คิดมากกว่าแค่ดีไซน์ แต่เพื่อโลกด้วย หลักการออกแบบอาคารในสิงคโปร์

ปัจจุบันหลายประเทศทั่วโลกต่างต้องเผชิญกับ ‘ปรากฏการณ์เกาะความร้อน’ หรือ ‘Urban Heat Island (UHI)’ เหตุการณ์ที่พื้นที่ในเมืองมีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณรอบนอกอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีสาเหตุมาจากการสะสมความร้อนของเมือง อันเนื่องมาจากกิจกรรมของมนุษย์ และสิ่งปลูกสร้างภายในเมืองที่เพิ่มมากขึ้น ในขณะที่ต้นไม้ในเมืองลดลง

ทำให้แต่ละเมืองเริ่มมองหาเครื่องมือหรือนโยบายต่างๆ ที่จะช่วยบรรเทาให้ความร้อนในเมืองลดลง หนึ่งในนั้นคือ ‘สิงคโปร์’ ที่เล็งเห็นถึงปัญหานี้ จึงได้จัดตั้งโครงการ ‘Cooling Singapore’ ขึ้นมาตั้งแต่ปี 2017 เพื่อแก้ไขปัญหาปรากฏการณ์เกาะความร้อนโดยตรง ผ่านการออกแบบเมือง เพิ่มพื้นที่สีเขียว และนำนวัตกรรมที่เรียกว่า ‘District Cooling System (DCS)’ เข้ามาช่วย

ดับร้อนด้วย Cooling Singapore

ปรากฏการณ์ UHI ทำให้ประเทศสิงคโปร์ที่มีภูมิอากาศแบบร้อนชื้นเป็นทุนเดิม มีอุณหภูมิเพิ่มสูงมากขึ้นเรื่อยๆ สาเหตุเกิดจากการเพิ่มจำนวนป่าคอนกรีตบริเวณใจกลางเมือง จนทำให้อุณหภูมิในตัวเมืองสิงคโปร์สูงกว่านอกเมืองถึง 7 องศาเซลเซียส และมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นอีก 1.4 – 4.6 องศาเซลเซียสภายในปี 2100 จากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกด้วย

ซึ่งถ้าสิงคโปร์มีอุณหภูมิสูงขึ้นตามที่คาดการณ์ หมายความว่าผู้คนอาจต้องใช้พลังงานในการสร้างความเย็นมากกว่าเดิม ส่งผลให้ภาวะโลกร้อนรุนแรงขึ้น ดังนั้น สิงคโปร์จึงต้องหาวิธีควบคุมอุณหภูมิเมืองไม่ให้ร้อนขึ้น เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้มากที่สุด

สิงคโปร์จึงจัดตั้งทีมวิจัยสำหรับดำเนินโครงการ Cooling Singapore ขึ้นในปี 2017 โดยมีเป้าหมายสูงสุดเพื่อสร้าง ‘Digital Urban Climate Twin (DUCT)’ ที่เป็นเทคโนโลยีการรวบรวมเอาโมเดลการคำนวณด้านต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นสิ่งแวดล้อม พื้นผิวดิน อุตสาหกรรม การจราจร พลังงานภายในอาคาร ตลอดจนแบบจำลองสภาพภูมิอากาศระดับภูมิภาคและจุลภาค เพื่อนำข้อมูลมาใช้ประเมินสถานการณ์จริงเกี่ยวกับภาวะ UHI และวางแผนลดอุณหภูมิภายในพื้นที่เขตเมืองต่อไป

การใช้โมเดลเหล่านี้ทำให้สิงคโปร์ค้นพบหนึ่งในกระบวนการที่มีส่วนทำให้อุณหภูมิของเมืองลดลงอย่างเห็นได้ชัด นั่นคือ ระบบ ‘District Cooling System (DCS)’ ที่ซ่อนตัวอยู่ใต้ฝ่าเท้าของคนสิงคโปร์นั่นเอง

District Cooling System เบื้องหลังความเย็นในอาคาร

ความจริงแล้ว District Cooling System ไม่ใช่ระบบหรือกระบวนการที่ถูกคิดค้นขึ้นใหม่แต่อย่างใด เพียงแต่ก่อนหน้านี้คนทั่วไปอาจไม่ค่อยคุ้นหูกับชื่อนี้เท่าไหร่นัก นั่นก็เพราะมันถูกใช้ในโรงงานไฟฟ้าแบบปิดเป็นส่วนใหญ่ โดยมีหลักการง่ายๆ คือ นำเอาความร้อนที่ทิ้งจากโรงงานไฟฟ้ามาใช้ในการทำน้ำเย็น จากนั้นจึงนำน้ำเย็นนี้ไปสร้างความเย็นให้กับระบบปรับอากาศอีกรอบหนึ่ง

แต่เมื่อ DCS ถูกนำมาใช้ในสเกลใหญ่ระดับเมือง จึงมีการปรับระบบให้มีขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อกระจายความเย็นไปยังอาคารต่างๆ ภายในเมืองได้อย่างครอบคลุมและง่ายกว่าเดิม ทดแทนการทำความเย็นโดยเครื่องปรับอากาศแบบเดิม

