مدارس تتبنى تكنولوجيا التبريد لمواجهة الحرارة

أهمية نظام التبريد في المدارس

عندما كان الطلاب يأتون إلى مكتب الممرضة في مدرسة جونسون الثانوية العليا في سانت بول، مينيسوتا، يشكون من الصداع والشعور بالحرارة الشديدة، كانت ريبيكا راندال مستعدة دائمًا. كانت توزع زجاجات المياه، وتضع كمادات الثلج وتطلب من الطلاب خلع قلنسواتهم وطبقاتهم الإضافية. حتى أن مكتب الممرضة لم يكن يضمن ملاذًا للطلاب، حيث كانت درجة الحرارة تصل أحيانًا إلى 85 درجة فهرنهايت (29.4 درجة مئوية).

تجربة مدرسة جونسون الثانوية

ولكن كان هذا في ذلك الوقت. في الخريف الماضي، قامت المدرسة بتركيب نظام تبريد بالمضخات الحرارية، وهو نوع يستفيد من درجات الحرارة الأكثر برودة تحت الأرض. والآن لم تعد المدرسة من بين ما يقرب من 36,000 مدرسة في الولايات المتحدة التي قال مكتب المساءلة الحكومية إنها بحاجة إلى تحديث أنظمة التدفئة والتبريد فيها.

وقد قامت آلاف المدارس في جميع أنحاء البلاد بتركيب مضخات حرارية أرضية المصدر مؤخراً. قال جاك ديانا، مؤسس المبادرة الوطنية والدولية للطاقة الحرارية الأرضية، وهو أحد الأصوات الرئيسية في هذا المجال: "إن اهتمام المدارس من رياض الأطفال وحتى الصف الثاني عشر خارج المخططات".

فوائد المضخات الحرارية في المدارس

و وافقه الرأي جيف هاموند، المدير التنفيذي للجمعية الدولية للمضخات الحرارية الأرضية المصدر، مشيراً إلى أن المدارس يمكنها الآن الحصول على 30% من تكاليف الأنظمة الجديدة التي يتم سدادها من خلال قانون تخفيض التضخم. وذلك تقديراً لحقيقة أنها تعمل على تبريد الهواء بشكل جيد للغاية باستخدام القليل من الكهرباء. المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي فقط هي المؤهلة بموجب قانون تخفيض التضخم، وليس المضخات الحرارية مصدر الهواء التي يتم تركيبها فوق الأرض وهي أكثر شيوعًا.

في مدرستها في سانت بول، رأت راندال أن نقص تكييف الهواء أصبح مشكلة كبيرة للطلاب والموظفين. أما الآن، فقد قالت إن الصداع قد قل، بل إن الهواء البارد يساعد الطلاب على التحكم في صحتهم النفسية.

قالت راندال: "عندما تشعر بالقلق وتصاب بالحرارة الزائدة، فإن ذلك يزيد من القلق". وأضافت: "لذلك يأتون ويحصلون على الثلج لكنني لا أرى ذلك كثيرًا الآن مع مكيف الهواء لدينا".

كانت هذه السنة هي المرة الأولى التي تتمكن فيها المدرسة الثانوية من استضافة المدرسة الصيفية بدلاً من أن يذهب الأطفال إلى مكان آخر.

"أعتقد أن الموظفين والطلاب كانوا سعداء للغاية بتكييف الهواء. لقد تم استقباله بشكل جيد حقًا وكان أمرًا غير قواعد اللعبة بالنسبة لنا"، قال توم بارينت، المدير التنفيذي السابق للعمليات والإدارة في مدارس سانت بول العامة.

تأثير تغير المناخ على البيئة المدرسية

قال تيموثي أونرو، المدير التنفيذي للرابطة الوطنية لشركات خدمات الطاقة، وهي منظمة غير ربحية تدعو إلى تحديث المباني، إن تغير المناخ يجعل الناس يفكرون في المدارس بشكل مختلف - ويتوقعون منها أن تحافظ على برودة الجو أثناء موجات الحر وتوفر مأوى للطوارئ في الطقس القاسي.

دور المدارس كملاجئ في الطقس القاسي

في كثير من الحالات، تكون المدارس هي المكان الوحيد الذي يمكن للأطفال أن يجدوا فيه هواءً نظيفاً وبارداً. تقول راندال: "أسمع ذلك كثيراً من طلابنا ذوي الدخل المحدود بأنهم لا يملكون مكيفات هواء في المنزل وأن من الجيد أن يكون ذلك في المدرسة". في مدرسة جونسون الثانوية، 85% من الأطفال مؤهلون للحصول على برنامج الغداء المجاني والمخفض السعر و95% منهم كانوا من الأطفال الملونين العام الماضي. بعض الأسر متعددة الأجيال التي تعرفها تضم أكثر من 10 أفراد من العائلة ولا يوجد بها سوى مراوح تنفخ الهواء الساخن.

