'Cha đẻ' của hệ thống làm mát sân vận động World Cup 2022

Tại phòng thí nghiệm khoa Kỹ thuật Đại học Qatar, ông Saud Ghani nghiên cứu về nhiệt động lực học, chủ yếu làm thế nào để giữ cho mọi người thoải mái trong một thế giới đang nóng lên. Ngay cả chức danh của ông nghe cũng “ngầu”: Giáo sư kiêm chủ nhiệm nghiên cứu về điều hòa không khí.

Đây chính là địa điểm tạo nên câu chuyện toàn cầu về sự táo bạo, khi là nơi ông Ghani và các cộng sự giám sát thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho 8 sân vận động ngoài trời và xung quanh Doha - một trong những thành phố nóng nhất thế giới - phục vụ cho World Cup 2022.

“Mọi người nghĩ chỉ cần đổ tiền là có thể bơm hơi lạnh. Nhưng sự thật không phải thế”, ông nói.

“Tôi muốn mọi người cảm thấy bình thường”, ông Ghani nói. “Tôi không muốn họ cảm thấy lạnh hay ấm áp. Điều này nằm trong nhận thức chứ không chỉ là nhiệt độ. Họ cảm thấy thế nào?”.

Điều này đặt ra 2 câu hỏi lớn, theo New York Times. Liệu người đàn ông này, trong phòng thí nghiệm và tại World Cup, đã thay đổi tương lai của thiết kế sân vận động trong một thế giới dần nóng lên? Và liệu có thể tồn tại những sân vận động ngoài trời giúp vận động viên và khán giả thoải mái, bất kể cái nóng?

Không làm mát cả sân vận động

Năm 2009, giáo sư Ghani nhận được cuộc gọi từ lãnh đạo cấp cao Qatar.

Ông đã gật đầu trước câu hỏi liệu giáo sư có thể thiết kế hệ thống giúp mọi người cảm thấy mát mẻ ngay tại sân vận động ngoài trời, ngay tại Doha, ngay giữa mùa hè không. Thành công hay thất bại của Qatar khi cạnh tranh đăng cai World Cup có thể phụ thuộc vào điều này.

Sau khi Qatar nhận suất đăng cai thành công, vào năm 2015, FIFA thừa nhận nhiệt độ như thiêu đốt, trong và ngoài sân vận động, gây bất tiện lẫn nguy hiểm. Do đó, cơ quan này chuyển lịch thi đấu từ mùa hè truyền thống sang cuối thu.

Ông Ghani cho rằng sự thay đổi này không ảnh hưởng. 8 sân vận động với kích cỡ và kiểu dáng khác nhau không chỉ dành cho World Cup. Một chiếc bị tháo dỡ, nhưng 7 chiếc còn lại dùng quanh năm: Cho sự kiện lớn, câu lạc bộ, môn điền kinh của trường đại học, thậm chí có thể dùng trong lần cạnh tranh đăng cai Olympic 2036.

Ông Ghani cho biết ở Qatar, nắng nóng kéo dài 9 tháng trong năm gần như không thể chịu nổi.

“Xét trên quan điểm bền vững, tám sân vận động chỉ sử dụng ba tháng trong năm có khôn ngoan không?”, ông đặt câu hỏi. “Dĩ nhiên là không. Do đó, cần có điều hòa không khí để sử dụng sân vận động lâu dài”.

Dù không có con số chính xác, ước tính cho thấy xây dựng 8 sân vận động có tổng chi phí là 6,5 tỷ USD.

Dầu mỏ và khí đốt tự nhiên giúp Qatar trở nên giàu có trong nửa thế kỷ qua. Theo CNN, Qatar đã đổ khoảng 220 tỷ USD vào cơ sở hạ tầng. Để phục vụ World Cup, nước này xây dựng các tòa nhà chọc trời, trung tâm thương mại, khách sạn sang trọng và chung cư, một sân bay mới và mạng lưới tàu điện ngầm. Tất cả đều được trang bị điều hòa không khí.

Giáo sư Ghani áp dụng lý thuyết khoa học đơn giản khi lắp đặt điều hòa tại sân vận động: Không khí nóng bay lên, không khí lạnh đi xuống.

Ông không làm mát toàn bộ sân vận động, mà chỉ tập trung vào phần không gian cách mặt đất 2 m, hay nơi cầu thủ thi đấu và trên khán đài. Ông hình dung thổi luồng gió mát từ dưới thấp đến thẳng sân (với cầu thủ) hoặc đến từng hàng ghế (với cổ động viên).

Về lý thuyết, không khí mát nên đứng lại đó. Ông cần hạn chế các yếu tố xuyên thủng lớp mát này, đặc biệt là không khí nóng. Mỗi sân vận động có mái màu trắng cố định để che chắn hầu hết khán giả khỏi ánh sáng Mặt Trời vào hầu hết thời điểm trong ngày.

