TED日本語 - ヴォルフガング・ケッスリング: 野外スタジアムを空調する方法


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TED日本語 - ヴォルフガング・ケッスリング: 野外スタジアムを空調する方法

TED Talks

How to air-condition outdoor spaces
Wolfgang Kessling




Good evening.

We are in this wonderful open-air amphitheater and we are enjoying ourselves in that mild evening temperature tonight, but when Qatar will host the football World Cup 10 years from now,2022, we already heard it will be in the hot, very hot and sunny summer months of June and July. And when Qatar has been assigned to the World Cup all, many people around the world have been wondering, how would it be possible that football players show spectacular football, run around in this desert climate? How would it be possible that spectators sit, enjoy themselves in open-air stadia in this hot environment?

Together with the architects of Albert Speer & amp; Partner, our engineers from Transsolar have been supporting, have been developing open-air stadia based on 100 percent solar power, on 100 percent solar cooling.

Let me tell you about that, but let me start with comfort. Let me start with the aspect of comfort, because many people are confusing ambient temperature with thermal comfort.

We are used to looking at charts like that, and you see this red line showing the air temperature in June and July, and yes, that's right, it's picking up to 45 degrees C. It's actually very hot. But air temperature is not the full set of climatic parameters which define comfort.

Let me show you analysis a colleague of mine did looking on different football, World Cups, Olympic Games around the world, looking on the comfort and analyzing the comfort people have perceived at these different sport activities, and let me start with Mexico.

Mexico temperature has been, air temperature has been something between 15, up to 30 degrees C, and people enjoyed themselves. It was a very comfortable game in Mexico City. Have a look. Orlando, same kind of stadium, open-air stadium. People have been sitting in the strong sun, in the very high humidity in the afternoon, and they did not enjoy. It was not comfortable. The air temperature was not too high, but it was not comfortable during these games.

What about Seoul? Seoul, because of broadcast rights, all the games have been in the late afternoon. Sun has already been set, so the games have been perceived as comfortable.

What about Athens? Mediterranean climate, but in the sun it was not comfortable. They didn't perceive comfort.

And we know that from Spain, we know that "sol y sombra." If you have a ticket, and you get a ticket for the shade, you pay more, because you're in a more comfortable environment.

What about Beijing? It's again, sun in the day and high humidity, and it was not comfortable.

So if I overlay, and if you overlay all these comfort envelopes, what we see is, in all these places, air temperature has been ranging something from 25 to 35, and if you go on the line,30, of 30 degrees C ambient temperatures. If you go along that line you see there has been all kind of comfort, all kinds of perceived outdoor comfort, ranging from very comfortable to very uncomfortable.

So why is that? This is because there are more parameters influencing our thermal comfort, which is the sun, the direct sun, the diffuse sun, which is wind, strong wind, mild wind, which is air humidity, which is the radiant temperature of the surroundings where we are in. And this is air temperature.

All these parameters go into the comfort feeling of our human body, and scientists have developed a parameter, which is the perceived temperature, where all these parameters go in and help designers to understand which is the driving parameter that I feel comfort or that I don't feel comfort. Which is the driving parameter which gives me a perceived temperature? And these parameters, these climatic parameters are related to the human metabolism.

Because of our metabolism, we as human beings, we produce heat. I'm excited, I'm talking to you, I'm probably producing 150 watts at the moment. You are sitting, you are relaxed, you're looking at me. It's probably 100 watts each person is producing, and we need to get rid of that energy. I need, with my body, to get rid of the energy, and the harder it is for myself, for my body, to get rid of the energy, the less comfort I feel. That's it. And if I don't get rid of the energy, I will die.

If we overlay what happens during the football World Cup, what will happen in June, July, we will see, yes, air temperature will be much higher, but because the games and the plays will be in the afternoon, it's probably the same comfort rating we've found in other places which has perceived as non-comfortable.

