北京冬奧場館是如何建成的

1、Word文檔 北京冬奧場館是如何建成的 北京冬奧組委曾經(jīng)承諾過，要在2022年北京冬奧會(huì)上實(shí)現(xiàn)碳中和，而在全部的碳排放源當(dāng)中，場館的建設(shè)和運(yùn)行所產(chǎn)生的溫室氣體的排放量占到了整個(gè)碳排量的超過三分之一。也就是說給場館減碳是顯得尤為重要的，那究竟要怎么減，有什么樣的手段和措施，效果又如何呢？ 冰絲帶：一種新制冰技術(shù)的冬奧首秀 國家速滑館是北京冬奧會(huì)唯一新建的冰上競賽場館，從開頭建設(shè)到正式競賽，這塊近12021平方米的超大冰面始終是外界矚目的焦點(diǎn)，由于在百年冬奧的歷史上，它第一次使用了二氧化碳作為制冷劑。 國家速滑館運(yùn)行團(tuán)隊(duì)主任 武曉南：全部的體育場館它都存在一個(gè)很核心的建設(shè)目標(biāo)，就是它的體育工藝。體

2、育工藝就是你要所建設(shè)的場館和場地要滿意你所擔(dān)當(dāng)?shù)母傎愴?xiàng)目的需要。那么冰場、速滑館，毋庸置疑就是我們的冰面如何來制冰。 與早期依靠大自然制冷的戶外冰場不同，如今冬奧會(huì)全部冰上項(xiàng)目均在室內(nèi)進(jìn)行。室內(nèi)冰場采納人工制冰的方式，可以更嚴(yán)格地掌握冰面溫度、濕度，為運(yùn)動(dòng)員制造公正競賽的條件和挑戰(zhàn)極限的基礎(chǔ)。 國家速滑館制冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人 馬進(jìn)：現(xiàn)在好多家庭采暖用的是叫地?zé)岵膳@個(gè)就反過來了，叫地冷制冰，就是說在這個(gè)地板下它里面放了許多制冷管道，通過制冷劑在里邊流淌，它把地板的溫度降下來。 制冷劑在地冷制冰過程中扮演著不行或缺的角色。用什么樣的制冷劑、以何種方式制冰，這是建設(shè)國家速滑館必需要打算的核心問題

3、。 作為冬奧會(huì)冰上場館最常用的制冷劑，采納氟利昂制冰無疑技術(shù)路線最為成熟牢靠，但決策者也深知它的弊端，傳統(tǒng)氟利昂會(huì)對人類賴以生存的臭氧層造成破壞。 在一百多年的制冷工業(yè)進(jìn)展中，人類始終難以找到完善的制冷劑，總是要面對制冷效率、平安、環(huán)保之間的沖突。就在速滑館考慮制冷劑的選擇時(shí)，來自學(xué)者的建議讓他們有了新的方向。 依據(jù)北大教授張信榮的討論，相對于氟利昂，二氧化碳制冷更綠色環(huán)保，在制冷效率、制冷勻稱性、熱量回收等方面也都更有優(yōu)勢。但是在2021年他提議使用二氧化碳制冰時(shí)，國內(nèi)還沒有二氧化碳制冰的冰場。 北京高校工學(xué)院教授 張信榮：我覺得大家可能心里都會(huì)打個(gè)問號 ，也都會(huì)問，你看你這個(gè)是不是就是在理

4、論上在紙上做了一些演算。不是能夠真刀真槍地在這么重大的場合下能夠?qū)崿F(xiàn)的。 由于技術(shù)要求高、掌握難度大等緣由，國內(nèi)應(yīng)用二氧化碳制冰更多停留在理論和試驗(yàn)層面。而在世界范圍內(nèi)，即便是最早探究二氧化碳制冰的北歐國家，也是近年來才在相對較小的1800平方米的標(biāo)準(zhǔn)冰場上使用這項(xiàng)技術(shù)。 究竟使用氟利昂還是二氧化碳？從2021年下半年到2021年初，兩年多的時(shí)間里，北京冬奧組委和國家速滑館進(jìn)行了專業(yè)而漫長的調(diào)研論證工作。 2021年，在經(jīng)過多次專家論證會(huì)，綜合考慮各種因素后，國家速滑館最終選擇了二氧化碳制冷劑，打算采納跨臨界二氧化碳直冷制冰技術(shù)，這被認(rèn)為是世界上最環(huán)保和最先進(jìn)的制冰技術(shù)。 國家速滑館運(yùn)行團(tuán)隊(duì)主

