O mês de setembro de 2023 foi o mais quente já registrado, de acordo com cientistas do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA. À medida que as alterações climáticas aumentam as temperaturas globais, espera-se que a procura mundial de arrefecimento triplique até 2050. Embora globalmente acessíveis e baratos de fabricar, os aparelhos de ar-condicionado convencionais ainda dependem de métodos de compressão mecânica e de tecnologia ultrapassada para arrefecer e desumidificar o ar, tornando-os um dos os maiores consumidores de energia nos países industrializados.
Em resposta a estes produtos ineficientes e ao aumento das temperaturas, uma equipe interdisciplinar de Harvard desenvolveu o Vesma, uma solução de refrigeração ecológica, adequada para todos os climas. No final de agosto de 2023, o seu sistema durável, de baixo custo e baixo consumo de energia foi instalado e testado em condições reais na HouseZero, sede do Centro Harvard para Edifícios e Cidades Verdes (CGBC).
Montagem do sistema de desumidificação por membrana a vácuo, frequentemente denominado “DryScreen”. Crédito: Escola de Pós-Graduação em Design da Universidade de Harvard.
Por que repensar os ar-condicionados
Os HFC atuais têm um enorme potencial de aquecimento global (cerca de 2.000 vezes uma única molécula de CO2). Esses produtos químicos normalmente vazam antes, durante e depois da vida útil de um sistema de ar condicionado. Os dados são surpreendentes. A utilização global de refrigeração pelas sociedades (todos os sistemas de refrigeração, não apenas os edifícios) tem o potencial de libertar emissões antropocêntricas equivalentes a muitos anos até 2050; alguns dizem que pelo menos 60 Gtons de CO2e.
Já existem 3,6 bilhões de aparelhos de refrigeração em uso em todo o mundo agora, e esse número está crescendo em até 10 aparelhos a cada segundo, de acordo com o relatório do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente e da Agência Internacional de Energia. Em 2050, os especialistas preveem que precisaremos de 14 bilhões de unidades para atender às necessidades de todos.
O ambiente construído e as alterações climáticas antropogénicas constituem um laço causal profundo. Os designers precisam desvendar sistemas complexos para repensar ou mesmo desaprender muito do que fazemos, especialmente no que diz respeito a uma forma centenária de condicionar ambientes interiores.
Como funciona o Vesma
O Vesma combina dois sistemas inovadores: Processo de Nanoarquitetura Superhidrofóbica a frio (cSNAP) e desumidificação por membrana a vácuo, frequentemente chamada de “DryScreen”. Ao utilizar apenas água, esta avançada tecnologia de arrefecimento evaporativo pode pré-tratar e desumidificar o ar de entrada, maximizando ainda mais a sua capacidade de arrefecimento e permitindo a sua utilização numa ampla variedade de zonas climáticas em todo o mundo.
Os primeiros testes mostraram que a Vesma resfriava efetivamente o ar interno em condições extremamente quentes e poderia um dia substituir os resfriadores tradicionais de compressão de vapor por uma opção muito mais sustentável.
O objetivo do estudo de campo era provar que se poderia fornecer efetivamente resfriar sem refrigerante em qualquer clima usando uma nova tecnologia de desumidificação por membrana a vácuo e resfriamento evaporativo indireto. Comprovou-se que as tecnologias combinadas (denominadas Vesma) podem proporcionar um arrefecimento confortável de forma mais eficaz do que um típico ar condicionado de compressão de vapor.
Unidade de resfriamento evaporativo cSNAP instalada numa casa. Crédito: Wyss Institute da Universidade de Harvard.
Quando pensamos em “novos” materiais, pensamos numa pequena fração da história material da sociedade. A realidade é que a natureza desenvolveu materiais mais bonitos e eficazes do que jamais poderíamos projetar. Por exemplo, o resfriamento evaporativo é um dos primeiros métodos de ar condicionado da sociedade usado pelos “antigos” egípcios e persas.
A inovação da Vesma é o resfriamento usando apenas água. A próxima grande questão era quanta água o sistema utiliza para resfriamento evaporativo. Ao longo do estudo, mostrou-se que, sob certas condições, o sistema de desumidificação capta mais água do ar que entra do que é utilizada para resfriá-lo. No entanto, em dias quentes e secos, podemos captar apenas cerca de 25% da água que utilizamos para arrefecimento. Finalmente, a Vesma tem algumas formas de proporcionar um ambiente termicamente saudável.
Pode-se resfriar sensivelmente, pode-se desumidificar e pode-se controlar o suprimento de ar fresco. Foram testados meia dúzia de configurações para mostrar que temos vários graus de liberdade de projeto ao fornecer um sistema de resfriamento regenerativo e eficaz.
