听说这届世界杯,露天球场装满了空调?这得花多少钱啊!

果壳 2022/11/23 20:12:01 责编:远生

2022 年卡塔尔世界杯,终于开幕了!

多哈时间 11 月 20 日晚 7 点,也就是北京时间 21 日零点,第一声哨响在海湾球场响起。这是世界杯历史上第一次走进中东,更破天荒地在年末举办。让中国球迷的观赛配置,从露天啤酒小烧烤,变成了围炉火锅大棉袄。

因为卡塔尔实在太热了,今夏最高温度达 48 ℃,协调之下才改到了当地的冬季举办。

即便如此,也远不算清凉。

多哈 18 日至 24 日气象预报 | 来源:weather.com.cn

诺丁汉大学模拟预测,在人头攒动的球场内,还会热得多。观众席温度可达 35 到 37℃,中央温度甚至可能有 42℃。远远超过了 FIFA 建议的舒适温度范围:20 到 25.5℃。

怎么办?卡塔尔大手一挥,开空调!

试想一下,在能容纳几万人的露天场地吹空调,就像是一边把房间所有窗户都打开,一边把空调调到最低温度猛吹。听起来就费钱费力。

而这样的空调球场,卡塔尔建了七个。(其余一座哈利法国际体育场为翻新)

世界杯八大场馆 | 来源:qatar 2022

为一个开放球场降温总共分几步?

卡塔尔到底有多热?有网友这样说:“上一次在亚洲举行的世界杯,比赛用球叫‘飞火流星’,如果在卡塔尔的夏天举行世界杯,气温四五十度...... 估计每个人都是飞着的火流星。”

别看足球运动员踢起比赛来常常风雨无阻,高温仍会带来不少影响。

2004 年葡萄牙欧洲杯,第一轮球队都表现出色,但随着天气越来越热,球队失去了动力,比赛节奏变得越来越慢;2006 年德国世界杯同理,下午的比赛都相当缓慢,晚上的比赛则更具攻击性。

而且,花大价钱建的球场只能每年冬季使用,性价比未免太低了。为了未来能充分利用,而不是比赛一结束就沦为巨大闲置物,降温必不可少。

过去的世界杯,面对高温,通常只是采用“全封闭球场 + 透气球衣”的配置。卡塔尔则走得更远,在球场的设计上注入了诸多巧思。

首先,尽可能将暖空气挡在建筑外面。

为减少日光直晒,卡塔尔世界杯的八大场馆大多坐落在东西轴线上。这样一来,当白天有太阳的时候,可以保证球场和看台能享受最大的阴凉范围。

世界杯场馆的朝向精心设置 | 来源:足球之路

黑色吸热,所以八个场馆大多采用浅色表层。连最开始以沙漠中传统的贝都因帐篷为设计原型的海湾体育场,也因为要降温不得不从黑色改成了白色。效果立竿见影:室内温度一下就降低了 5℃。

贝都因帐篷 | 来源:rhitents

海湾球场 | 来源:The Stadium Guide

为尽可能避免太阳光“入侵”,八大场馆之一的教育城体育馆设计成了一颗闪闪发光的钻石。菱形格纹的外立面具有超高的阳光反射率,显得炫目而亮眼;场地也建设得略低于地面,以控制场内温度。

教育城体育馆 | 来源:The Stadium Guide

他们还利用烟雾与激光,对 3D 打印的场馆模型进行了风洞模拟,观测在不同的风速、气压下空气的流动。让屋顶的弧度尽可能分散热气,不进入场馆内部。

3D 打印的海湾球场 |来源:qf.org

实在转移不走,也可以关上屋顶。

以著名建筑师扎哈・哈迪德设计的沃克拉体育场为例,它的棚顶是可伸缩的,能在 30 分钟之内完成闭合。就像是一轮船帆覆盖在球场上方,能将观众区域的温度降到 18°C。哪怕在棚顶打开时,顶盖的皱褶也能引导空气朝着周边流走......