โดยระบบ DCS มีกระบวนการส่งต่อความเย็นไปยังอาคารต่างๆ ดังนี้

1. โรงผลิตความเย็นส่วนกลางขนาดใหญ่ที่อยู่ใต้ดิน ผลิตน้ำเย็นอุณหภูมิราว 4 – 7 wองศาเซลเซียส
2. น้ำเย็นถูกส่งไปยังอาคารต่างๆ ผ่านระบบท่อแบบปิด
3. เมื่อน้ำเย็นไปถึงตัวอาคารจะถูกส่งเข้าสู่สถานีถ่ายเทพลังงานหมุนเวียนภายในอาคาร เพื่อนำส่งพลังงานความเย็นเข้าสู่ระบบเครื่องปรับอากาศต่อไป
4. เมื่อนำส่งพลังงานความเย็นเสร็จแล้ว น้ำจะมีอุณหภูมิสูงขึ้นเป็น 12 – 14 องศาเซลเซียส จากนั้นจะถูกส่งผ่านระบบท่อแบบปิดกลับไปยังโรงผลิตความเย็นส่วนกลาง เพื่อผลิตความเย็นอีกครั้ง

กระบวนการทั้งหมดนี้จะถูกทำขึ้นซ้ำๆ เป็นวงจร เพื่อให้มั่นใจว่าจะสามารถสร้างความเย็นให้กับอาคารและบ้านเรือนได้อย่างสม่ำเสมอ

ใช้งานได้จริง ลดพลังงานได้จริง

ปัจจุบันระบบ DCS ของสิงคโปร์อยู่ใต้พื้นดินลึกลงไป 25 เมตรในย่าน Marina Bay ซึ่งถือเป็นระบบ DCS ใต้ดินที่ใหญ่ที่สุดในโลก เป็นการออกแบบ สร้าง และดำเนินการโดย SP Group บริษัทกลุ่มสาธารณูปโภคชั้นนำในเอเชียแปซิฟิก สามารถผลิตน้ำเย็นได้มากถึง 35,000 ตันต่อชั่วโมง สำหรับส่งไปยังอาคาร 16 แห่งในพื้นที่ เช่น Marina Bay Sands, Marina Bay Financial Centre และ One Raffles Quay เป็นต้น

โดยทาง SP Group ได้มีการวางแผนที่จะสร้างระบบ DCS ขึ้นที่ย่าน Tampines ในประเทศสิงคโปร์เพิ่มเติมในปี 2025 ด้วย หลังจากก่อนหน้านี้ได้มีการร่วมมือกับทาง Daikin เพื่อสร้างระบบสำหรับครัวเรือนในย่าน Tengah

สำหรับโปรเจกต์นอกประเทศ บริษัท SP Group ก็ได้สร้างระบบ DCS ให้โครงการ Raffles City Chongqing ในเมืองฉงชิ่ง ประเทศจีน ที่คาดว่าแล้วเสร็จภายในปี 2035 ด้วย

โดยหากใช้งานระบบ DCS ได้ถึงหนึ่งปี จะสามารถบรรลุเป้าหมาย 3 ข้อตามที่โครงการ Cooling Singapore กำหนดไว้ ได้แก่

1) ลดการใช้พลังงานลงถึง 17 เปอร์เซ็นต์ หรือเทียบเท่ากับปริมาณการใช้พลังงานใน 1,665 ครัวเรือน (ขนาดสามห้อง) ในหนึ่งปี
2) ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากถึง 18 เปอร์เซ็นต์ จากการประหยัดพลังงานและลดการใช้สารทำความเย็น หรือเท่ากับปริมาณการปล่อยคาร์บอนฯ ในรถยนต์จำนวน 2,250 คันต่อปี
3) ลดการใช้งบประมาณในการแปลงพลังงาน เปลี่ยนอุปกรณ์ และบำรุงรักษากว่า 4.3 ล้านเหรียญสิงคโปร์ หรือราว 115 ล้านบาท

จากการดำเนินงานมาตั้งแต่ปี 2017 สิงคโปร์ก็ได้บรรลุตาม 3 เป้าหมายข้างต้นเรียบร้อยแล้ว และสามารถนำแบบอย่างการวางระบบนี้ไปปรับใช้ในพื้นที่อื่นของเมืองเพิ่มเติมได้ เพื่อช่วยประหยัดพลังงาน ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และส่งเสริมคุณภาพชีวิตของคนเมืองให้ดีขึ้น

DCS คือระบบสร้างความเย็นให้กับเมืองที่หลายประเทศทั่วโลกใช้กัน ทั้งสหรัฐอเมริกา แคนาดา ประเทศในทวีปยุโรป ญี่ปุ่น สิงคโปร์ ฯลฯ ส่วนประเทศไทยของเราก็ได้นำระบบนี้มาใช้แล้วเช่นกัน ในนิคมอุตสาหกรรมอัลฟาเทค จังหวัดฉะเชิงเทรา และมีแนวโน้มที่จะใช้นวัตกรรมนี้มากขึ้นในอนาคตด้วย หลังจากเมื่อปี 2021 ที่ผ่านมา ทาง Thai Shinryo ได้หยิบเอาระบบ DCS มาเป็นหนึ่งในแผนการที่จะช่วยลดอุณหภูมิภายในโครงการอสังหาริมทรัพย์ One Bangkok ที่คาดว่าเฟสแรกจะแล้วเสร็จในปี 2023

ซึ่งหากมองในระยะยาว DCS ถือเป็นระบบที่น่าลงทุนไม่น้อยสำหรับประเทศเขตร้อนอย่างไทย เพราะจะช่วยประหยัดพลังงานเชื้อเพลิง ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และอาจทำให้อุณหภูมิในประเทศลดลงกว่าปัจจุบันด้วย

ขอบคุณแหล่งที่มาจาก urbancreature