Спортивное охлаждение: как устроено кондиционирование стадионов ЧМ по футболу в Катаре

Чемпионат мира по футболу 2022 в Катаре стал особенным: из-за жары в Персидском заливе он проводится не летом, как обычно, а зимой. Стране было необходимо обеспечить охлаждение стадионов – погода в ноябре в Катаре держится в районе +30, при такой температуре играть некомфортно. Сложность была в том, что кондиционирование приходилось разрабатывать для открытых арен. Времени у специалистов было достаточно: страна выиграла право на проведение чемпионата 2022 года в декабре 2010.

daigest189.jpg

А газон?

Интересно, что нужную температуру на чемпионате важно обеспечить не только для игроков и болельщиков, но и для газонов. На стадионах в Катаре используется газон, который был выращен в специальных питомниках с использованием импортных семян. Прохладный климат для него жизненно необходим.

Сначала ученые занялись исследованиями. Выяснили, как люди разного пола, возраста и национальности реагируют на жару и холод и какую температуру считают самой комфортной болельщики для просмотра матчей. Опросы проводили в том числе в фан-зоне на чемпионате мира в России. Выяснилось, что болельщики из жарких стран предпочитают холод, из холодных регионов – жару. В результате ученые пришли к выводу, что лучше всего для всех подойдет температура +21.

Инженеры активно использовали компьютерное моделирование, чтобы разработать такую систему, которая всегда бы обеспечивала комфортную температуру внутри стадиона – независимо от того, что происходит снаружи.

daigest189.1.jpg

На построение моделей ушло больше года, и только после этого началась разработка. Направление движения воздуха определяли с помощью дыма и лазерных лучей – это помогло определить размеры верхних проемов стадионов и придать им форму, которая препятствует горячему воздуху. Учитывали тепловой индекс, соотношение температуры воздуха и влажности, чтобы оценить ощущения человека в жаркую погоду. Системы, которые замеряют его, а также уровень солнечной радиации, расположили за пределами стадиона. По всему периметру арены также установили сенсоры и подключили их к единой системе, управлять которой можно с телефона, контролируя температурный режим на каждом секторе.

Первое облако комом

В марте 2011 ученые из Научно-технического парка Катара пообещали создать искусственные облака, которые должны были образовывать тень над стадионами и тренировочными базами. Облака планировалось сделать из легковесной углеродной структуры, которая бы несла огромный конверт, наполненный гелием. Управлять конструкцией собирались дистанционно – с помощью 4 двигателей на солнечной энергии.

Вот как это должно было выглядеть:

Стоимость одного такого облака оценивалась в 500 тысяч долларов.

Идея с искусственными облаками, к сожалению, провалилась: очевидно, что ее реализация обошлась бы слишком дорого. Тогда катарские ученые придумали специальную систему охлаждения внутри стадионов. Впервые ее испытали в 2017 году на международном стадионе «Халифа» в Дохе. Систему разработали совместно с тем же Катарским университетом, который хотел изобрести искусственные облака.

Новая система охлаждения

Как и искусственные облака, систему задумали в 2011: Катар показал проект, изначально создававшийся под солнечные панели для производства электроэнергии и охлаждения воды до температуры +6. Прохладный воздух должен был поступать в чашу стадиона через сидения, сделанные из специального материала. Крыши стадионов планировали строить под наклоном, чтобы на большую часть поля и трибун падала тень. В 2013 для работы системы понадобилось по 9 солнечных электростанций: одна центральная и по одной на каждый стадион ЧМ.

daigest189.2.jpg

Специалисты работали и над другими деталями, в частности, над цветом сооружений. Так, изначально темный фасад стадиона «Эль-Байт» в Эль-Хауре заменили на светлый – и температура внутри арены понизилась на 5 градусов.

О важности выбора цвета при заказе сэндвич-панелей вы можете узнать на нашем сайте.

Как работает система

daigest189.3.jpg

Каждый стадион по форме – барьер с холодным пузырем внутри. Технологии циркуляции воздуха охлаждают его, фильтруют и направляют на игроков и фанатов, чтобы охладить стадион:

  1. За пределами стадиона установлены баки, в которых охлаждается вода
  2. Воду пускают по трубам на стадион
  3. Вода охлаждает воздух и через специальные решетки на трибунах и большие стадионные форсунки выталкивает его наружу
  4. Воздух повторно втягивается, вновь охлаждается, фильтруется и выталкивается – и так по кругу. В результате холодный воздух подается очищенным – он дважды фильтруется перед тем, как попасть в чашу стадиона.

При этом система использует технологии теплоизоляции и точечного охлаждения, которые сокращают ущерб для экологии, а радиус действия системы охватывает поле и поднимается на 2 метра над самыми верхними сиденьями.