沃克拉体育场 | 来源:The Stadium Guide

还有个看起来有些超现实的点子。早在 2011 年,卡塔尔大学就为世界杯开发了一块以太阳能驱动的“浮云”。它通过机载氦气袋升高,遥控定位,能在日头高照时,为球场洒下一片阴凉。

至于是否真的被运用到了本届赛事,让我们拭目以待。

一块太阳能“浮云” | 来源:Energy Digital Magazine

室外也没有被放过。在卡塔尔首都多哈,很多公路都被修建成了亮蓝色,以吸收更少的太阳辐射并反射紫外线,从而降低过往行人和驾车者的体感温度。

多哈亮蓝色的公路 | 来源:Science X

但最主要的,还是靠一个巨大空调系统

简单来说,世界杯期间,场馆会不断向场内输送冷空气,制造出一个两米高的、“完全隔离的”清凉泡泡。室温最低的时候,会比场外足足低 20°C。

这是一个怎样的系统?

首先,观众席的座位下面,“藏”着数百个通风口,就像是淋浴喷头的小喷嘴一样。它们会从观众脚踝的高度,吹出强度小却密集的冷气流,让空气温和地流通起来,而不是“呼呼”地吹得人头痛。

观众席下的小型出风口 | 来源:archdaily

对于球员来说,降温的需求则更加迫切。

据研究,单场比赛中,每名球员要跑上超过 10 公里,消耗超过三公升的汗水。在卡塔尔的热带沙漠性气候下,如果没办法很好散热,可能会导致热衰竭。

因此球场四周放置了许多大型喷嘴。这些出风口每个直径都在几十厘米以上,风力非常强劲,为场内的选手裁判带来冷气。

球场周边的“大喷嘴” | 来源:archdaily

这套“大小喷嘴”结合的系统特别之处在于:它的目的并不是让整个场子都冷下来,而是更精确地“定向降温”,只作用在人出现的区域。这还不到整个空间面积的十分之一。工程师们研究出了一套精准的流体动力学模型:通过测算空气流动的速度与角度,来设置每个出风口的角度。

一个离地不超过 2 米的超薄巨型冷气屏障应运而生。

冷气只作用于有人的地方 | 来源:cibsejournal

不过,冷气太猛,还是会有些风险的。

比如,今年 9 月盛夏在教育城体育馆进行的亚冠西亚 ¼ 比赛前,要上场的波斯波利斯队就担心空调太冷,容易感冒,贴心的为替补队员准备了毛毯......

另外,许多人以为在遍地是土豪的卡塔尔,世界杯的降温系统就是单纯靠数量取胜。一台空调不够,就安上成百上千个。殊不知,它其实是一套节能的循环系统。

与我们熟悉的家用空调不同,这套系统并不使用氟利昂这类传统制冷剂,而是从太阳能板中吸收能量,再利用一种昂贵的吸收式制冷机,来冷却一个独立的水回路。这些 7℃ 的冷却水被保存起来,为场内的空气降温。

当凉爽的空气重新变热之后,会被位于中层区域的抽气扇抽走、重新过滤、冷却,再送入场内,循环往复。最大限度地减少场外的热空气对内部的影响。

这同时起到空气净化的作用。清爽的空气从观众脚下吹出来,再从头上吸回去,就像一个小小的机舱座位,对不论是粉尘、汗臭,还是新冠病毒,都能起到一定的过滤。

降温循环系统的运作模式 | 来源:qatar2022

这套系统下,球场能耗仅相当于同等面积机场候机厅的五分之一。

电力则主要来源于多哈郊外的一个大型太阳能发电站。它覆盖面积超过 10 平方公里,由约 180 万块太阳能电池板组成。世界杯期间,它将为体育场供电,赛后也将为该国承担约 10% 的供电。

这得花多少钱啊?

先整体看一下:根据卡塔尔半岛电视台的报道,主办方已经砸入 2000 亿美元来建设世界杯项目,预计赛事结束,数字不会少于 3000 亿。

这是啥概念?

2014 年巴西世界杯花了 110 亿美元。而这届世界杯花费的比前七届加起来都要多。

就制冷系统上的花费,路透社记者曾经采访技术负责人、卡塔尔大学机械工程教授 Saud Abdul Ghani 博士,对方没有正面回复具体数字,只说:“这是一大笔钱”。

不过,记者们还是陆续从其他渠道得知了大概的金额。卡塔尔世界杯组委会官员曾表示:国家将在所有体育场馆和训练设施上花费 6.5 到 7 亿美元;场馆的项目经理则表示,因为加了冷却系统(场馆里一共安装了 3000 个通风口),整个场馆的建设成本增加了 2 到 3 倍,平均每个座位都“价值” 6000 到 7000 美元。

而世界杯售出的门票里,最贵的决赛一等票,目前售价是 45800 元人民币,折合 6000 美元左右,小组赛的普通票价则是 2200 元上下,折合后仅为 310 美元。

这能回本吗?

