Wolfgang Kessling: Hoe je een stadion airconditioned

Goedenavond.

We zitten in dit fantastische openlucht-amfitheater en amuseren ons in deze milde avondtemperaturen, maar als Qatar over tien jaar het wereldkampioenschap voetbal gaat organiseren, – in 2022 – zal dat, zoals we al hoorden, in de bloedhete en zonnige zomermaanden juni en juli zijn. Toen Qatar het wereldkampioenschap kreeg toebedeeld, vroegen veel mensen over de hele wereld zich af, hoe het mogelijk zou zijn dat voetballers spectaculair voetbal laten zien en rondrennen in dit woestijnklimaat. Hoe gaat het mogelijk zijn dat toeschouwers in openluchtstadia zitten en zich vermaken in deze hete omgeving?

Samen met de architecten van Albert Speer & Partner, hebben onze ingenieurs van Transsolar openluchtstadia ontwikkeld op basis van 100% zonne-energie en 100% zonnekoeling.

Daar zal ik wat over vertellen, maar ik begin met comfort. Ik begin met het comfortaspect omdat veel mensen omgevingstemperatuur verwarren met warmtecomfort.

We zijn gewend grafieken als deze te zien en je ziet deze rode lijn die de luchttemperatuur aangeeft in juni en juli. En ja, het klopt, die loopt op tot 45ºC. Het is erg heet. Maar de luchttemperatuur is niet de volledige set klimatologische factoren die comfort bepalen.

Ik zal je analyses laten zien van een collega van me, van verschillende voetbalkampioenschappen en Olympische Spelen over de hele wereld. Hij analyseerde het comfort dat mensen ervoeren tijdens deze verschillende sportactiviteiten. Laat ik beginnen met Mexico.

Mexico's luchttemperatuur schommelde ergens tussen de 15 en 30ºC en mensen vermaakten zich prima. Het waren erg comfortabele spelen in Mexico City. Kijk maar. Orlando, zelfde soort stadium, openluchtstadium. Mensen zaten in de volle zon, met een hoge luchtvochtigheid in de middag en ze vermaakten zich niet. Het was niet comfortabel. De luchttemperatuur was niet te hoog, maar het was niet comfortabel tijdens deze spelen.

En Seoul? In Seoul vonden alle wedstrijden vanwege uitzendrechten in de late namiddag plaats. De zon stond al zeer laag dus de spelen werden ervaren als comfortabel.

En Athene? Mediterraan klimaat, maar in de zon was het niet comfortabel. Ze ervoeren geen comfort.

We kennen dat van Spanje: 'sol y sombra'. Als je een ticket koopt om in de schaduw te zitten, betaal je meer omdat je in een comfortabeler omgeving zit.

En Beijing? Alweer, zon overdag en hoge vochtigheidsgraad; het was niet comfortabel.

Dus als we al deze comfortzones over elkaar heenleggen, zien we op al deze plekken dat de luchttemperatuur varieerde van zo'n 25º tot 35º. Als je de lijn volgt van 30ºC omgevingstemperatuur; als je die lijn volgt, zie je dat het comfort sterk varieerde. Alle soorten buitencomfort werden ervaren, van zeer comfortabel tot zeer oncomfortabel.

Waarom is dat? Dat komt omdat er meer factoren zijn die ons warmtecomfort beïnvloeden. Dat is de directe zon, de diffuse zon; dat is de wind, sterke wind, milde wind; dat is luchtvochtigheid, dat is stralingswarmte van de omgeving waarin we zijn. En het is luchttemperatuur.

Al deze factoren bepalen het comfortgevoel van ons menselijk lichaam en wetenschappers hebben een factor ontwikkeld, de ervaringstemperatuur, waarin al deze factoren opgenomen zijn en ontwerpers helpen begrijpen wat de bepalende factor is voor het ervaren van comfort. Wat is de bepalende factor die me de ervaringstemperatuur geeft? En deze factoren, deze klimatologische factoren zijn gekoppeld aan het menselijk metabolisme.

Vanwege ons metabolisme produceren wij als mensen warmte. Ik ben opgewonden, ik praat tegen jullie en produceer waarschijnlijk 150 watt op dit moment. Jullie zitten, jullie zijn ontspannen, kijken naar mij. Dat is waarschijnlijk 100 watt die elke persoon produceert en we moeten die energie kwijtraken. Ik moet, met mijn lichaam, die energie kwijtraken en hoe moeilijker dat is voor mezelf, voor mijn lichaam, om die energie kwijt te raken, hoe minder comfort ik voel. Dat is alles. Als ik die energie niet kwijtraak, ga ik dood.

Als we projecteren wat er gebeurt tijdens het wereldkampioenschap voetbal dat in juni, juli plaatsvindt, zullen we zien: ja, luchttemperatuur zal veel hoger liggen, maar omdat de wedstrijden in de namiddag plaatsvinden, zal het waarschijnlijk in dezelfde comfortzone zitten als andere plaatsen die ervaren werden als oncomfortabel.

We gingen bijeen zitten met het team dat het 'bid book' of doel voorbereidde, en zeiden: laten we ons richten op ervaringstemperatuur, op buitencomfort binnen deze reikwijdte, die ervaren wordt bij een temperatuur van 32ºC ervaringstemperatuur, wat extreem comfortabel is. mensen zouden zich heel lekker voelen in een open buitenomgeving.

