廣州亞運場館的綠色實踐

潘勇 區(qū)彤 郭勇 莊孫毅 葉志良/ PAN Y ong, OU Tong, GUO Yong, ZHUANG Sunyi, YE Zhiliang

圖1 廣州亞運場館東北向鳥瞰

圖2 廣州亞運場館全景

圖3 歷史博物館二層平臺入口

圖4 綜合館室內(nèi)

圖5 從場館外側(cè)看歷史館

1 項目概況

世人矚目的2010年第十六屆亞運會已經(jīng)在廣州舉行并獲得了圓滿成功，這也是我國繼2008 年北京奧運會后承辦的又一重大綜合性國際體育盛會。本屆亞運會共有4大主場館，廣州亞運場館是其中唯一新建的主場館，由于其創(chuàng)新而優(yōu)美的建筑形態(tài)和空間，在亞運會中也獲得了社會各界的廣泛關(guān)注（圖1～6）。

廣州亞運館場項目位于廣州亞運城南部，緊鄰風(fēng)景優(yōu)美的蓮花灣，是一個包含體操館、綜合館、亞運歷史展覽館等的綜合場館組群。用地面積101 086m2，總建筑面積65 315m2（圖6～11）。

2007 年11 月由廣州市政府委托相關(guān)部門舉辦國際建筑設(shè)計競賽征集設(shè)計方案，在全球眾多的申請者中遴選了8 家知名設(shè)計機構(gòu)參加競賽，其中有廣東省建筑設(shè)計研究院等兩個境內(nèi)獨立參賽設(shè)計院及6個中外設(shè)計聯(lián)合體，包括英國扎哈·哈迪德建筑師事務(wù)所、英國奧雅納工程顧問、德國gmp 國際建筑設(shè)計有限公司等國際知名設(shè)計機構(gòu)均受邀參加。廣東省建筑設(shè)計研究院原創(chuàng)設(shè)計的“飄逸彩帶”建筑概念設(shè)計方案最終脫穎而出并中標實施。這是在重大項目國際建筑設(shè)計競賽中，為數(shù)不多的由中國建筑師原創(chuàng)設(shè)計中標的案例。

2 綠色建筑技術(shù)應(yīng)用

廣州亞運場館倡導(dǎo)綠色亞運及可持續(xù)利用設(shè)計理念，參照國家“綠色三星”標準進行設(shè)計，綜合采用了多項節(jié)能環(huán)保新技術(shù)：包括整合了虹吸雨水收集及綜合利用功能的屋面板系統(tǒng)，分質(zhì)供水系統(tǒng);采用可回收塑料作為空心內(nèi)模的空心樓板設(shè)計；使用水源熱泵技術(shù)進行空調(diào)冷氣提供及熱水供應(yīng)，場館內(nèi)采用變風(fēng)量全空氣系統(tǒng)；自然通風(fēng)模擬評估、自然采光、太陽能照明等等，體現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)理念。廣州亞運場館節(jié)能率達60%，節(jié)能環(huán)保水平居于國內(nèi)大型體育場館建筑前列，為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2009年度國家綠色建筑與低能耗建筑“雙百”示范工程。各種環(huán)保節(jié)能新技術(shù)為場館可持續(xù)利用奠定了良好基礎(chǔ)。

圖6 總平面圖

圖7 首層平面

圖8 二層組合平面

圖9 三層平面

圖10 四層平面

圖11 立面和剖面

圖12 自然采光及雨水收集系統(tǒng)示意

2.1 水資源利用

2.1.1 分質(zhì)供水系統(tǒng)

分質(zhì)供水系統(tǒng)針對不同的用水需要供應(yīng)不同水質(zhì)的水，從而達到物盡其用的目的，是一種體現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展要求的供水方式，便于在現(xiàn)有條件下合理利用水資源，節(jié)約用水。與人體直接接觸的生活用水采用高質(zhì)水系統(tǒng)；建筑沖廁、綠化、澆灑、景觀補水等不與人體接觸的用水采用雜用水系統(tǒng)。

廣州亞運場館雜用水水源優(yōu)先選用屋面雨水。雨水是天然水源，沒有水資源費用且水質(zhì)一般較好，經(jīng)過簡單處理后就可以直接回用，對節(jié)約用水和可持續(xù)發(fā)展兩方面都具有廣泛的社會效益。因此，我們認為雨水是首選的優(yōu)良雜用水水源，其中屋面雨水為可收集雨水中水質(zhì)最好的部分，可以優(yōu)先作為雜用水的水源。

2.1.2整合虹吸雨水收集與綜合利用系統(tǒng)的金屬屋面

廣州的雨水資源豐富，年降雨量大約1682mm，且全年都有降雨。綜合分析廣州市1961～1990年間的氣象資料，從3～10月降雨量都在80mm以上，降雨分布相對均勻，具有雨水收集及綜合利用的有利條件。

廣州亞運場館的雙層表皮不銹鋼金屬屋面板系統(tǒng)除了完美的解決復(fù)雜屋面的綜合視覺效果及排水問題，還整合了虹吸雨水收集與綜合利用系統(tǒng)，整個金屬屋面系統(tǒng)的雨水基本都能收集和進行有效利用（圖 12）。

系統(tǒng)設(shè)置為大屋面采用虹吸雨水系統(tǒng)，縮小了雨水排水立管管徑，減少了雨水排水立管數(shù)量，所有雨水管都導(dǎo)向雨水收集池，經(jīng)處理后供綠化及沖洗地面用，節(jié)約了用水。

