Các nhà sản xuất điều hòa Nhật Bản tiên phong giải pháp làm mát ngoài trời giữa đợt nắng nóng kỷ lục

Cuộc cách mạng làm mát ngoài trời của Nhật Bản: Các nhà sản xuất điều hòa đưa công nghệ ra khỏi nhà

Khi Nhật Bản đối mặt với nhiệt độ mùa hè cao kỷ lục, các nhà sản xuất điều hòa hàng đầu nước này đang có những bước đi táo bạo nhằm mang lại sự thoải mái từ việc làm mát ra ngoài phạm vi nhà ở và văn phòng. Trong bối cảnh các đợt nắng nóng ngày càng gay gắt và hiệu ứng đảo nhiệt đô thị khiến cuộc sống thành thị thêm ngột ngạt, những công ty như Daikin Industries và Panasonic đang tiên phong phát triển giải pháp điều hòa ngoài trời, thử nghiệm công nghệ mới tại thực địa và định hình lại cách mọi người có thể tránh nóng ở công viên, không gian công cộng, thậm chí trên những con phố đông đúc.

Sự chuyển hướng này đánh dấu bước phát triển đáng kể trong cách Nhật Bản ứng phó với nắng nóng, kết hợp kỹ thuật tiên tiến, ý thức bảo vệ môi trường và sự thấu hiểu sâu sắc nhu cầu y tế công cộng. Đây không chỉ là phản ứng trước những thách thức khí hậu trước mắt mà còn hé lộ tương lai của đời sống đô thị trong một thế giới ngày càng nóng lên.

Vì sao Nhật Bản cần giải pháp làm mát ngoài trời?

Mùa hè ở Nhật Bản vốn nóng ẩm, nhưng những năm gần đây chứng kiến nhiệt độ tăng vọt chưa từng có. Trong các năm 2023 và 2024, những thành phố như Osaka và Tokyo ghi nhận một số mức nhiệt cao nhất từ trước đến nay; các đợt nắng nóng kéo dài nhiều tuần, còn nhiệt độ ban đêm cũng không giảm đủ để người dân dễ chịu hơn. Cơ quan Khí tượng Nhật Bản liên tục phát cảnh báo sốc nhiệt, trong khi giới chức y tế công cộng ghi nhận số ca mắc bệnh liên quan đến nắng nóng tăng mạnh.

Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, khi bê tông và nhựa đường hấp thụ rồi tỏa nhiệt, càng làm trầm trọng thêm vấn đề, khiến các không gian ngoài trời trong thành phố nóng đến mức nguy hiểm. Điều hòa truyền thống dù hiệu quả trong nhà nhưng hầu như không giúp ích cho những người phải ở ngoài trời để làm việc, giải trí hoặc giải quyết công việc thường ngày. Điều này thúc đẩy cả chính phủ lẫn doanh nghiệp tìm kiếm những giải pháp sáng tạo có thể làm mát môi trường ngoài trời một cách hiệu quả và bền vững.

Thách thức khi làm mát không gian mở

Khác với phòng kín, khu vực ngoài trời liên tục hấp thụ nhiệt từ ánh nắng và không thể được đóng kín để giữ lại luồng khí đã làm mát. Vì vậy, làm mát ngoài trời là thách thức cả về kỹ thuật lẫn năng lượng. Các giải pháp cần làm mát cục bộ, tiết kiệm năng lượng và lý tưởng nhất là thân thiện với môi trường.

Các nhà sản xuất Nhật Bản dẫn đầu thử nghiệm làm mát ngoài trời

Các nhà sản xuất điều hòa lớn của Nhật Bản đã ứng phó với thách thức này bằng hàng loạt cuộc thử nghiệm thực địa và dự án thí điểm. Daikin Industries, tập đoàn hàng đầu toàn cầu trong lĩnh vực HVAC (sưởi, thông gió và điều hòa không khí), đã lắp đặt các thiết bị làm mát ngoài trời tại công viên công cộng và địa điểm tổ chức sự kiện. Panasonic thử nghiệm hệ thống phun sương và các trạm làm mát lưu động tại lễ hội và chợ ngoài trời.

Các thử nghiệm này nhằm đánh giá không chỉ hiệu suất kỹ thuật của hệ thống mà còn cả tác động đến sự thoải mái, mức tiêu thụ năng lượng và mức độ chấp nhận của công chúng. Theo một bài viết của Nikkei Asia, mục tiêu là tạo ra những “ốc đảo” không khí mát giữa môi trường nóng bức, giúp cuộc sống ngoài trời an toàn và dễ chịu hơn trong những đợt nắng nóng khắc nghiệt.

