冰雪场馆 低碳冬奥

郑方，李涛

关键字：北京冬奥会，低碳，可持续

可持续发展是当今世界的共识，国际奥委会在《奥林匹克2020 议程》中将可持续性列为当代奥运会的三大支柱之一。最迟至2030 年，奥运会将实现气候正影响[1]。《北京2022 年冬奥会和冬残奥会可持续性计划》提出“可持续，向未来”的口号[2]，作为一届实现碳中和的冬奥会，北京冬奥会为未来的奥运会应对气候变化的策略提供了示范。对体育场馆来说，可持续性包括运营可持续和环境可持续两个核心目标，运营可持续的目标是实现体育场馆的赛时、赛后持久利用；环境可持续的目标是以绿色建筑技术降低体育场馆建造和运行对环境的影响[3]2。

据《北京冬奥会低碳管理报告（赛前）》统计，冬奥会场馆建设和改造、运行、冰上项目场馆制冷剂逸散等相关的基准温室气体排放在北京冬奥会全部排放中占比约36.2%[4]，少于建设行业整体在全部活动排放中的占比。特别重要的是，低碳、绿色、可持续的技术并不以牺牲建筑空间的品质和体育运动的目标作为代价；相反，为奥运会研发的可持续技术体系不仅降低了环境影响，减少场馆的碳排放，还提供了更好的竞赛环境，使这些场馆成为运动员创造传奇的舞台。国家游泳中心“水立方”采用透明ETFE 双层幕墙系统，通过自然采光、自然通风来降低大型场馆的能耗，在2008 年北京奥运会期间成为“最快的游泳池”，产生了21 项世界纪录。与此相对照，国家速滑馆“冰丝带”采用先进的CO2直冷制冰系统，不仅降低了传统R507 制冷剂的温室气体排放，还保障了均匀一致的速滑冰场表面。在2022 年冬奥会期间，运动员共计13次打破10 项奥运会纪录、1 项世界纪录、成为“最快的冰”。

北京2022 冬奥会的冰上项目中，国家速滑馆是唯一的新建场馆；其他则大多使用2008 年奥运会的“遗产场馆”，通过有限的改造达到冬奥会冰球、短道速滑、花滑和冰壶的比赛与训练要求，并为赛后运营增加双奥场馆的新内涵。这些场馆从新建和改造两个维度研发和应用了完整的可持续技术体系，主要涉及5 个方面：

（1）冬奥标准的冰场

各冰上项目对冰面的要求如冰温、冰层厚度、硬度、调节精度等各不相同，场馆设计针对每一项目的竞赛特点进行了研究定制。对国家游泳中心“冰立方”来说，为了保留2008 年夏季奥运会游泳、跳水、花样游泳的遗产，使用可转换的结构和制冰系统来搭建符合冬奥严格标准的冰壶赛场（图1、2）。首都体育馆则要应对同一天举办短道速滑和花样滑冰比赛时冰面快速调节的需求。

1 国家游泳中心

2 国家游泳中心冰壶赛场

（2）可持续的赛后场景

创造可持续的赛后场景，是从申办冬奥最初就设定的一个目标。国家速滑馆的内场可以全部制冰覆盖，包括总计5 个制冰单元，一起形成一块“全冰面”。每个单元对冰面进行单独控制，以适应不同冰上项目的需要，并为赛后公众滑冰和演出、多功能活动提供富有想象力的空间[3]211。国家游泳中心水冰转换、五棵松体育馆的冰球/篮球转换和首都体育馆的短道/花滑转换也为日常的多功能运营提供了条件。

（3）轻型结构与智慧建造

无论是新建场馆还是改造场馆，都把更少的材料消耗和更少的能源、资源消耗作为优先的技术选择：使用更轻的结构用材跨过更大的空间；通过智慧建造的方式来降低施工过程的环境影响。国家速滑馆采用单层双向正交索网形成长跨约200m、短跨约130m 的轻型屋面（图3、4）。国家游泳中心采用轻型装配式钢框架，在泳池中实现一个可逆的、可拆装回用的场地结构。

3 国家速滑馆

4 国家速滑馆观众休息厅

（4）环保制冷剂

冰上场馆和雪车雪橇等场地都涉及环保制冷剂选择问题。北京赛区有4 个场馆的5 块冰面使用了CO2制冰系统，其他场馆也都采用了R449A 等新型制冷剂。经过冬奥会的实践检验，新型的制冷系统不仅减少了温室气体排放，还以更高的性能提供了比赛场地保障。

（5）智慧场馆

智慧场馆系统对于实时监控冰场、室内外环境和设备运行至关重要，尤其是针对改造场馆的复杂系统。“水立方”在冬奥会改造中增加了“群智能”系统，以连接新旧设备和传感器，把比赛期间冰场运行的实时参数发送给运行团队。

对“冰丝带”这样一个新建的场馆，设计建造能够从初始的设计概念出发，实现建筑形式、结构性能和节能目标的统一：建立集约的冰场空间以控制建筑体积；采用高性能钢索结构、轻质屋面和幕墙体系以节约用材；使用可再生能源，降低温室气体排放[3]199（图5）。对国家游泳中心、国家体育馆、五棵松体育馆等改造场馆来说，适应原有空间的轻型装配式结构、模块化设备和智慧场馆系统则是实现建筑绿色低碳、高性能运行的关键。

5 国家速滑馆比赛大厅

新建、改造场馆的关键技术研发和应用推动了可持续的设计实践，并且通过冬奥场馆的建设和运行，形成了一个低碳未来的范本。□