So we sat together with a team which prepared the Bid Book, or goal, that we said, let's aim for perceived temperature, for outdoor comfort in this range, which is perceived with a temperature of 32 degrees Celsius perceived temperature, which is extremely comfortable. People would feel really fine in an open outdoor environment.

But what does it mean? If we just look on what happens, we see, temperature's too high. If we apply the best architectural design, climate engineering design, we won't get much better.

So we need to do something active. We need, for instance, to bring in radiant cooling technology, and we need to combine this with so-called soft conditioning.

And how does it look like in a stadium? So the stadium has a few elements which create that outdoor comfort. First of all, it's shading. It needs to protect where the people are sitting against strong and warm wind.

But that's not all what we need to do. We need to use active systems. Instead of blowing a hurricane of chilled air through the stadium, we can use radiant cooling technologies, like a floor heating system where water pipes are embedded in the floor. And just by using cold water going through the water pipes, you can release the heat which is absorbed during the day in the stadium, so you can create that comfort, and then by adding dry air instead of down-chilled air, the spectators and the football players can adjust to their individual comfort needs, to their individual energy balance. They can adjust and find their comfort they need to find.

There are 12 stadia probably to come, but there are 32 training pitches where all the individual countries are going to train. We applied the same concept: shading of the training pitch, using a shelter against wind, then using the grass. Natural-watered lawn is a very good cooling source stabilizing temperature, and using dehumidified air to create comfort.

But even the best passive design wouldn't help. We need active system. And how do we do that?

Our idea for the bid was 100 percent solar cooling, based on the idea that we use the roof of the stadia, we cover the roofs of the stadia with PV systems. We don't borrow any energy from history. We are not using fossil energies. We are not borrowing energy from our neighbors. We're using energy we can harvest on our roofs, and also on the training pitches, which will be covered with large, flexible membranes, and we will see in the next years an industry coming up with flexible photovoltaics, giving the possibilities of shading against strong sun and producing electric energy in the same time.

And this energy now is harvested throughout the year, sent into the grid, is replacing fossils in the grid, and when I need it for the cooling, I take it back from the grid and I use the solar energy which I have brought to the grid back when I need it for the solar cooling. And I can do that in the first year and I can balance that in the next 10, and the next 20 years, this energy, which is necessary to condition a World Cup in Qatar, the next 20 years, this energy goes into the grid of Qatar.

So this -- (Applause)

Thank you very much. (Applause)

This is not only useful for stadia. We can use that also in open-air places and streets, and we've been working on the City of the Future in Masdar, which is in the United Emirates, Abu Dhabi. And I had the pleasure to work on the central plaza. And the same idea to use there, to create outdoor conditions which are perceived as comfortable. People enjoy going there instead of going into a shopping mall, which is chilled down and which is cooled. We wanted to create an outdoor space which is so comfortable that people can go there in the early afternoon, even in these sunny and hot summer months, and they can enjoy and meet there with their families. (Applause)

And the same concept: shade against the sun, shade against the wind, and use, use and take advantage of the sun you can harvest on your footprint. And these beautiful umbrellas.

So I'd like to encourage you to pay attention to your thermal comfort, to your thermal environment, tonight and tomorrow, and if you'd like to learn more about that, I invite you to go to our website. We uploaded a very simple perceived temperature calculator where you can check out about your outdoor comfort. And I also hope that you share the idea that if engineers and designers can use all these different climatic parameters, it will be possible to create really good and comfortable outdoor conditions, to change our thermal perception that we feel comfortable in an outdoor environment, and we can do that with the best passive design, but also using the energy source of the site in Qatar which is the sun.


Thank you very much. (Applause) Shukran. (Applause)


私達は今夜 この開放的な 素晴らしい円形の劇場で 涼しい夜を楽しんでいるわけですが 10年後の2022年にカタールで サッカーワールドカップが 開催されるのは 太陽が照りつけ 暑さのとても厳しい 6月と7月のことです 開催地がカタールに 決定すると 世界中で ある疑問が浮上しました 選手達はこの砂漠の気候の中で フィールドを駆け回り 素晴らしい プレーをすることができるだろうか? 観客は灼熱の中 野外スタジアムに座って 楽しく試合を観戦できるだろうか?