Các công nghệ đang được thử nghiệm: từ phun sương đến luồng khí tiên tiến

Một số phương pháp đang được thử nghiệm gồm:

• Làm mát bằng phun sương nước: Hệ thống phun sương trên cao tạo ra những giọt nước li ti, nhanh chóng bay hơi và hấp thụ nhiệt trong không khí. Các nghiên cứu tại các thành phố Địa Trung Hải và không gian đô thị Nhật Bản cho thấy những hệ thống này có thể giảm nhiệt độ cục bộ tới 8°C, trong khi độ ẩm chỉ tăng nhẹ. Hiệu quả làm mát rõ nhất trong phạm vi nửa mét quanh vòi phun, khiến hệ thống phù hợp với lối đi có mái che, điểm dừng xe buýt và khu vực chỗ ngồi ngoài trời.
• Điều hòa di động: Các thiết bị điều hòa nhỏ gọn, dễ di chuyển đang được triển khai tại địa điểm tổ chức sự kiện ngoài trời và các công trình lắp đặt tạm thời. Những thiết bị này dùng quạt công suất lớn và chu trình môi chất lạnh để thổi khí mát ra không gian mở. Dù kém hiệu quả hơn điều hòa trong nhà, chúng vẫn giúp giảm nóng có mục tiêu tại các khu vực đông người qua lại.
• Thiết bị làm mát đeo trên người: Các công ty Nhật Bản cũng đang nghiên cứu giải pháp làm mát cá nhân như quạt đeo cổ và điều hòa đeo trên người. Được người đi làm và lao động ngoài trời ưa chuộng, những thiết bị này dùng quạt chạy bằng pin hoặc chip làm mát nhiệt điện để tạo luồng gió mát cá nhân. Các bài đánh giá từ những nguồn như The New York Times và CNN nêu bật tính tiện dụng và hiệu quả giảm nóng trong thời gian ngắn của sản phẩm.

Hệ thống làm mát ngoài trời hoạt động như thế nào?

Hệ thống làm mát ngoài trời dựa trên sự kết hợp giữa các nguyên lý vật lý và kỹ thuật sáng tạo. Hai phương pháp phổ biến nhất là làm mát bay hơi và làm mát bằng luồng khí cưỡng bức.

Làm mát bay hơi: khai thác sức mạnh của nước

Làm mát bay hơi hoạt động bằng cách phun những giọt nước li ti vào không khí. Khi nước bay hơi, nó hấp thụ nhiệt từ không khí xung quanh, làm giảm nhiệt độ. Phương pháp này tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường vì sử dụng nước thay cho môi chất lạnh. Tuy nhiên, hiệu quả phụ thuộc vào độ ẩm; phương pháp này hoạt động tốt nhất ở những nơi có khí hậu khô hoặc độ ẩm vừa phải.

Các nghiên cứu thực địa tại Nhật Bản và châu Âu cho thấy hệ thống phun sương có thể giúp không gian ngoài trời mát hơn đáng kể, tăng sự thoải mái và giảm nguy cơ sốc nhiệt. Theo nghiên cứu được công bố trên ScienceDirect, vị trí lắp đặt và độ cao phun tối ưu đóng vai trò then chốt để tăng hiệu quả làm mát đồng thời giảm lượng nước sử dụng.

Làm mát bằng luồng khí cưỡng bức và môi chất lạnh

Một số hệ thống làm mát ngoài trời sử dụng công nghệ điều hòa truyền thống, thổi khí đã được làm lạnh vào không gian mở. Các hệ thống này tiêu thụ nhiều năng lượng hơn nhưng có thể làm mát mạnh hơn tại những khu vực cục bộ. Điều hòa di động và trạm làm mát thường được sử dụng tại sự kiện ngoài trời, công trường xây dựng và nơi trú ẩn tạm thời trong các tình huống khẩn cấp do nắng nóng.

Các nhà sản xuất Nhật Bản đang tìm cách nâng cao hiệu suất của những hệ thống này bằng máy nén tiên tiến, công nghệ lưu lượng môi chất lạnh biến đổi (VRF) và hệ thống điều khiển thông minh nhằm giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng. Các nghiên cứu so sánh hệ thống VRF với hệ thống lưu lượng môi chất lạnh cố định (CRF) tại vùng khí hậu nóng cho thấy VRF có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng tới 27%, trở thành lựa chọn đầy triển vọng cho các ứng dụng ngoài trời.