التحديات التي تواجه الطلاب في بيئات شديدة الحرارة

تأتي تركيبات المضخات الحرارية أيضًا استجابة لزيادة فهم آثار الحرارة. قال مكتب المساءلة الحكومية إن ملايين الطلاب من مرحلة رياض الأطفال وحتى الصف الثاني عشر يحاولون التعلم في بيئات شديدة الحرارة ومضرة بصحتهم. درجات الحرارة آخذة في الارتفاع وموجات الحر أصبحت أطول.

الأطفال أكثر عرضة للحرارة الشديدة لأن أجسامهم تسخن أسرع من أجسام البالغين ولا يمكنهم التعرق بنفس القدر لتبريد أجسامهم. قالت إيريكا سميثويك، أستاذة الجغرافيا في جامعة ولاية بنسلفانيا، وأم لثلاثة أطفال، وعضو في مجموعة "أمهات العلوم"، وهي مجموعة من علماء المناخ والأمهات التي تعمل على التثقيف بشأن تغير المناخ، إن الأطفال الذين يعانون من مشاكل صحية، مثل الربو، معرضون بشكل خاص للإصابة بالحرارة الشديدة ويعانون من معدلات أعلى من التغيب عن المدرسة.

"بالنسبة للطفل، الأمر صعب للغاية. فأنت لا تملك القدرة على الانتقال إلى مكان مختلف لتبريد جسمك، فأنت حقًا تحت رحمة البيئة التي تعيش فيها". "يقع على عاتقنا كآباء أن نطلب ذلك نيابة عنهم."

قيود وتحديات تركيب المضخات الحرارية

هناك بعض القيود المضمنة في المضخات الحرارية الأرضية المصدر. لن يعمل كل موقع، لأنه يجب أن يكون للمدرسة مساحة مفتوحة، مثل ملعب رياضي أو موقف سيارات، لتركيب النظام تحت الأرض. قال أونروه إن على المدارس أيضًا أن تجد طريقة لإدارة الشؤون المالية بين الوقت الذي تدفع فيه للمقاول مقابل التركيب والوقت الذي تتلقى فيه التعويض الفيدرالي.

فوائد المضخات الحرارية على مدار العام

ولكن بالنسبة لتلك المدارس التي يمكنها أن تجعلها تعمل، هناك فوائد على مدار العام. تعمل المضخات الحرارية كمدافئ في الشتاء، لذا لا توجد حاجة كبيرة لنظام غاز أو زيت تدفئة إضافي بعد تركيبها.

تأثير تلوث الهواء على صحة الأطفال

كما أن المدارس تتعامل بشكل متزايد مع الهواء السيئ الناجم عن دخان حرائق الغابات، ويقع العديد منها بالقرب من الطرق، مما يعرض الأطفال للتلوث. قال ماكس تشانغ، أستاذ الهندسة في جامعة كورنيل، إن مرشحات الهواء عالية الكفاءة التي يمكن أن تقترن بمضخات التدفئة الأرضية المصدر تقلل من تعرض الأطفال لتلوث الهواء المرتبط بحركة المرور، والذي يؤثر بشكل غير متناسب على أطفال الأقليات والأطفال ذوي الدخل المنخفض.

وقد ذكرت إحدى الدراسات أن حوالي 3.2 مليون طفل أمريكي يذهبون إلى المدارس التي تقع على بعد 100 متر (109 ياردة) من طريق رئيسي ويتعرضون لمستويات مرتفعة من تلوث الهواء المرتبط بحركة المرور، وهو ما وصفه بأنه مصدر قلق عاجل على الصحة العامة. وقد عانى الأطفال والمراهقون الذين تعرضوا للتلوث المروري لفترات طويلة من الزمن من ضعف نمو الرئتين، بالإضافة إلى مشاكل صحية في الدماغ والقلب.

المستقبل المحتمل للمباني المدرسية

يرى دي إيننا يومًا ما يمكن أن تصبح فيه المدرسة المزودة بمضخة حرارية أرضية المصدر "مستأجرًا أساسيًا" لنظام شبكي حيث يتم توصيل عدة منازل بحلقة تحت الأرض، على غرار النظام الذي تم تركيبه مؤخرًا في حي ماساتشوستس.

الخيارات المتاحة للمدارس في مواجهة التغيرات المناخية

وسواء اختاروا استخدام الوسائل غير الميكانيكية أو المضخات الحرارية الحديثة أو مكيفات الهواء القديمة، فإن المزيد من المدارس ستواجه القرار الذي اتخذته مدرسة جونسون الثانوية العليا.

قالت سميثويك: "نحن نواجه أيامًا أكثر حرارة في الطقس الحار وهذا يمكن أن يؤثر على التعلم".