Những lỗ trên mái che làm thoát khí nóng, nhưng cũng để không khí nóng đi vào. Đối với ông Ghani, làm lạnh sân vận động giống như cố gắng giữ hơi mát bên trong xe hơi khi lái quanh Doha với cửa sổ trời mở.

Có bể chứa nước khổng lồ, hàng trăm nghìn gallon, ẩn bên ngoài sân vận động. Thay vì chất làm mát, các sân vận động sử dụng nước lạnh để làm mát không khí.

Ông Ghani cho biết vào những đêm trước trận đấu, nước trong bể được làm mát 5 độ C. Năng lượng đến từ một trang trại năng lượng mặt trời bên ngoài Doha.

Ông Ghani nói sân vận động có rất nhiều bộ trao đổi nhiệt, như bộ tản nhiệt ôtô, dưới khán đài. Không khí từ sân vận động qua bộ tản nhiệt với nước lạnh bên trong, rồi quay lại sân vận động.

Dưới ghế và khán đài có những lỗ thông hơi đặc biệt nhằm làm chậm hoặc khuếch tán luồng không khí. Tuy nhiên, hầu hết người hâm mộ không cảm nhận được luồng hơi phía sau chân họ.

Hệ thống này có các cảm biến và camera hồng ngoại điều chỉnh trong trận đấu và hướng nhiều luồng không khí mát mẻ đến những nơi khác nhau. Một sân vận động nóng lên nhanh chóng từ thân nhiệt của hàng nghìn cổ động viên.

Trong các trận đấu ban ngày, Mặt Trời cũng di chuyển từ bên này sang bên khác. Một vài hàng ở khu trên có thể đột nhiên ấm hơn những hàng bên dưới, hay ngày ẩm ướt có thể ấm hơn so với ngày khô ráo.

Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại một số lời phàn nàn quanh điều hòa tại các sân vận động. Cầu thủ Antony thuộc tuyển Brazil đã lên tiếng phàn nàn hệ thống điều hòa tại sân vận động khiến nhiều thành viên trong đội "phát ốm", theo Athletic. Một số khác cho biết không khí trong sân quá nóng hoặc quá lạnh.

Trong trận đấu buổi chiều giữa Wales và Iran tại Sân vận động Ahmad bin Ali, với nhiệt độ khoảng 32 độ C, một số cổ động viên xứ Wales đứng suốt trận đấu, nheo mắt và đổ mồ hôi dưới ánh nắng. Một số trốn nắng dưới cờ xứ Wales, trong khi những người khác được phát mũ lưỡi trai miễn phí.

Điều này khiến một số người đặt câu hỏi: Liệu nhà thiết kế đã bỏ qua 2 yếu tố chính là Mặt Trời và người hâm mộ chọn đứng, khiến họ nằm ngoài tầm của lỗ thông hơi dưới ghế.

Điều trăn trở

Các quan chức đã xây tặng ông Ghani một tòa nhà mới ở rìa khuôn viên Đại học Qatar. Tại đây có văn phòng của vị giáo sư và tất cả phòng thí nghiệm nghiên cứu khác nhau dành cho điều hòa không khí.

“Làm mát ngày càng quan trọng đối với Qatar và khu vực”, ông Ghani nói. “Chúng tôi đang lên kế hoạch biến nơi này thành trung tâm của khu vực về vật lý xây dựng”.

Việc nhiều người chú ý tới các sân vận động có máy lạnh của Qatar khiến ông ngạc nhiên, khi hầu hết địa điểm trên thế giới, như tòa nhà, sân bay, trung tâm thương mại, đều được lắp đặt điều hòa.

Ông nói không phải lúc nào điều hòa tại những khu vực này cũng hoạt động hiệu quả, thậm chí còn hoạt động không ngừng nghỉ để làm mát những căn phòng rộng hơn nhiều so với khu vực tiếp khách hoặc mặt sân vận động.

Ông cho rằng cuộc tranh luận cần mở rộng hơn nhiều, liên quan tới vị thế của điều hòa không khí trên thế giới và việc làm mát không khí ảnh hưởng thế nào tới khí nhà kính hoặc lưới điện, hoặc thậm chí là mối quan hệ của con người với không gian ngoài trời.

Vị giáo sư băn khoăn về các kỳ World Cup trong tương lai, cũng như Olympic và mọi sự kiện lớn khác tổ chức ở các sân vận động ngoài trời khi hành tinh tiếp tục ấm lên. Và để các sự kiện diễn ra an toàn và thoải mái, ông cho rằng thế giới cần nghiêm túc nghĩ tới những điều này.