Thiết bị làm mát cá nhân: một hướng đi mới

Các thiết bị làm mát đeo trên người như quạt đeo cổ và điều hòa di động ngày càng phổ biến tại Nhật Bản và nhiều nơi khác. Những thiết bị này tạo ra một vi khí hậu cá nhân, giúp người dùng mát mẻ khi đi bộ, đi làm hoặc làm việc ngoài trời. Các bài đánh giá từ Popular Mechanics và Forbes nhấn mạnh tính cơ động, thời lượng pin và sự dễ sử dụng của chúng, dù nên xem đây là giải pháp bổ trợ chứ không phải phương án thay thế các giải pháp làm mát trên diện rộng.

Kết quả thử nghiệm thực địa: giải pháp nào hiệu quả?

Các cuộc thử nghiệm do nhà sản xuất Nhật Bản và các nhà nghiên cứu độc lập tiến hành đã cung cấp nhiều thông tin giá trị về hiệu quả của công nghệ làm mát ngoài trời.

Hệ thống phun sương nước: hiệu quả và được ưa chuộng

Hệ thống phun sương nước cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm nhiệt độ cảm nhận và cải thiện sự thoải mái tại các không gian ngoài trời. Các khảo sát ở các thành phố Nhật Bản cho thấy người sử dụng cảm nhận mức độ căng thẳng do nóng giảm đáng kể và sẵn lòng dành thời gian ngoài trời hơn. Hệ thống hoạt động hiệu quả nhất khi được lắp ở khu vực có bóng râm, gió nhẹ và sương được phun ở độ cao vừa trên đầu người.

Một chuyên gia quy hoạch đô thị tham gia thử nghiệm thực địa ở Tokyo giải thích: “Hệ thống phun sương giúp quảng trường có thể sử dụng ngay cả vào thời điểm nóng nhất trong ngày. Mọi người tụ tập dưới làn sương và chúng tôi ghi nhận số khiếu nại liên quan đến nắng nóng giảm rõ rệt.”

Tuy nhiên, hệ thống phun sương kém hiệu quả hơn trong điều kiện độ ẩm rất cao, đồng thời làm dấy lên lo ngại về lượng nước sử dụng và công tác bảo trì, nhất là tại các khu vực dễ hạn hán.

Điều hòa di động và thiết bị làm mát đeo trên người: giảm nóng có mục tiêu

Điều hòa di động và quạt đeo trên người giúp từng cá nhân giảm nóng có mục tiêu, nhưng tác động của chúng đối với không gian ngoài trời rộng lớn còn hạn chế. Điều hòa di động phù hợp nhất với khu vực nhỏ, bán khép kín hoặc các công trình lắp đặt tạm thời. Thiết bị đeo phù hợp để sử dụng cá nhân nhưng không giải quyết được vấn đề đảo nhiệt đô thị trên diện rộng.

Công nghệ HVAC tiên tiến: hiệu quả năng lượng là yếu tố then chốt

Các nhà sản xuất Nhật Bản cũng đang thử nghiệm những hệ thống HVAC tiên tiến như công nghệ lưu lượng môi chất lạnh biến đổi (VRF) và máy bơm nhiệt địa nhiệt cho các ứng dụng ngoài trời và bán ngoài trời. Thử nghiệm thực địa cho thấy những hệ thống này có thể tiết kiệm đáng kể năng lượng so với điều hòa truyền thống, đặc biệt khi kết hợp với hệ thống điều khiển thông minh và các nguồn năng lượng tái tạo.

Chẳng hạn, các thử nghiệm thực địa về bộ trao đổi nhiệt địa nhiệt ở Nhật Bản cho thấy có thể lắp đặt và vận hành hiệu quả, ít ảnh hưởng đến bề mặt và đạt hiệu suất nhiệt cao. Các hệ thống này đang được xem xét để tích hợp vào hạ tầng đô thị như ga tàu điện ngầm và trung tâm thương mại ngầm, nhằm cung cấp khả năng làm mát với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

Tác động rộng hơn: quy hoạch đô thị, y tế công cộng và tính bền vững

Nỗ lực thúc đẩy làm mát ngoài trời ở Nhật Bản có ý nghĩa vượt xa sự thoải mái. Vấn đề này liên quan đến quy hoạch đô thị, y tế công cộng, chính sách năng lượng và khả năng thích ứng với khí hậu.

Quy hoạch đô thị và chất lượng sống

Khi không gian ngoài trời trở nên dễ chịu hơn, thành phố có thể khuyến khích người dân đi bộ, đi xe đạp và tham gia các hoạt động giải trí ngoài trời, qua đó cải thiện sức khỏe cộng đồng và giảm phụ thuộc vào ô tô. Các quảng trường và lối đi có bóng mát, được làm mát có thể trở thành điểm sinh hoạt cộng đồng, hỗ trợ doanh nghiệp địa phương và thúc đẩy gắn kết cộng đồng.

