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超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

這幾天,冬奧會喜訊頻傳,我國運動健兒向世界展現了自己的風采。同時,這屆冬奧會也是歷史上首次碳中和的冬奧會,這其中建築業也做出了自己的貢獻。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

資料來源:《北京冬奧會低碳管理報告(賽前)》

近日北京冬奧組委釋出的《北京冬奧會低碳管理報告(賽前)》顯示,此次冬奧會場館中,6個新建場館獲得綠色建築三星級評價標識,3個場館為超低能耗建築示範工程。

五棵松冰球訓練館超低能耗公共建築示範面積達38960平方米,

延慶冬奧村D6居住團組超低能耗建築示範面積10856平方米,

北京冬奧村綜合醫療診所示範建築面積約1358平方米。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

今天友綠智庫和各位同仁分享冬奧會的超低能耗建築——“冰菱花”五棵松冰上運動中心。

五棵松冰上運動中心概況

五棵松冰上運動中心是2022年北京冬奧會的冰球訓練館,專案緊鄰長安街,位於北京市海淀區復興路69號,五棵松體育館東南角,東臨西翠路,南鄰復興路,與西側的籃球廣場圍繞著五棵松籃球館形成左右對稱佈局。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

五棵松冰上運動中心可在6小時內實現冰球、籃球兩種比賽模式的轉換,是國內首個在一塊比賽場地同時舉辦籃球、冰球兩種職業體育賽事的場館。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

拍攝:張哲鵬

場館功能分佈於地下兩層和地上兩層,地下兩層為冰場及1900個固定座椅觀眾區,為奧運賽時的訓練熱身場地,休閒觀賽區圍繞冰場佈置,相關配套功能空間可以為觀眾提供更為多樣的觀賽方式;地上兩層為體育文化配套空間及910座的劇場空間。五棵松冰上中心已獲得中國綠色建築三星設計標識,並按超低能耗標準設計和建造,是目前全國最大的超低能耗體育場館。

2018年第一批專家評審透過的北京市超低能耗建築示範專案名單

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

根據《北京市超低能耗建築示範工程專案及獎勵資金管理暫行辦法》,2017年10月9日至2018年10月8日確認的專案按照800元/平方米進行獎勵,且單個專案不超過2500萬元。據此計算,五棵松冰上運動中心可獲得最高額的獎勵資金。

五棵松冰上運動中心為一座新建訓練館,於2020年11月完工。冬奧會期間,五棵松體育館和五棵松冰上運動中心分別作為冰球專案的比賽和訓練用館,透過地下的球員專用通道相連,運動員可透過通道方便往返於比賽館和訓練館之間。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

“冰菱花”外幕牆效果圖

全球最大的超低能耗體育建築

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

五棵松冰上運動中心按超低能耗建築設計,建成後成為全球最大的超低能耗體育建築;建築外幕牆是國內首個採用傳統鋁合金幕牆系統,最佳化工藝設計,使其成為綜合傳熱係數K值小於1。0 的被動式建築幕牆。

創新技術

系列創新節點設計:直立鎖邊屋面保溫和氣密性設計、清水混凝土建築節點非透明玻璃幕牆保溫設計、貼上式光伏設計、太陽能熱水器夾具固定設計;

大面積採用高效能玻璃幕牆,傳熱係數低於 1。0W/(㎡·K);

首次在冰場採用溶液除溼機組,相比傳統的電熱轉輪除溼,節能率達77。1%;

首次對冰場區域進行再保溫設計,平衡保溫和結露風險;

採用磁懸浮冷水機組、大風量全熱回收空調機組;

冰場區域採用滿足高畫質轉播需求的 LED照明設計。

節能舉措

“降低需求”,透過最佳化圍護結構熱工效能降低圍護結構所產生的空調冷熱負荷,透過採用排風熱回收裝置降低新風所產生的空調冷熱負荷,透過採用製冰餘熱回收降低本專案市政用熱量。

“提高能效”,透過採用高效能冷水機組、高效水泵風機、風機水泵變頻措施、冰場除溼最佳化等技術措施,提高裝置能效,降低能源消耗。

“開源補強”,透過採用可再生能源系統,如光伏發電系統替代一部分傳統能源,降低常規能源的消耗量。五棵松冰上運動中心光伏發電專案總容量約600千瓦,共安裝光伏發電晶矽元件1958塊,在專案壽命期內預計平均每年可產生清潔電力約70萬千瓦時。進一步節約能耗,可滿足冰上運動中心的部分用電需求。專案每年可產生的清潔電力相當於節約標準煤252噸,減少二氧化碳排放約697。8噸。(資料來源:國網北京市電力公司)

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

二氧化碳跨臨界直冷製冰系統:作為目前單體面積最大的被動式超低能耗體育建築,五棵松冰球訓練館採用了最清潔、最低碳的二氧化碳(二氧化碳跨臨界直冷系統的臭氧消耗潛能值(ODP)為0、全球變暖潛能值(GWP)為1,不會破壞臭氧層)跨臨界直冷製冰技術。這套系統可以將氣態二氧化碳透過加溫加壓形成超臨界二氧化碳流體,再對超臨界二氧化碳進行降溫降壓,達到零下20攝氏度至15攝氏度後再相變蒸發吸熱,以完成製冷和製冰的過程。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

與傳統制冰方法相比,二氧化碳製冰可將自然界中採集到的二氧化碳直接傳送到場地下預埋的製冷盤管中進行熱交換,整個製冰系統換熱效率更高,相比傳統間冷系統,綜合能耗可節約40%以上,極大降低了製冷過程的碳排放。同時,二氧化碳直冷系統還可以保證冰面各點溫度一致,使冰面溫度恆定,質量更優。而且製冷過程中產生的高品質餘熱還可以用來回收利用,提供運動員生活熱水、冰面維護澆冰等等。

據瞭解,北京冬奧會的15塊冰場中有7塊採用低碳的二氧化碳跨臨界直冷製冰技術,7塊冰場使用二氧化碳製冰,相當於減少了近3900輛汽車的年度二氧化碳排放量,超過26000噸。

小結

中國已經向世界作出了承諾,要力爭在2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和。作為在確立了“雙碳”目標之後舉辦的第一個國際體育賽事,碳中和的北京冬奧已經向世界展示出了一個大國的責任與擔當。

超低能耗建築"冰菱花"助力冬奧會碳中和

友綠智庫認為,在一場綠色、精彩的奧運賽事之後,所有在籌辦、賽前、賽中、賽後過程當中摸索建立起來的低碳管理模式和技術經驗,同樣是一筆寶貴的財富,如果能夠得到廣泛推廣和運用,將有力推動我國雙碳目標的實現。