カタールワールドカップ：屋外にエアコンを設置するのは、金持ちでわがままな態度の表れ？それはそんなに単純ではありません！

4年に一度のワールドカップが中東の国カタールで開催されています。

これまでとは異なり、今回の「暑い」という言葉は、激しい競技そのものを表すだけでなく、競技が行われる暑い気候を客観的に表すものでもある。

カタールは熱帯砂漠気候で、一年を通して夏と冬の二つの季節しかありません。

ここの夏の気温は43℃にも達し、サッカーの試合を開催するには全く適さないため、第22回ワールドカップは初めて冬に移されました。

しかし、冬でも、つまり今は、ここの最高気温は毎日30℃を超えます。

画像出典: インターネット

スタジアム内の快適な温度を維持し、この「暑い」環境で選手や観客が熱中症にならないようにするために、主催者は「エアコン」という「大胆な」冷却方法を採用しました。

一見すると、これは電気の大きな無駄遣いであり、環境に優しくないと思われるかもしれませんが、結論を急がないでください。ご存知の通り、エネルギーを節約し、快適にエアコンを使えるようにするために、現地の人々は一生懸命働いてきました。

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見た目から涼しさを考える

カタールは2022年のワールドカップを迎えるために、全国に合計8つの大型スタジアムを動員しており、そのうち7つは新築、1つは改修される。

自然換気が可能で冷房を必要としない海の近くのスタジアム1つを除き、残りのスタジアムには空調システムが備えられている。

これらの空調システムの立役者は、カタール大学工学部の教授であり、「クール博士」の愛称で知られるサウド・アブドゥルアズィーズ・アブドゥル・ガニ博士です[1]。

「ドクター・コールド」サウド・アブドゥル・ガニです。画像出典：参考文献[1]

屋外スタジアムを冷却するには、受ける太陽放射の量をできるだけ減らし、スタジアム内に冷たい空気を保つ必要がありますが、そのためにはスタジアムの形状の設計から始める必要があります。

一方、レン博士のチームはコンピューターソフトウェアを使用して、さまざまな形状の建物内の熱環境をシミュレートしました。

一方、3Dプリント技術を使ってスタジアムの模型を作り、風洞に入れて空気力学のテストを行い、スタジアムの大きさ、高さ、形状を調整した。

最終的に、ワールドカップの各スタジアムは「空調バブル」のような形になり、上部の開口部は開きすぎず、わずかに狭くなるように設計されました。

熱気の侵入を抑えながら、内部の冷気の逃げも抑え、スタンド部分にできるだけ影を落として、灼熱の太陽を遮ります。

一部の会場では天候に応じて光の入り具合を調節できる開閉式の屋根が備え付けられており、悪天候の場合には屋根を直接閉じることもできる[2]。

移動式の974スタジアムを除き、カタールワールドカップの他のすべてのスタジアムには「強力な」冷却システムが装備されている。画像出典：StadiumDB.com、中国科学普及局による翻訳

さらに、会場の上部は主に明るい色の素材で作られており、太陽光の反射を最大限に高め、過度の熱の吸収を防ぎます。

暗い色の服は明るい色の服よりも多くの熱を吸収するという事実はご存知かもしれません。

そのため、もともと遊牧民の伝統的な黒いテントからインスピレーションを得たアル・バイト・スタジアムでさえ、最終的には黒い屋根を白に変更しました。

この対策を侮らないでください。この簡単な変更により、スタジアムの内部温度を 5℃ 下げることができます。 [1]

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内部的には「局所冷却」を使用する

快適性と省エネの目標を達成するためには、冷却が必要な範囲をさらに狭めていくことが次のステップとなります。結局のところ、スタジアム全体を冷やす必要はないのです。観客席や選手がいるエリア（地上約2メートル）のみを冷却すればよい。

「レン博士」はこれをターゲット冷却またはスポット冷却、つまり「ターゲット冷却」または「局所冷却」と呼んでいます。

浄化され冷却された空気は、スタンドの座席の下のグリルとスタジアムの周囲にある大きなノズルを通じて観客に届けられます。

濁った排気ガスは抽出され、空気循環システムを通じてリサイクルされ、再冷却され、濾過されてから再び送り込まれ、このサイクルが繰り返されます。

試合開始の2時間前にエアコンをオンにするだけで、観客も選手も約24℃の涼しく快適な環境でエキサイティングなイベントを楽しむことができます。

冷たい空気は密度が高いため、低い位置に留まります。冷却された空気をリサイクルするこの方法は、外部から熱い空気を直接吸い込むよりもエネルギー効率が高く、効率的です。

アル・ジャヌーブ・スタジアムのスタンドの座席の下から涼しい風が吹いていた。画像出典: thenationalnews.com

では、この冷却空気はどのようにして生成されるのでしょうか?