Y tế công cộng và khả năng chống chịu với nắng nóng

Khi các đợt nắng nóng xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng hơn, bảo vệ những nhóm dễ bị tổn thương như người cao tuổi, trẻ em và lao động ngoài trời trở thành ưu tiên y tế công cộng. Hệ thống làm mát ngoài trời có thể giảm nguy cơ sốc nhiệt và các bệnh khác liên quan đến nắng nóng, đặc biệt tại những khu đô thị đông dân.

Cân nhắc về năng lượng và môi trường

Làm mát tiêu tốn nhiều năng lượng, trong khi lưới điện Nhật Bản vốn đã chịu áp lực vào những thời điểm nhu cầu mùa hè đạt đỉnh. Các nhà sản xuất chịu sức ép phải phát triển những giải pháp vừa hiệu quả vừa tiết kiệm năng lượng. Áp dụng hệ thống VRF, máy bơm nhiệt địa nhiệt và tích hợp năng lượng tái tạo là những chiến lược then chốt để giảm lượng khí thải carbon từ hoạt động làm mát.

Chẳng hạn, ngành trung tâm dữ liệu Nhật Bản đang tiên phong ứng dụng công nghệ làm mát ngâm trong chất lỏng để cắt giảm mạnh mức tiêu thụ năng lượng. Các thử nghiệm thực địa của những công ty như KDDI và NTT Data cho thấy mức tiêu thụ năng lượng cho việc làm mát có thể giảm tới 97%, tạo ra chuẩn mực cho các lĩnh vực khác.

Thách thức và hướng đi trong tương lai

Dù đạt kết quả đầy triển vọng, việc làm mát ngoài trời vẫn đối mặt với một số thách thức:

• Tiêu thụ năng lượng: Làm mát ngoài trời trên quy mô lớn có thể tiêu tốn nhiều năng lượng nếu không được quản lý cẩn thận. Nâng cao hiệu suất và tích hợp năng lượng tái tạo là yếu tố then chốt.
• Tiêu thụ nước: Hệ thống phun sương cần nước, làm dấy lên lo ngại tại những khu vực đang đối mặt với hạn hán hoặc khan hiếm nước.
• Bảo trì và độ bền: Hệ thống ngoài trời phải chịu được thời tiết, hành vi phá hoại và cường độ sử dụng cao, đòi hỏi thiết kế chắc chắn và bảo dưỡng thường xuyên.
• Chi phí: Các hệ thống tiên tiến như VRF và máy bơm nhiệt địa nhiệt có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, dù có thể tiết kiệm về lâu dài.
• Khả năng mở rộng: Giải pháp hiệu quả trong không gian nhỏ có thể không phù hợp với toàn bộ khu vực đô thị nếu không có đầu tư và quy hoạch đáng kể.

Các nhà sản xuất Nhật Bản đang giải quyết những vấn đề này thông qua nghiên cứu liên tục, dự án thí điểm và hợp tác với chuyên gia quy hoạch đô thị cùng các cơ quan chính phủ. Những bài học rút ra từ Nhật Bản nhiều khả năng sẽ tác động đến chiến lược làm mát ngoài trời trên toàn thế giới, nhất là khi biến đổi khí hậu thúc đẩy nhu cầu về các giải pháp sáng tạo nhằm giảm thiểu nắng nóng.

Tóm tắt

• Nhật Bản đang trải qua nắng nóng mùa hè kỷ lục, thúc đẩy các nhà sản xuất điều hòa phát triển giải pháp làm mát ngoài trời.
• Các công nghệ đang được thử nghiệm gồm hệ thống phun sương nước, điều hòa di động và thiết bị làm mát đeo trên người.
• Thử nghiệm thực địa cho thấy hệ thống phun sương có hiệu quả trong việc giảm nhiệt độ cục bộ và cải thiện sự thoải mái tại không gian công cộng.
• Các công nghệ HVAC tiên tiến như VRF và máy bơm nhiệt địa nhiệt mang đến giải pháp tiết kiệm năng lượng cho việc làm mát ngoài trời và bán ngoài trời.
• Làm mát ngoài trời có ý nghĩa quan trọng đối với quy hoạch đô thị, y tế công cộng và tính bền vững.
• Các thách thức vẫn còn, gồm tiêu thụ năng lượng, sử dụng nước, bảo trì và chi phí, nhưng đổi mới liên tục đang giúp giải quyết những vấn đề này.
• Kinh nghiệm của Nhật Bản đang định hình tương lai của công nghệ làm mát ngoài trời và đem lại bài học quý giá cho các thành phố trên toàn thế giới đang đối mặt với nhiệt độ gia tăng.