可持续·向未来 冰雪建筑 你可能不知道的“黑科技”

 

绿色、智能……北京冬奥科技范儿十足！服务于大众冰雪运动的冰雪建筑，同样“黑科技”傍身：“雪、风、雨、电”四种武器，且一一道来！ 

 

雪 Snow 

 

 

 

雪，是室内滑雪场当之无愧的主角！    人工造雪需要特定的低温环境，水变成雪需要消耗较多冷量；为保证雪不融化，雪乐园空气温度常年低于零度，制冷能耗巨大。

 

 

▲ 滑雪场造雪场景

 

为降低能耗，采用高效的制冷系统十分重要。国家速滑馆等4个冬奥场馆，在全球冬奥会场馆中最先采用了二氧化碳跨临界直接制冷系统。

 

 

▲ 国家速滑馆

 

二氧化碳作为环保制冷工质，臭氧消耗潜值ODP=0，不破坏大气臭氧层；全球变暖潜值GWP=1，远低于常用的氟利昂制冷剂。作为目前世界上最先进的制冷技术，二氧化碳跨临界直接制冷系统比传统制冷方式节能20%以上；经测算，国家速滑馆二氧化碳制冰系统每年可节电约180万度。

 

 

▲ 二氧化碳制冷机组

 

位于挪威奥斯陆的SNØ 室内滑雪场，是世界首个采用二氧化碳跨临界制冷系统的室内滑雪场。SNØ的雪区建筑面积36000平方米，除设有3条500米长雪道外，在屋面下方悬挂一条长度达2km的越野道。

 

 ▲ Arena SNØ ，Lørenskog Oslo

作为全世界最环保的室内滑雪场， 二氧化碳跨临界制冷系统的总制冷量3100kW (881 TR) ，全年供冷量约8700MWh。滑雪场制冷产生的热量也没有被浪费掉， SNØ的能源中心也是一个巨大的热泵，承担周边区域供热的职责，全年供热量约7000MWh。

 

▲ SNØ能源综合利用

  
风 Wind 

 

室内滑雪场设计，必须把“风”管住！

 

滑雪场冷区向其他空间或室外漏冷，很大程度上是围护结构气密性不好、到处漏“风”。建筑提升气密性后，无组织的漏风被管住了，有组织的新风系统应运而生。但把夏季室外近40℃的热空气处理至零下，能耗无疑是巨大的。

 

采用热回收型新风机组，回收排风能量预冷新风，并保证热回收效率不低于70%，可大大节省新风制冷能耗。

 

 

滑雪场出发平台设置二氧化碳传感器，当室内二氧化碳浓度大于1000ppm时，启动新风系统，实现按需供应新风。

 

采用“夜间通风”模式，对夜间室外较低气温的空气进行处理，用以置换冷区大空间的空气，可保证白天运营时段空气品质。以上海地区为例，7月气温日变化平均值大于5℃，夜间通风的室内外温差是白天午后通风的85%，节能效果明显。

 

 

雨 Rain

 
冰雪建筑体量大，建筑密度大，建筑覆盖率高，因为场地不透水面积增加，会造成洪峰流量增加、径流系数增大。

冰雪建筑的雨水管理，是“让屋面雨水快起来，存下来；让地面雨水慢下来，渗下去”，场地能够像“海绵”一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。

 

 

冰雪建筑大面积金属屋面通常采用虹吸雨水系统。为提高屋面整体防水性能，雨水以最短路径汇入雨水天沟内，虹吸系统在60秒内达到满流状态，快速排除屋面雨水。屋面雨水经弃流系统后，通过管道输送到雨水调蓄设施中，对雨水进行处理后供至回用用水点。

 

对场地内的降水，则通过一系列的低影响开发措施（LID），透水铺装、下凹绿地、植草沟、渗透灌渠，使道路、广场、绿地、水系等具备对雨水的吸纳、蓄滞和缓释作用，可有效控制雨水径流，实现“小雨不积水、大雨不内涝、缓解热岛效应”。

 

 

电 Electric

 

基于保冷考虑，室内滑雪场杜绝了自然采光的可能性，需全年采用人工照明；为确保雪馆内大空间照度的均匀度以及视觉的舒适性等，设计采用照明模拟分析软件进行计算，合理选择灯具及布置灯具间距。

 

▲ 照明设计模型

 

考虑到大空间的灯具安装高度较高以及雪道上方的灯具检修不便，滑雪馆选用大功率LED灯，使用寿命长达50000小时，光效高达 95lm/W，能效远超大空间常用的金属卤化物灯，节电效果明显。

 

 

采用智能照明控制系统，可实现分组、分区、定时等控制，满足滑雪比赛和转播、群众娱乐性滑雪、非运营时段的不同需求；娱雪区更可营造不同的娱乐场景。

 

 

（作者：汪涌、刘晓杰、汪海）