2022年世界盃奇思妙想:足球場裡裝空調

7月7日,英國《衛報》(Guardian)週日刊登了一篇關於2022年卡達世界盃的展望文章。文章認為,對於夏季溫度極高的卡達來說,世界盃將是它開發創新型空調製冷技術的良好機會。

世界盃正在熱火朝天地進行。球場上的溫度已經達到了創紀錄的38.8C。這是否讓習慣了熱帶氣候的球隊獲得了一種不公平的優勢?為了讓比賽更公平,方法之一是給足球場館裝上空調。這個主意聽起來很瘋狂,但卡達官方已經表示,這就是他們想在主辦2022年世界盃時採取的做法。卡達白天的氣溫經常超過45℃,這樣的措施是絕對必要的。這樣做的第一個問題是主辦方必須通過國際足聯道德委員會的一項關於貪污腐敗的調查。然而,更大的一個困難是如何利用太陽能和可再生能源,因為卡達已經作出了這方面的承諾。這將是一個巨大的挑戰,但非常有意義。隨著全球氣溫的上升,到下個世紀,地球上一些地區的氣溫將變得難以忍受,未來的空調器需求將越來越大。

在沒有空調的汽車上,司機可以把車窗打開來降低車內溫度。但是,打開車窗會增加空氣阻力,使汽車的效率變低。如果有空調的話,司機在熱天就不必開窗,這樣可以節省燃油。所有人都是這麼想的。不過,空調本身也需要消耗能量。最新的實驗表明,就節約能源來說,打開窗戶比打開空調更划算。

儘管如此,如果碰上大熱天堵車,這時候節省燃料和保護環境方面的考慮就會退居其次,關閉窗戶、打開空調往往是唯一的選擇。這也是卡達大型露天足球場面臨的問題。如果他們安裝龐大的空調系統,他們將需要封閉屋頂,這將產生幾個不良後果。

傳統空調的工作原理與冰箱大致相同。低沸點的液體(製冷劑)被泵入一組銅管,當溫暖空氣經過銅管附近時,銅管內的製冷劑溫度會升高並蒸發,從而降低空氣的溫度。然後,這些蒸發的製冷劑又會在泵內被擠壓成液體,這個過程會消費能量,其產生的熱量通過冰箱的背面散發出去。

空調產生的熱量會被散發到大氣中,這樣就會提高空氣溫度。在人口密集的城市,這種溫度上升會產生很大的影響。美國亞利桑那州立大學的科學家已經通過研究發現,在夏天,市區的空調會導致夜間溫度上升超過1度。這聽起來似乎並不嚴重,但實際上在過去100年中全球氣溫也只是上升1度。同樣,如果以傳統方式供能,卡達的城市空調將消耗大量電力,還會導致空氣溫度上升。這是一個嚴峻的挑戰。

更好的方法是研發新的空調製冷方式,如通過海水蒸發製冷,或者通過計算機控制的遮陽棚製冷,或者利用捕風塔來產生對流冷卻效果——這是沙漠地區居住區常用的方式。卡達就屬於沙漠地區,它的露天足球場當然不必建造得像熱帶雨林地區巴西的足球場一樣。也許卡達的足球場應該被建在岩石內部,這樣在夏天就會比較涼快。或者他們應該通過駱駝的鼻子獲得靈感:駱駝的鼻子裡有一層具有熱交換作用的膜,它能夠從呼出的空氣中提取水份,以此冷卻頭部。

目前,沒有人知道這個問題的最終解決辦法是什麼,包括卡達的2022年世界盃組委會在內。有許多人呼籲將比賽時間放在冬季,這樣球場就不會那麼熱了。如果這個建議被採納,卡達也許將錯失一個機會。

可持續、低功耗的散熱技術是當今世界迫切需要的。隨著全球繼續變暖,沙漠地區的城市數量也將增加,對空調技術的需求當然也會上升。我們需要更巧妙的空調製冷技術,2022年世界盃為這種探索提供了一個很好的機會。這種探索應該引起全球性的競爭;首先,應該讓我們的足球運動員參與進來,因為他們擁有巨大的財富和影響力。