5、任 武曉南：二氧化碳制冰還是一個(gè)大家都認(rèn)可的，特別理性的推斷下的，我們既能通過我們的努力去踮踮腳、摸摸高能夠達(dá)到的一個(gè)目標(biāo)，同時(shí)又是對賽后、包括賽時(shí)，都有很大的綠色環(huán)保、冰面質(zhì)量和賽后長期可持續(xù)，有益的、最有益的這么一個(gè)選擇。 相比于其他制冷劑，跨臨界二氧化碳能夠最大程度上將熱進(jìn)行回收，因此可以實(shí)現(xiàn)冰場制冷與制熱的一體化，從場館運(yùn)營角度看，這對于降低國家速滑館的能耗具有重要作用。 二氧化碳本身也是溫室氣體，但用作制冷劑的二氧化碳，是從工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣中回收而來，它們原本直接排到大氣中。使用二氧化碳制冷，不僅避開了氟利昂制冷產(chǎn)生的強(qiáng)溫室氣體，而且將二氧化碳作為資源利用，這對于碳中和來說也具有肯

6、定的意義。 二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)在國家速滑館的勝利應(yīng)用，其意義不僅是在一屆冬奧會(huì)，而是推動(dòng)冰雪運(yùn)動(dòng)和制冰產(chǎn)業(yè)低碳進(jìn)展的關(guān)鍵。 冰菱花：一座超低能耗建筑的誕生 2021年12月30日，五棵松冰上運(yùn)動(dòng)中心正在進(jìn)行氣密性檢測，這座建筑的外圍結(jié)構(gòu)可以密不透風(fēng)到何種程度，是測量它作為超低能耗建筑的重要指標(biāo)。 清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)院綠建所所長 肖偉：超低能耗建筑，第一個(gè)方面就是通過建筑的墻體、通過幕墻，這個(gè)熱量就散失到室外了，那么這個(gè)時(shí)候我們就需要去提高它的保溫的效果。那么其次方面很大的熱量散失，像我們這些門啊，建筑的我們看不到的一些縫隙啊，冬天把熱空氣、夏天把冷空氣傳到室外去了，這就鋪張了能量，所以我

7、們其次個(gè)角度去做好建筑氣密性的這樣一個(gè)特點(diǎn)。 超低能耗建筑最早源于德國被動(dòng)房的概念，它要求最大程度降低建筑供暖供冷需求，以更少的能源消耗供應(yīng)舒適的環(huán)境。作為冬奧會(huì)冰球訓(xùn)練館，冰菱花為什么要追求這樣的建筑標(biāo)準(zhǔn)呢？ 冰菱花的地下一層南北兩側(cè)各有一塊標(biāo)準(zhǔn)冰場，冬奧會(huì)期間是運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練場地，但將來作為冬奧遺產(chǎn)，它們將在賽后常年運(yùn)營。冬奧會(huì)后場館怎樣可持續(xù)利用是必需要考慮的問題。 2021年初，場館業(yè)主打算，在這座正在建設(shè)的冬奧項(xiàng)目中引入超低能耗建設(shè)方案。根據(jù)北京市現(xiàn)行規(guī)定，超低能耗公共建筑的節(jié)能率需要比一般公共建筑降低60%。 五棵松場館業(yè)主代表 趙燕：它首先節(jié)能減排，假如做成了，每年它能削減二氧化碳

8、排放。它的能耗降低了，我們的運(yùn)營成本也在降低，其次個(gè)，你用了一個(gè)新的技術(shù)，你通過這一次你去學(xué)習(xí)了，今后的話用到你的其它方面，做民用建筑的時(shí)候，你相對就簡單了。 此前國內(nèi)超低能耗的實(shí)踐多用在混凝土結(jié)構(gòu)的住宅，像冰菱花這樣的大型公共建筑，想要實(shí)現(xiàn)超低能耗的指標(biāo)，面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。比如，大面積的玻璃幕墻怎樣更好地保溫隔熱。 清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)院綠建所所長 肖偉：對于我們這個(gè)體育建筑而言，我們不行能像住宅全部都是采納實(shí)心墻體，由于我們整個(gè)要打造一個(gè)比較通透的空間，我們這個(gè)項(xiàng)目就必需要采納這種玻璃幕墻，我們整個(gè)項(xiàng)目的玻璃幕墻超過了一萬平方米，這一萬平方米就是我們這個(gè)房子損失熱量特別重要的一個(gè)途徑。 五棵

9、松冰上運(yùn)動(dòng)中心實(shí)行了房中房的設(shè)計(jì)，由于內(nèi)外溫差不同，冰場與其他區(qū)域之間的這層玻璃幕墻對于超低能耗要求的保溫隔熱都至關(guān)重要。 這種三玻兩腔充氬氣的玻璃系統(tǒng)在冰菱花得到大面積使用，依據(jù)測算，玻璃幕墻的傳熱系數(shù)低至常規(guī)玻璃的三分之一。最終，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過多種技術(shù)手段，進(jìn)一步降低建筑能耗水平，讓冰菱花滿意了超低能耗的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。 水立方：一座傳奇場館的綠色改造 水立方，2021年北京奧運(yùn)會(huì)的標(biāo)志性建筑，2022年這里將是冬奧會(huì)冰壺的競賽場館。不新建建筑，直接改造已有場館，這意味著資源消耗的削減和建設(shè)成本的節(jié)省。 國家游泳中心水立方總經(jīng)理 楊奇勇：假如我們沒有這么做而去再建一個(gè)空間，這個(gè)代價(jià)差異是以億元計(jì)算