Maar wat betekent dit? Als we kijken wat er gebeurt, zien we dat de temperatuur te hoog is. Als we de beste architectonische ontwerpen toepassen, klimaatbeheersingsontwerpen, krijgen we weinig verbetering.

We hebben iets actiefs nodig. We moeten bijvoorbeeld stralingskoeling toepassen en we moeten dit combineren met zogeheten zachte conditionering.

Hoe ziet dit eruit in een stadium? Het stadium heeft een paar elementen die dat buitencomfort creëren. Als eerste is er de overkapping. Die moet de plaatsen, waar de mensen zitten, tegen de sterke en warme wind beschermen.

Maar dat is niet alles wat we moeten doen. We moeten actieve systemen gebruiken. In plaats van een wervelwind aan gekoelde lucht door het stadium te blazen, kunnen we stralingskoeling gebruiken, zoals een vloerverwarmingssysteem waarbij waterbuizen in de vloer verwerkt zijn. Door enkel koud water door de buizen te laten stromen, kun je de warmte die overdag in het stadium is geabsorbeerd, afvoeren zodat je dat comfort kan creëren, en door droge lucht toe te voegen in plaats van gekoelde lucht, kunnen de toeschouwers en de spelers zich aanpassen aan hun individuele comfortbehoeften, hun individuele energiebalans. Ze kunnen zich aanpassen en hun eigen comfort vinden.

Er moeten waarschijnlijk nog 12 stadia komen, maar er zijn 32 trainingsvelden waar de verschillende landen gaan trainen. We pasten hetzelfde concept toe: overkapping van het trainingsveld, beschutting gebruiken tegen de wind, en gebruik van het gras -- een natuurlijk beregende grasmat is een zeer goede koelingsbron die temperatuur stabiliseert -- en het gebruik van ontvochtigde lucht om comfort te scheppen.

Maar zelfs het beste passieve design helpt niet. We hebben een actief systeem nodig. Hoe doen we dat?

Ons idee voor het bod was 100% zonnekoeling, gebaseerd op het idee dat we het dak van het stadium gebruiken. We bedekken het dak van de stadia met PV-systemen. We lenen geen energie uit de geschiedenis. We gebruiken geen fossiele energie. We lenen geen energie van onze buren. We gebruiken energie die we kunnen winnen op onze daken en tevens op de trainingsvelden, die bedekt zullen zijn met grote, flexibele membranen en we zullen in de komende jaren een industrie zien opkomen met flexibele fotovoltaïsche cellen, die de mogelijkheid bieden van een wering tegen sterke zon en die tegelijkertijd elektrische energie produceren.

Deze energie wordt nu gedurende het hele jaar gewonnen en aan het net geleverd Het vervangt fossiele energie in het net en wanneer ik ze nodig heb, haal ik het terug uit het net. Zo gebruik ik de zonne-energie die ik in het net heb gestopt, voor de zonne-koeling wanneer ik haar nodig heb. Ik kan dat doen in het eerste jaar en het uitbalanceren in de volgende tien jaren, de volgende 20 jaren, vloeit deze energie, die nodig is voor een wereldkampioenschap in Qatar, terug in het net van Qatar.

Dus dit – (Applaus)

Dank je wel. (Applaus)

Dit is niet alleen nuttig voor stadia. We kunnen het ook gebruiken in niet-overdekte plaatsen en straten en we hebben gewerkt aan de 'Stad van de Toekomst' in Masdar, in de Verenigde Arabische Emiraten, Abu Dhabi. Ik had het genoegen te werken aan de centrale plaza. Hetzelfde idee werd daar aangewend om buitenomstandigheden te creëren die ervaren worden als comfortabel. Mensen gaan daar graag heen in plaats van naar een winkelcentrum, dat gekoeld is. We wilden een buitenruimte creëren die zo comfortabel is dat mensen er in de vroege namiddag kunnen heengaan, zelfs in deze zonnige en hete zomermaanden. Ze kunnen er heen om hun families te ontmoeten en zich te vermaken. (Applaus)

Hetzelfde concept: overkapping tegen de zon, bescherming tegen de wind, en het gebruik maken van de zon die je kan oogsten op je voetafdruk ... en deze prachtige parasols.

Dus ik wil je graag aanmoedigen om aandacht te besteden aan je warmtecomfort, aan je warmte-omgeving, vandaag en morgen, en als je hier meer over wil weten, neem dan een kijkje op onze website. We uploadden een heel eenvoudige gevoelstemperatuur-calculator waarmee je je buitencomfort kan bepalen. Ik hoop ook dat je het idee zal verspreiden dat als ingenieurs en ontwerpers al deze verschillende klimaatfactoren kunnen gebruiken, het mogelijk zal zijn om heel goede en comfortabele buitenomstandigheden te creëren en je warmteperceptie te veranderen. Dat we ons lekker voelen in een buitenomgeving, en we kunnen dat doen met het beste passieve design, maar ook door gebruik van de plaatselijke energiebron in Qatar, de zon.

(Applaus)

Mijn hartelijke dank. (Applaus) Shukran. (Applaus)