نظام تبريد مونديال قطر من الاستادات إلى الصوبات

[القاهرة] يستعين كأس العالم لكرة القدم 2022 في قطر بنظام تبريد مبتكر للملاعب المفتوحة، ليكون معينًا أساسيًّا لإقامة الأحداث الرياضية الضخمة في الدول الحارة، كما يُمثل مستقبلًا لضبط حرارة الأجواء في المساحات المفتوحة، لا سيما في مجال الزراعة والإنتاج الحيواني في تلك الدول.

ابتكر النظام المهندس السوداني-البريطاني سعود عبد العزيز عبد الغني، أستاذ الهندسة الميكانيكية المشارك بكلية الهندسة في جامعة قطر، بمساعدة خمسة باحثين من مصر، وباكستان، وغانا، واليونان.

يحكي عبد الغني لشبكة SciDev.Net كيف بدأت فكرة النظام: ”منظمو البطولة لجأوا إلى الجامعة لتقديم حلول علمية، ليتمكن اللاعبون والجمهور من حضور المباريات داخل الملاعب المفتوحة والاستمتاع بها، رغم ارتفاع درجات الحرارة في البلاد“، ومن هنا جاءت فكرة تنفيذ نظام لتبريد جميع الملاعب التي ستُقام فيها مباريات كأس العالم.

وبعد جهد بحثي وتجريبي ممتد استغرق 13 عامًا، طُبق النظام لأول مرة في استاد خليفة الدولي لكرة القدم.

في البداية تمت دراسة حالة الطقس بالعاصمة الدوحة على مدار 30 عامًا ماضية، وكيف سيتفاعل تسلل الرياح مع كفاءة تبريد الملاعب؛ لأن تكييف الهواء أكثر من مجرد خفض درجة حرارة الهواء.

يشرح عبد الغني: ”يشمل تنقية الهواء، وتثبيت سرعته، وضبط درجة الرطوبة؛ حتى يضمن خلق بيئة حرارية ملائمة لآلاف المشجعين واللاعبين في فضاء مفتوح لمدة 4 ساعات متواصلة على الأقل، ومنحهم التهوية الجيدة“.

”يعتمد النظام على مزيج من العزل والتبريد الموضعي، حيث يتم التبريد في مكان وجود الجماهير واللاعبين فقط، ويعمل شكل الاستاد الخارجي حاجزًا للاحتفاظ بفقاعة باردة، مع الاعتماد على تقنية إعادة تدوير الهواء وتنقيته من أي شوائب عالقة“.

ويستطرد عبد الغني: ”الهواء المبرد يدخل عبر آلاف من الفتحات تحت مقاعد المشجعين في المدرجات، ذات تصميم يتدفق منه الهواء، وباستخدام تقنية تدوير الهواء يتم سحب الهواء من أماكن محددة داخل الاستاد، ثم تبريده وتصفيته، ثم دفعه مجددًا“.

”تعتمد عملية التحكم الحراري في جو الملعب على خوارزميات جديدة، تضبط معدل الإحساس الحراري للمتفرجين واللاعبين، لا درجة حرارة المكان فقط“.

ومن المتوقع أن تشهد المدة القادمة في الدوحة درجات حرارة تتجاوز 25 درجة مئوية، ما قد يزعج اللاعبين، وأيضًا المشجعين الوافدين من مختلِف دول العالم، لا سيما ذوات الطقس البارد.

سبعة من أصل ثمانية ملاعب للمونديال تُعَد ملاعب مفتوحة مبردة، أما الملعب الثامن ’استاد 974‘ فهو ملعب يفكك بالكامل بعد انتهاء فعاليات كأس العالم، لذا راعى تصميمه وجود ممرات أرضية هوائية لتهوية الملعب.

وعن الفرق بين نظام التبريد المبتكر وما سبقه من أنظمة تبريد في دول أوروبا، يقول عبد الغني: ”الفرق في التكلفة، فهي أقل بنسبة 40%“.