10、。這個(gè)成本省掉了，實(shí)際上碳排放、垃圾處理都跟著下來了 冰壺是冬奧會(huì)場次最多、轉(zhuǎn)播時(shí)間最長的項(xiàng)目。世界冰壺聯(lián)合會(huì)盼望，冬奧會(huì)冰壺競賽在水立方這座傳奇建筑中進(jìn)行可以更好地呈現(xiàn)冰壺競賽的魅力，促進(jìn)冰壺運(yùn)動(dòng)的普及，而水立方也盼望，通過水轉(zhuǎn)冰成為雙奧遺產(chǎn)，將冰壺作為將來可持續(xù)運(yùn)營的冰上項(xiàng)目。 然而，對于水立方來說，想要實(shí)現(xiàn)水冰轉(zhuǎn)換絕非易事，場地條件是頭號難題。 冰壺競賽需要極其穩(wěn)固的場地，在冬奧會(huì)歷史上，這個(gè)項(xiàng)目都是在永久混凝土地板上的冰面進(jìn)行的，這也是世界冰壺聯(lián)合會(huì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。然而，假如水立方用現(xiàn)澆混凝土打造一塊永久地板，這意味著泳池將不復(fù)存在。 國家游泳中心冰壺賽場設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人 鄭方：我們再也看不到

11、這個(gè)游泳池，這是不行想象的一件事情。由于這個(gè)水里面它記載了這些世界紀(jì)錄，記載了在奧運(yùn)會(huì)以后許多重大的活動(dòng)，是我們歷史的一部分，也是我們生活的這個(gè)時(shí)代的一個(gè)記憶。 盡管困難，但水立方團(tuán)隊(duì)還是開頭討論攻關(guān)，他們方案在游泳池中架設(shè)支撐系統(tǒng)，支撐系統(tǒng)之上再鋪設(shè)面板，形成可拆裝的競賽場地。 依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，鋼架和混凝土預(yù)制板的組合表現(xiàn)優(yōu)異，能夠?qū)崿F(xiàn)冰壺競賽的精度要求和快速轉(zhuǎn)換的現(xiàn)實(shí)需要。 2021年，水立方第一次實(shí)現(xiàn)水冰轉(zhuǎn)換，45天搭起的冰場可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)經(jīng)受住了正式競賽的考驗(yàn)。2021年，通過科技手段對平整度和安裝精度進(jìn)行跟蹤掃描，其次次水冰轉(zhuǎn)換僅耗時(shí)10天。 在解決了場地問題后，圍繞這塊最敏感的冰進(jìn)行環(huán)境

12、掌握是另一個(gè)難題。抱負(fù)狀態(tài)下，冰壺場館應(yīng)避開太陽輻射，打造成小而密閉的冰箱，這樣更簡單對冰面和環(huán)境的溫度濕度精準(zhǔn)掌握，但這在水立方很難做到。 楊奇勇表示，要以更少的能耗、更小的代價(jià)，將高溫高濕的游泳賽場，變成低溫低濕的冰壺賽場。水立方屋頂鋪的這層膜，有效地阻擋了太陽直射冰面，但對削減熱輻射和降低溫度仍作用有限。 國家游泳中心水立方總經(jīng)理 楊奇勇：這時(shí)候江憶院士提出來說，你應(yīng)當(dāng)考慮那個(gè)叫空腔通風(fēng)。水立方的墻體是膜結(jié)構(gòu)，兩層膜形成一個(gè)氣枕，內(nèi)外兩層氣枕中間，也就是有鋼結(jié)構(gòu)所在的空間是三米四的空腔，空腔與屋頂相連，空腔里的空氣平常不會(huì)流通。 利用這種技術(shù)手段，水立方空腔內(nèi)的溫度可降低10至15度，這大大削減了空調(diào)的利用，每年節(jié)省百萬級的用電費(fèi)用。而在冰場內(nèi)部，由于空間較大，為了低能耗并且更精準(zhǔn)地掌握環(huán)境條件，水立方與科研團(tuán)隊(duì)一起，探究討論分區(qū)域掌握技術(shù)。 為了讓這樣的掌握能夠更加精準(zhǔn)，水立方在賽場布設(shè)了2021多個(gè)傳感器，它們的各項(xiàng)數(shù)據(jù)將傳到水立方地下的這間機(jī)房。能源管控系統(tǒng)也在這里，整個(gè)水立方的能源消耗狀況可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。 2021年，國際奧委會(huì)通過了奧林匹克2021+5議程，把可持續(xù)性作為奧林匹克三大支柱之一。議程中提到，將來的三屆奧運(yùn)會(huì)，鼓舞使用臨時(shí)場地。 國家游泳中心冰壺賽場設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人 鄭方：2021年這些場館，以特別輕的建筑方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)夏季功