Khai thác nước sông để làm mát đô thị

Tận dụng nguồn mát ngay giữa đô thị

Tại Paris (Pháp), đơn vị vận hành hệ thống cấp lạnh đô thị Fraîcheur de Paris đưa nước lạnh qua hệ thống đường ống ngầm dài khoảng 120km tới các công trình trong thành phố, phục vụ hơn 900 khách hàng với tổng diện tích khoảng 7 triệu mét vuông.

Sông Seine chảy qua khu trung tâm Paris (Pháp). Ảnh: Pexels

Sông Seine đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành. Nước sông được sử dụng để trao đổi nhiệt, hỗ trợ làm mát hệ thống. Theo Fraîcheur de Paris, khi nhiệt độ nước xuống dưới 8°C, hệ thống có thể tận dụng trực tiếp độ lạnh tự nhiên của dòng sông, giảm nhu cầu vận hành máy làm lạnh. Khi nhiệt độ cao hơn, nước sông vẫn được sử dụng để hỗ trợ trao đổi nhiệt, giúp các thiết bị làm lạnh hoạt động hiệu quả hơn.

Mô hình này cho phép nhiều công trình sử dụng chung một mạng lưới cấp lạnh thay vì phải lắp đặt đầy đủ thiết bị riêng. Phần lớn đường ống nằm dưới mặt đất, trong khi hoạt động sản xuất và phân phối nước lạnh được tập trung tại một số cơ sở lớn.

Tại Rotterdam (Hà Lan), nguyên lý tương tự được áp dụng cho một tổ hợp công trình ven sông.

De Rotterdam, nằm bên sông Nieuwe Maas, có diện tích khoảng 160.000m², gồm văn phòng, căn hộ, khách sạn, nhà hàng và khu thương mại. Khi nhiệt độ nước sông dưới 9°C, nguồn lạnh tự nhiên có thể đáp ứng phần lớn nhu cầu làm mát của tổ hợp. Vào những thời điểm ấm hơn, nước sông được kết hợp với máy làm lạnh để duy trì nhiệt độ phù hợp.

Cầu Willemsbrug bắc qua sông Nieuwe Maas tại Rotterdam (Hà Lan). Ảnh: Pexels

Trước khi đi qua bộ trao đổi nhiệt, nước sông được lọc để hạn chế cặn và sinh vật, sau đó trả lại dòng chảy. Nhờ vậy, hệ thống có thể khai thác nguồn nước sẵn có mà không cần thay đổi lớn về cảnh quan hoặc cấu trúc bờ sông.

Khác với mạng lưới cấp lạnh đô thị tại Paris, hệ thống ở Rotterdam phục vụ một tổ hợp công trình lớn nằm ngay cạnh nguồn nước, không đòi hỏi mạng lưới phân phối trải rộng.

Khai thác nguồn mát từ Trường Giang

Tại Vũ Hán (Trung Quốc), giải pháp làm mát bằng nước sông đang được triển khai tại một khu đô thị ven Trường Giang với quy mô lớn hơn.

Một góc đô thị Vũ Hán bên sông Trường Giang (Trung Quốc). Ảnh: Unsplash

Vũ Hán thường xuyên trải qua những đợt nắng nóng trên 35°C vào mùa hè. Tại khu thương mại ven sông Hán Khẩu, nguồn nước từ Trường Giang được khai thác để hỗ trợ cấp lạnh vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông.

Bắt đầu vận hành thử trong năm 2026, hệ thống sử dụng nguồn nước lấy từ khu vực gần đáy sông Trường Giang, nơi nhiệt độ vào mùa hè thấp hơn đáng kể so với không khí bên ngoài. Sau khi lọc, nước sông đi qua thiết bị trao đổi nhiệt để hỗ trợ quá trình tạo nước lạnh cung cấp cho các công trình. Nguồn nước này không đi trực tiếp vào hệ thống điều hòa của các tòa nhà mà được tuần hoàn riêng biệt, trao đổi nhiệt qua thiết bị trung gian trước khi trả lại sông.

Trong giai đoạn đầu, mạng lưới phục vụ khoảng 260.000m² diện tích sàn và dự kiến mở rộng lên hơn 2,1 triệu mét vuông khi toàn bộ khu vực hoàn thành.

Một bể tích trữ năng lượng dung tích 30.000m³ cũng được xây dựng để tích lạnh vào thời điểm nhu cầu điện thấp và sử dụng trong giờ cao điểm. Giải pháp này giúp giảm áp lực lên lưới điện trong những ngày nắng nóng, khi nhu cầu điều hòa tăng mạnh.

Trao đổi với Tân Hoa Xã, ông Xiao Haixi, Phó Tổng Giám đốc điều hành đơn vị phụ trách dự án, cho biết khi vận hành đầy đủ, hệ thống có thể giúp giảm khoảng 18.000 tấn CO₂ mỗi năm. Việc cấp lạnh tập trung còn giúp các tòa nhà hạn chế lắp đặt dàn nóng và tháp giải nhiệt riêng, qua đó giảm tiếng ồn và tiết kiệm không gian.

Tuy nhiên, mô hình này không thể áp dụng giống nhau tại mọi đô thị. Trong một bài viết trên China Science Daily, Giáo sư Fu Lin, Trường Kiến trúc thuộc Đại học Thanh Hoa, cho biết công nghệ làm mát tập trung đã được nghiên cứu tại Trung Quốc hơn 20 năm, nhưng khả năng triển khai vẫn phụ thuộc vào nguồn lạnh phù hợp và chi phí xây dựng mạng lưới phân phối.

Hiệu quả đầu tư còn phụ thuộc vào nhiệt độ, lưu lượng nguồn nước và khoảng cách từ sông đến khu vực sử dụng. Quá trình lấy và trả nước cũng đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ để hạn chế ảnh hưởng tới hệ sinh thái.