我々トランスソーラー社のエンジニアは アルバート・シュペーア&パートナーの 建築家と共同で 100%太陽エネルギー駆動の 空調設備を備えた野外スタジアムの 建設に取り組んできました

さて最初にお話するのは 快適さについてです 多くの人はよく分からずに 温度快適性と雰囲気温度を 混同しているようです

この図を見て下さい 赤い部分は6月と7月の気温を表しています お気づきの通り 45度を越える日もあって 事実 とっても暑いんです しかし 快適さを左右する 気候の要素は気温だけではありません

ここで 同僚が世界中で ワールドカップやオリンピックを対象にした 快適さについての調査結果を お見せしましょう 快適さの度合いに注目し そこから人々が感じた快適さを 分析したものです メキシコから見てみましょう

メキシコの気温は 15度から30度の間で みなさん快適に 観戦を楽しんだようです メキシコシティでの試合は とても気持ちよかったようですね オーランドの同じような 野外スタジアムでは この日の午後は 日差しが強く 湿度もとても高かったため 快適とは言えず 試合を楽しむことができなかったようです 気温はさほど高くなかったのに 快適ではなかったようです

ソウルはどうでしょう? 放映権の関係で試合は全て 午後遅くに行われました 太陽が沈んだ後の 試合だったので 快適だったとの 回答が帰ってきました

アテネはどうでしょう?気候は地中海性ですが 太陽が照りつけて 快適ではなかったようです

スペインはしばしば 「太陽と影」と表現されます 日陰の席の値段は 日向の席のチケットよりも 高いんです 快適な環境で 試合を観戦できるからです

北京では? こちらも日中 日差しが強く 湿気も高かったので快適ではありませんでした

これらの結果を重ねて比較してみると 全ての場所で気温は概ね 25度から35度だと分かりますね 次に30度のところを 上から下に見てみると 野外で感じた全ての快適さが 記録されていることがわかります 「非常に快適」から「とても不快」まで様々です 「非常に快適」から「とても不快」まで様々です

なぜでしょう? 温度快適性には 温度以外の要素も 影響しているからです 太陽は直射光や 拡散光になり 風はと言うと 強風に そよ風そして私達の 周囲の放射温度を左右している 湿気の存在もあります もちろん気温もあります

全ての要素が身体の感じる快適さに影響を与えます 全ての要素が身体の感じる快適さに影響を与えます そこで科学者は体感温度という変数を設けました この変数のおかげで スタジアムの設計者にとって どんな要素が快適さと不快さの 原因となっているのかを 突き止めることが容易になりました また体感温度とも関係しています 更にこれらの気候要素は 私達の代謝とも関係があるんです

私達 人間は代謝のおかげで 熱を生み出しています 私が熱を上げて話をしている間にも 150ワット程の熱を生み出しています席についている 皆さんは一人当たり 100ワット程の熱を 産出していることでしょう この熱は身体から逃がさなくてはいけません 私達の身体は快適さが 低い状態の時には この熱の放出が 上手くできなくなります この熱を発散できなければ もちろん 死んでしまいます

これらのデータと2022年のワールドカップを 重ね合わせてみましょうどうなるかといいますと もちろん 気温はとても高くなるでしょう しかし 試合は午後に 予定されているので 快適さは他の会場と同じになるでしょう つまりは快適ではないんです

そこで目標を掲げて チームを組みました 「野外での快適な 体感温度を目指そうじゃないか」 この下の青い丸のところです すなわち摂氏32度という気温は 快適指数が非常に高くなる気温なんです 人は野外環境にいると 気持ちがよくなるものなんです

これはどういうことでしょう? 先ほどの結果を考えてみましょう 気温がとても高い環境では 優れた建築デザインと 気候工学を駆使しても 状況はあまり改善できません

もっと能動的な対策が必要です 例えば 放射冷却技術に 優しい空調技術を 組み合わせることができます

内部はどうなっているのでしょう? スタジアムの内部には 外の快適さを生み出す 要素が隠されてます まずは影です 温度が高く 強く吹き付ける風から 観客を守るための大切な要素です