それはスタジアムの新しい冷却システムに依存しています。

このシステムは、一般的な家庭用エアコンシステムとは異なり、太陽エネルギーで駆動し、循環水を媒体として使い、水を7℃に冷却して蓄え、スタジアム内の空気を冷却します。

「レン博士」は、この新しい空調システムで運動場を冷やすために消費されるエネルギーは、同じ規模のショッピングモールを冷やすために従来の空調システムで消費されるエネルギーのわずか40％であると述べた。

すべての電力が太陽光発電所から供給されれば、二酸化炭素排出量は大幅に削減できる。

実際の運用結果から、このシステムは強力な冷却効果を示しており、時には少し強すぎることもあり、ファンは試合を観戦するために追加のコートを持参しなければならないほどです。

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歩行者通りにオープンエアコンが吹き付ける

この新しい空調システムは、スタジアムの冷却に加え、カタールの他の公共の建物にも導入されました。

最近、熱心なネットユーザーたちが、カタールの歩行者専用道路の地面にエアコンの吹き出し口があり、通りに冷気を継続的に供給していることを発見した。

少なくとも体育館には屋根がある。通りのようなオープンスペースでエアコンをオンにするのは、私たちが子供の頃に解いた算数の問題とまったく同じです。

プールの片側に水を入れ、反対側から水を排出します。お金を持っているというだけで、そんなに意地悪になれるというのは本当でしょうか？

ネットユーザーの間で話題になっている路上にエアコンがある場所は、カタールの首都ドーハの有名な観光地、カタラ文化村のカタラプラザだ。

プロジェクト全体の面積は38,000平方メートルで、2016年にオープンしました。これは、オープンエアコンを採用した世界初の商業ショッピングモールです[3]。

地面にある黒くて長い帯状のものは、地上のエアコンの吹き出し口です。画像出典: timeoutdoha.com

地元の高級商業地区であるため、通りや建物は美しくデザインされていますが、暑い気候のため、人々は買い物に行くのをためらいます。

街路空間の利用率を向上させるため、設計チームは技術専門家と協力し、スタジアムの空調システムの経験と組み合わせ、コンピューターシミュレーションなどの技術的手段も使用して、プロジェクトに合わせて「アクティブとパッシブの組み合わせ」の屋外空調システムセットをカスタマイズしました。

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空調におけるグリーンビルディング技術

ちょっと待ってください、「アクティブとパッシブの組み合わせ」とは何ですか?パッシブとアクティブとは何ですか?ここで、グリーン ビルディングの分野で一般的に使用されている 2 つの技術的ルート、「パッシブ デザイン」と「アクティブ システム」について説明します。

簡単に言えば、建物の構成要素の設計や建材の選択、採光、換気、蒸発などの地域の自然条件を活用することで建物の性能を向上させる戦略を「パッシブデザイン」と呼びます。

高性能で環境に優しい機械設備や電気設備を導入することで建物の性能を向上させる戦略を「アクティブシステム」と呼びます。

後者は前者では調整できない部分を補い、最小限のエネルギーで環境の質をさらに向上させることができます。

そのため、グリーンビルディングの分野では「パッシブ優先、アクティブ最適化」という言葉があり、この2つのアプローチは「アクティブとパッシブの組み合わせ」と呼ばれています。

冒頭で紹介したスタジアムを覚えていますか？

スタジアムの大きさ、高さ、形状、日よけ部品、その他の部分の設計はパッシブデザインです。一方、スタジアムに設置された新しい空調システムは、太陽光で駆動し、局所的に冷却され、冷気の循環と濾過機能を備えたアクティブシステムです。

カタラプラザでは、独自のパッシブデザインも採用しています。

地下の比較的低温な温度を利用し、循環と輸送のために地下空間に冷却システムを配置します。さらに、効率的でクリーンなエネルギーを動力源とする空調システムと組み合わせることで、省エネと排出削減の効果も得られます。

写真の青い部分がエアコンの配管ダクトと吹出口です。画像提供: カタールデザインコンソーシアム

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カーボンニュートラルへの道のりは長い

多くの報道から、カタールが今回のワールドカップに費やした金額は、スタジアムにしろ商店街にしろ天文学的な額であることがわかり、ネットユーザーらは「金のある者は何でもできる」と冗談を飛ばした。

