2022 年卡塔尔世界杯，终于要开幕了！
(资料图)
多哈时间 11 月 20 日晚 7 点，也就是北京时间 21 日零点，第一声哨响将在海湾球场响起。 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。
这能回本吗？
卡塔尔世界杯门票 | 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。
（题图来源：东方IC）
参考文献
[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/
[6] https://www.cibsejournal.com/technical/sporting-success-a-study-of-air-conditioning-stadiums-in-qatar/
[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/
[14] https://www.163.com/dy/article/HCDKKH7E05299SJL.html
作者：Lilyann
编辑：翁垟
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关键词： 循环系统