それだけではありません 能動的なシステムを 採用する必要があります スタジアム内に寒々しい 突風を吹き付けるのではなくて 放射冷却技術を使えばいいんです 床暖房と同じ原理で 床下にパイプが埋められており パイプ内に冷たい水を流すことで 日中にスタジアム内に 吸収された熱を逃がせます こうして快適な状況を作るだけでなく冷たい空調ではなく 乾いた空気を加えることで 観客も選手達もそれぞれの居場所や 熱バランスに応じて体温調整することで 快適さが得られるんです 個人がそれぞれにあった 快適さへと調整ができるんです

おそらく 12のスタジアムがこのシステムを採用するでしょう しかし それぞれの国に 練習用グラウンドが ひとつずつあり全部では32個あります そこでも同じコンセプトを用いて 練習場に影を造り 風よけを設置して 芝生を植えました 水やりのされた天然芝の優れた 冷却効果で温度を安定化させます また乾燥した空気も 快適さを高めます

しかし優れたデザインでも受動的なものには限界があります 能動的なシステムが必要です

そこで100%ソーラーエネルギー駆動の冷却システムを思いつきました これはスタジアムの屋根を 太陽光発電システムで 覆ってしまうというアイディアを基にしたものです こうすれば化石燃料に頼らなくて済みます つまりは隣国への エネルギー依存も なくなるわけです 屋根や練習グラウンドに 設置された柔らかく大きな太陽光発電膜から 集めたエネルギーを 利用しているんです 数年後には可能性としては日光を遮りながら 可能性としては日光を遮りながら 同時に発電ができる 太陽光発電膜を実現する産業も でてくることでしょう

現在 太陽エネルギーは 年間を通して回収されており 従来の化石燃料に 取って代ろうとしています 蓄電が可能ですから 太陽熱冷房のために 蓄えていた太陽エネルギーを必要に応じて 蓄電設備から取り出して 従来の冷房設備に使用することができます 従来の冷房設備に使用することができます 貯蓄は1年目から可能で 向こう 10~20年でバランス良く 使っていくことができます つまり現在カタールのグリッドに 蓄電されているエネルギーが 20年後のカタールワールドカップの 空調には必要になるんです

つまり (拍手)

ありがとうございます (拍手)

スタジアムだけでなく 他の野外空間や道路など 活用できるところは多くあるんです 更に我々はアラブ首長国連邦の 未来都市「マスダール」の開発を行ってきました 私は中心の商業地域の開発に携われたことを 嬉しく思います ここでも 心地よい屋外空間を作り出す システムを導入しました 空調で冷えた施設よりも この屋外空間を好む人もでてきました 私達が目指したのは 午後とか夏の暑い日にも 人々が出てきてくれて 家族と一緒に楽しい時を 過ごすことができる 外部環境を作り出すことでした (拍手)

同様にして 日光や風の遮断 そして身近で回収できる太陽エネルギーの利点を 最大限活用できるように 取り組んできました こちらのパラソルもその一つです

皆さんも温度快適正について熱環境について 今夜でも明日にでも考えて見て下さい 温度環境についてもっと詳しく知りたい方は 私達のウェブサイトをご覧下さい 屋外の快適さを調べられるちょっとした 体感温度計もありますよ エンジニアやデザイナーがこういった気候要素を 全て有効に活用できるようなアイディアが アイディアがあれば ぜひ 共有して頂きたいと思います 本当に快適な野外空間を 造ることができるようになりますし 私達の屋外空間での快適な 温度に対しての概念を 変えることにも繋がります それには受動的なデザインはもちろんですが 能動的なエネルギー利用も必要です カタールではそれが太陽エネルギーなんです


ありがとうございました (拍手) ありがとうございました(アラビア語)(拍手)

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