedli w kontekście deklaracji, że ich igrzyska będą bardziej “zielone” niż ich poprzednie edycje.
Na pocieszenie przytoczyć można jednak przykład Wiednia, który pokazuje że miejskie centralne chłodzenie ma sens. Stolica Austrii od lat z powodzeniem rozwija sieć dostarczającą chłód mieszkańcom. Woda z kanałów Dunaju jest najpierw schładzana w agregatach, które są zasilane energią pozyskiwaną z lokalnej spalarni odpadów. Po obniżeniu temperatury do około 5-6 stopni, woda jest przekazywana do systemów chłodzenia budynków, gdzie pochłania ciepło. Następnie, podgrzana woda trafia z powrotem do Dunaju. Podobne plany sieci chłodzenia ma również Barcelona.
Podsumowanie
Czy będziemy w stanie żyć bez technologii klimatyzacyjnych? Nic na to nie wskazuje. Istnieją bowiem regiony, w których dostęp do efektywnego chłodzenia staje się niezbędny do życia. Niestety na ten moment nie istnieje też klimatyzator w 100% ekologiczny, a przy tym wysoce wydajny, zapewniający natychmiastowe obniżenie temperatury. Co więcej, dopóki w miksie energetycznym duży udział będą mieć paliwa kopalne, żadne urządzenie elektryczne nie będzie obojętne dla środowiska. Nie chodzi jednak o ograniczanie czy wręcz zakazywanie klimatyzacji samej w sobie, ale o budowanie świadomości dotyczącej możliwości alternatywnego chłodzenia oraz zwiększania efektywności energetycznej budynków. Przed jej montażem w domu warto zastanowić się czy jest ona niezbędna i czy wzięliśmy pod uwagę inne możliwości.
Jeśli mamy pompę ciepła z funkcją chłodzenia przetestujmy przez jeden sezon jak sprawdza się w tej roli. Może okazać się, że jej działanie będzie wystarczające dla zwiększenia komfortu życia. A jeśli tak się nie stanie i zakup klimatyzatora jest przesądzony wybierzmy go świadomie, zwracając uwagę na jego klasę efektywności energetycznej oraz czynnik chłodniczy na jakim pracuje. Tyle możemy zrobić we własnym zakresie. Konieczne są jednak zmiany systemowe wspierające produkcję OZE, inwestowanie w magazyny energii, modernizację sieci energetycznych oraz rozsądne plany zagospodarowania przestrzennego miast.
Anna Pawłowska-Kawa
Absolwentka Politechniki Świętokrzyskiej kierunków Zarządzanie i Inżyniera Produkcji oraz Mechanika i Budowa Maszyn. Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych. Zwolenniczka systemowego i zrównoważonego podejścia do zagadnienia transformacji energetycznej.