ثم يوضح أن ثمة فروقًا أخرى: ”حاولت اليابان من قبل توفير بيئة حرارية متحكَّم بها، فاستخدمت مراوح في أماكن متفرقة بالاستاد؛ لتحريك الهواء وتوفير تهوية للمتفرجين، أما سنغافورة فقد استخدمت نظام تبريد لمناطق جلوس المتفرجين فقط، دون اللاعبين“.

”وأما أمريكا فقد بردت بعض استادات رياضة البيسبول، شريطة تغطية فتحة الملعب العلوية؛ بغية جعله منطقةً مغلقة“.

”وأما ملاعب قطر فقد اختلفت عن غيرها؛ لأنها استهدفت ثلاثة عناصر أساسية بالملعب، وهي عشب أرضية الملعب واللاعبين والمتفرجين، كما أن تشغيل النظام بكفاءة لا يتطلب غلق فتحة سقف الملعب العلوية“، وفق عبد الغني.

ويضيف: ”خوارزميات النظام تتحكم في درجة الحرارة والرطوبة، وتحسب حسابات الأشعة الشمسية وسرعة الرياح وكثافة المتفرجين، وتراعي طريقة ارتدائهم للملابس، سواء الشتوية أو الصيفية“.

ولا يقتصر هذا النظام على إفادة المجال الرياضي فقط، بل سيمتد ليحقق منافع بيئية أخرى، إذ له تطبيقات عديدة يمكن الاستفادة منها، خاصةً في تحقيق الأمن الغذائي.

تعمل قطر حاليًّا على تطبيق نظم التبريد المفتوح في مجال الزراعة، بدمجها في الصوبات الزراعية بالصحراء، وتركيبها في حقول الفواكه والخضراوات؛ للحفاظ على درجات حرارة مناسبة تدعم نموها على مدار العام، وفق عبد الغني.

يعلق السيد العجوز، الأستاذ بقسم هندسة القوى الميكانيكية بجامعة طنطا في مصر: ”أهم ما يميز هذا النظام هو تكلفته، فثمة دول أوروبية عدة تستخدم هذا النظام، سواء لتبريد الأماكن المفتوحة أو تدفئتها، ولكن تكلفته باهظة للغاية، ولا تناسب الدول النامية“.

ويشير العجوز إلى استخدامات أخرى لهذا النظام في قطاعات أخرى، إذ ”يمكن استخدامه في المساجد الكبرى، من خلال تركيبه في القباب، لدفع الهواء النقي والمبرد إلى داخل المسجد وإخراج الهواء الساخن وإعادة تدويره“.

ولعل من أبرز وأهم استخدامات هذا النظام التي أشار إليها العجوز استخدامه في المزارع المفتوحة، وبالأخص تبريد مزارع الدواجن، التي تواجه النفوق بسبب ارتفاع درجات الحرارة، واحتياجها الكبير إلى خفض درجة حرارة الجو ما بين 7 إلى 10 درجات مئوية.

كذلك تُعد محطات تحلية المياه من أشد الأماكن حاجةً إلى نظم التبريد الآمنة بيئيًّا؛ لمنع تسريب الأملاح.

”لذا من الضروري وضع إستراتيجية مُحكمة للاستفادة من هذا النظام الأقل تكلفةً من غيره“، وفق العجوز.

يشير عبد الغني إلى أنه ”لم تسجل براءة اختراع لهذا النظام، حتى تستفيد منه جميع دول العالم، ويكون إرثًا ثقافيًّا للبطولات الرياضية الضخمة التي ستُقام في المستقبل“، بالإضافة إلى توسيع نطاق استخدامه في المجالات الأخرى الأكثر أهمية.

هذا الموضوع أنتج عبر المكتب الإقليمي لموقع SciDev.Net بإقليم الشرق الأوسط وشمال أفريقيا