Отмечается, что для оптимизации охлаждение направлено только на нужные места: на поле и трибуны. Стадионы охлаждаются не постоянно, а лишь за 2 часа до матча, чтобы экономить электроэнергию.

daigest189.4.jpg

Катарские инженеры поясняют, что весь фокус состоит в том, чтобы изолировать пузырь воздуха внутри стадиона от макропузыря снаружи: холодный воздух тяжелее, он остается внизу. А горячий воздух легче и остается наверху.

Что думают болельщики

На стадионах система кондиционирования расположена по-разному — в зависимости от яруса. На верхних, которые после чемпионата мира на большинстве арен будут демонтированы из-за сокращения вместимости, воздух поступает из решеток под крышей, на нижних – из вентиляционных решеток под каждым креслом. Также воздушные пушки расположены у газона.

daigest189.5.jpg

Организаторы утверждали, что потоки воздуха, поступающие из-под сидений, будут «обнимать» каждого зрителя, создавая вокруг него прохладный купол. Цель охлаждения декларировась так: позволить игрокам играть безопасно, а болельщикам «чувствовать себя нейтрально», а не слишком холодно.

Однако во время тестирования системы на улице было +40, а во время матчей температура воздуха не превышает +32, а вечером падает уже до комфортных +19-23. В результате зрители и журналисты сетуют, что кондиционеры слишком мощные: зрителям на трибунах становится холодно. На некоторых стадионах под конец матча пальцы замерзают даже в кроссовках. Фотографы после первой игры на этих аренах уже поняли, что у поля без теплой кофты работать не получится, потому что все попытки развернуть пушки от своих спин оборачиваются провалом – стюарды упорно ставят их обратно.

На каком стадионе охлаждение работает лучше

Сообщается, что комфортнее всего на стадионе «974», где система кондиционирования …вообще отсутствует!

daigest189.6.jpg

На стадионе вместимостью 44 000 человек ее не стали устанавливать по следующим причинам:

  1. После чемпионата мира стадион разберут
  2. Стадион построен так, что продувается естественным образом – ветром с залива, на берегу которого она находится. Для этого специально на трибунах за воротами сделали проходы в центре и сбоку нижнего яруса.
  3. Матчи на этом стадионе проходят только в вечерние часы

Энергия солнца и трубопроводы c холодной водой

Климатические условия, в которых расположен Катар, подразумевают использование энергии солнца. Она задействована на 7 из 8 стадионов, на которых проходит чемпионат – кроме того, что вентилируется самостоятельно.

daigest189.7.jpg

В октябре Катар ввел в эксплуатацию новую солнечную станцию Аль Харсах мощностью 800 мВт, которая должна обеспечивать до 10% потребления всей электроэнергии в стране в пиковые часы. Станция разработана французской TotalEnergies, QatarEnergy и Marubeni и находится в 80 км от Дохи. Станция занимает 1 000 га или 1 400 футбольных полей.

Солнечные панели состоят из 2 млн миллиона высокоэффективных двусторонних модулей, установленных на одноосных трекерах и оснащены фотогальваническими элементами спереди и сзади, чтобы улавливать прямые солнечные лучи с одной стороны и лучи, отраженные от земли, с другой, тем самым повышая эффективность производства электроэнергии.

daigest189.8.jpg

Финальный матч турнира пройдет на стадионе «Лусаил», вместимостью 80 000 человек, вокруг которого с нуля возник целый город будущего. Лусаил должен стать пригородом Дохи — до столицы всего 25 км. Чтобы охлаждать городские здания в Лусаиле создали 175-километровую сеть подземных трубопроводов с холодной водой.

Также весь общественный транспорт в Лусаиле запитан от солнца — в городе построен целый хаб для 500 электробусов, которые работают на солнечной энергии. Сообщается, что общая площадь солнечных панелей составляет более 25 тысяч квадратных метров.

Солнечные панели устанавливаются и в России — Solar Sandwich, сочетание сэндвич-панелей «ПрофХолода» c солнечными панелями при строительстве быстровозводимых зданий промышленного назначения позволяет приблизиться к стандарту зданий с нулевым или почти нулевым потреблением энергии

Катарские специалисты отмечают, что технологию охлаждения, которую используют на стадионах, имеет смысл применять и на других объектах. Так, ее уже поставили в один торговый центр в турстическом городке под названием Катара в центре страны и на одной ферме в городе Эль-Хаур, где выращиваются фрукты и овощи для местных потребителей.

В материале использована информация championat.ru, afisha.ru, time.com, energydigital.com, sportsbrief.com, thehindu.com, fifa.com

Подпишитесь на публикации нашего блога

И вы точно будете в курсе самых современных технологий и трендов

Еще публикации

Дайджест технологий сохранения энергии №251
22.04.2024

Смотрите наши
проекты

gototop