上届俄罗斯世界杯门票 | 来源:infobae

主办方貌似没有太多关于盈亏打平的担忧。

之前多次采访中,他们都表示花出去的钱是为了城市长期的经济发展和环保理念,他们提出了一个大胆的设想:整届赛事,要达到碳中和!

FIFA 之前出过一组对比:因为卡塔尔国土面积比较小(大约只有北京的三分之二),得益于场馆之间距离短,交通燃油消耗少,加上太阳能降温技术,预计这届世界杯的碳排放,只有上届俄罗斯世界杯的三分之一不到。

但如果算上建造场馆时产生的碳排放(这就占了总量的 90%),以及,正由于卡塔尔实在太小了,无法容纳涌入的 130 万球迷,很多人将住在周边国家,每天往返坐飞机看球,这些航班预计会产生 80 万吨的温室气体。加起来,并不是一个小数目 —— 相当于一辆载客轿车绕地球开了 80000 次。

与家用空调做对比,按照今年某国产品牌公布的数据,一台空调在全生命周期里产生的碳足迹为 4119.38 kg CO2eq—— 相当于 19.4 万台空调同时开工。

主办方之前曾表示过会通过积极种树、废料管理等方式来作为代偿。为此,他们栽种了 1.6 万棵树和近 70 万棵苗圃灌木,启用了 800 辆新电动公交车,和一座全新的 800 兆瓦太阳能发电厂。

但最终的最终,还是靠钱。

这届世界杯碳中和将主要通过购买碳信用额度来达成,目前为止,卡塔尔已经承诺从全球碳理事会购买 180 万碳抵消额度。但截止 11 月 14 日,全球碳理事会只授予了其 55 万个信用点,这只是实现本届世界杯碳中和所需的 15% 。再加上碳抵消制度本身的不成熟,让许多人对卡塔尔的碳中和承诺打了个问号。

看来比起让球场冷下来,让这个星球冷下来才是一个更大的难题。

参考文献

  • [1] https://www.researchgate.net/publication/352913351_Effect_of_Roof_Cooling_and_Air_Curtain_Gates_on_Thermal_and_Wind_Conditions_in_Stadiums_for_Hot_Climates

  • [2] https://www.cbc.ca/sports/soccer/south-africa-to-host-1st-winter-world-cup-in-32-years-1.774723

  • [3] https://www.qf.org.qa/stories/cooling-technology-used-in-qatars-world-cup-stadiums-powered-by-qf-research

  • [4] https://www.wired.com/2011/03/qatar-carbon-fiber-clouds/

  • [5] https://www.archdaily.com/991186/how-will-qatar-deal-with-high-temperatures-inside-world-cup-stadiums

  • [6] https://www.cibsejournal.com/technical/sporting-success-a-study-of-air-conditioning-stadiums-in-qatar/

  • [7] https://www.pixstory.com/story/qatar-world-cup-and-air-conditioning-part-2/110639

  • [8] http://news.cnhubei.com/content/2022-08/14/content_14979019.html

  • [9] https://www.france24.com/en/live-news/20221018-qatar-inaugurates-solar-plant-to-help-power-world-cup

  • [10] https://www.businesstraveller.com/features/the-ultimate-travel-guide-for-the-fifa-world-cup-qatar-2022/

  • [11] https://fortune.com/2022/11/07/qatar-world-claims-carbon-neutral-air-conditioning-stadiums/

  • [12] https://www.wired.com/story/qatar-2022-world-cup-emissions/

  • [13] https://www.cbc.ca/sports/soccer/south-africa-to-host-1st-winter-world-cup-in-32-years-1.774723

  • [14] https://www.163.com/dy/article/HCDKKH7E05299SJL.html

本文来自微信公众号:果壳 (ID:Guokr42),作者:Lilyann,编辑:翁垟

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关键词:世界杯球场空调卡塔尔

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