実際、グリーンビルディングのシミュレーション、実験、材料の選択、設備などへの一回限りの投資は、一般的なビルディングに比べて大幅に高いようです。

しかし、建物の経済的実現可能性や環境上の利点について議論する場合でも、1 つの段階だけに焦点を当てるのではなく、建物のライフサイクル全体を考慮する必要があります。

グリーンビルの数十年、数百年にわたる運用中に節約されるエネルギー、資源、二酸化炭素排出量、得られる追加収入（営業時間の増加など）、資源リサイクルによる収入などを金銭に換算し、ライフサイクル全体の総勘定を計算すると、グリーンビルはあなたが思っているほど高価ではありません。

ほとんどの研究は、グリーンビルディングのライフサイクルを通じて生み出される追加的な利益が、最終的には追加の初期投資をはるかに上回ることを示唆しています[4]。

実はお金よりもバランスを取るのが難しいのは、炭素排出が地球の気候に与える影響です。

スタジアムの空調システムは選手や観光客に快適な環境を提供する一方で、エネルギー消費や二酸化炭素排出量について多くの人々の懸念も引き起こしている。

カタールワールドカップスタジアムの構造エンジニアであるアバス・チャムセディン氏は、ワールドカップスタジアムの空調システムは間違いなく無駄を生み出すだろうと考えている。

たとえ冬のレースでいくらかの助けになったとしても、屋外空調冷却システムが主流になる可能性は低い。[5]

バークレー・アースの気候データ科学者ジーク・ハウスファーザー氏は、「カタールは極地以外では世界で最も急速に温暖化が進んでいる地域の一つであり、温室効果ガスの排出を削減する対策を講じなければ、世界の他の地域も同様の運命をたどることになるかもしれない」と述べている。[6]

実際、今回のワールドカップの主催者は、初の「カーボンニュートラル」ワールドカップを開催するという目標を長い間掲げており、建築設計、クリーンエネルギー、グリーン交通、資源リサイクルなど、多くの面で努力と革新を行ってきました。

しかし、全体として、イベントによる炭素排出量を過小評価することはできません。

信じられないかもしれませんが、カタールワールドカップの2021年FIFA温室効果ガス会計報告書によると、このワールドカップでの二酸化炭素排出量の大部分は、スタジアムの空調によるものではなく、炭素排出量がはるかに多いスタジアムの建設によるものでもないそうです。

スタジアム建設による炭素排出量は、イベント全体の炭素排出量の約4分の1を占めるに過ぎないと推定されています。

では、大量の炭素排出を引き起こし、環境に優しくない原因とは何でしょうか?

参加者、観客、スタッフ、ボランティアのための移動手段、特に長距離国際飛行です。交通機関からの炭素排出量は総炭素排出量の約半分を占めると推定されています[7]。

画像出典：参考文献[7]

より長期的かつ大規模な環境問題を解決するには、さらなる努力が必要であると思われます。

責任ある消費者として、私たち一人ひとりはどこで行動を起こすことができるのでしょうか?

参考文献:

[1] FIFA。ドクター・クール：カタール2022の空冷式スタジアムの立役者[EB/OL]。(2019-12-16)[2022-11-27] https://www.fifa.com/tournaments/mens/worldcup/qatar2022/news/dr-cool-the-mastermind-behind-qatar-2022-s-air-cooled-stadiums

[2] カタール財団。カタールのワールドカップスタジアムで使用されている冷却技術はQFリサーチによって提供されています[EB/OL]。(2022-03-21)[2022-11-27] https://www.qf.org.qa/stories/cooling-technology-used-in-qatars-world-cup-stadiums-powered-by-qf-research

[3] ヒルソン・モランカタラプラザ [EB/OL].[2022-11-27] https://www.hilsonmoran.com/project/katara-plaza/

[4] 孫東宇、劉沙、石文斌。ネットゼロエネルギービルの将来的意義と実現への道筋[J]。建築技術、2020(8):6.

[5] イヴァナ・ヒンディーカタールの屋外エアコン：現実か夢物語か？ [EB/OL].(2015-03-24)[2022-11-27] https://stepfeed.com/outdoor-ac-in-qatar-reality-or-pipe-dream-1908

[6] スティーブン・マフソン耐え難い暑さに直面し、カタールは屋外にエアコンを設置し始めた[EB/OL]。(2019-10-16)[2022-11-27]

[7] FIFAワールドカップ2022™。温室効果ガス会計報告書 [EB/OL].(2015-03-24)[2022-11-27].https://www.qatar2022.qa/sites/default/files/2022-08/greenhouse-gas-accounting-report-en.pdf

著者: ワン・リー、香港中文大学建築学部准研究員、建築学博士

レビュー |羅志剛 中国建築研究院 データセンター研究所 上級工業技術エンジニア

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