廣州亞運場館雨水收集范圍屋面面積約33 000m2，雨水收集池分散三處設(shè)置，每處約1000 m3。另外雨水綜合利用可提高區(qū)域排洪排澇系統(tǒng)的安全性。年雨水總利用量約4×104 m3。

2.2 廢棄物再生工程材料及適用技術(shù)的合理選擇

廣州亞運場館結(jié)合項目的要求，在滿足工程質(zhì)量要求的前提下，優(yōu)先采用包括利用工業(yè)廢料等廢棄物再生的工程材料，降低使用材料的能耗指標。

2.2.1 粉煤灰砌塊的使用

粉煤灰砌塊具有生產(chǎn)原料豐富的優(yōu)點。特別是使用粉煤灰為原料，能在綜合利用工業(yè)廢渣、治理環(huán)境污染、不破壞耕地的同時，又創(chuàng)造良好的社會效益和經(jīng)濟效益，是一種替代傳統(tǒng)實心粘土磚理想的墻體材料。同時粉煤灰砌塊還具有容重輕、保溫性能高、吸音效果好、有一定的強度和可加工等優(yōu)點。廣州亞運場館的外隔墻保溫構(gòu)造層、內(nèi)隔墻等墻體，大量采用了粉煤灰砌塊。

2.2.2 空心樓蓋技術(shù)

廣州亞運場館大量采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)，采用的填芯材料為圓管芯模，外徑分250mm、300mm兩種，芯模主要采用廢舊塑料進行加工，更加環(huán)保節(jié)能。采用空心樓蓋技術(shù)還有以下優(yōu)點：

（1）內(nèi)置芯模在混凝土板內(nèi)形成空腔，空心率達30%～50%，通過增加芯模，將普通實心砼厚板變?yōu)榭招牡摹癐”型截面肋梁結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)承載能力和剛度的同時又減輕結(jié)構(gòu)自重，可有效節(jié)約基礎(chǔ)工程和上部結(jié)構(gòu)的土建費用。

（2）樓板內(nèi)的芯模形成的封閉空腔能有效阻隔上下樓層間的噪音、振動的傳遞，比普通樓板減小噪音15～20分貝。板內(nèi)空腔同時具有優(yōu)良的隔熱保溫功能，利于室內(nèi)溫度保持，可降低空調(diào)能耗。

圖13 簡化后的模型

圖14 綜合館一層人員活動區(qū)域風(fēng)速分布圖（冷色：風(fēng)速較低；暖色：風(fēng)速較高）

圖15 綜合館一層人員活動區(qū)域風(fēng)速矢量圖（冷色：風(fēng)速較低；暖色：風(fēng)速較高）

圖16 綜合館一層人員活動區(qū)域風(fēng)速分布圖

2.3 能源系統(tǒng)設(shè)計

廣州亞運場館綜合使用多項空調(diào)綠色節(jié)能新技術(shù)，在實現(xiàn)較好室內(nèi)空氣質(zhì)量的同時提高能效比，降低能耗。

2.3.1 水源熱泵技術(shù)

通過亞運城的水源熱泵技術(shù)提高場館的空調(diào)系統(tǒng)整體能效比。廣州亞運場館的空調(diào)納入整個亞運城太陽能和水源熱泵供冷供熱系統(tǒng)中，由亞運城3號能源站提供部分冷量。當(dāng)系統(tǒng)提供生活熱水時，則生活熱水為機組冷凝器冷源，冷熱聯(lián)供；當(dāng)系統(tǒng)不供生活熱水時，則利用亞運城周邊礪江涌江水為水源熱泵冷源代替冷卻塔。礪江河水夏季取水溫度在26±2℃，比傳統(tǒng)冷卻塔冷卻水設(shè)計溫度（32℃）低4℃～8℃，降低了冷凝器冷卻溫度，大大提高制冷機組能效比。若冷熱聯(lián)供時，整體能效比更高，約可降低制冷機能耗10%～15%。

2.3.2 中央新風(fēng)系統(tǒng)

廣州亞運場館采取熱回收措施，利用排風(fēng)對新風(fēng)進行預(yù)熱預(yù)冷處理降低新風(fēng)負荷。附屬用房區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計采用中央新風(fēng)系統(tǒng)中的能量回收型中央新風(fēng)加末端風(fēng)機盤管系統(tǒng)，每臺風(fēng)機盤管回風(fēng)口均設(shè)置光觸媒氧化技術(shù)的空氣凈化消毒裝置。該系統(tǒng)一方面將室外大自然的新鮮空氣經(jīng)過精細過濾后強制送到室內(nèi)，室內(nèi)污濁空氣強制排到室外，持續(xù)進行空氣的置換，一方面進行熱交換回收其能量（在夏天回收的是“冷量”，在冬天回收的是“熱量”），在潮濕的季節(jié)還具有獨立的除濕功能。系統(tǒng)保證了室內(nèi)24小時都有清新的空氣，同時可回收高達70%的能量，每年可節(jié)省約5萬kWh電。另一方面，空氣凈化消毒裝置可以及時消除裝修后殘留在室內(nèi)含有甲醛、苯、氨、氡等的有毒氣體，大大降低室內(nèi)TVOC（Total Volatile Organic Compounds，總揮發(fā)性有機物）濃度。中央新風(fēng)系統(tǒng)的運作，促使氣流層運動而霉菌無法滋生，延長了器材及建筑物的使用壽命；同時在室內(nèi)保證工作人員可以享受來自大自然的新鮮空氣的沐浴，讓健康活力與亞運的主題共存。

2.3.3 變風(fēng)量全空氣系統(tǒng)

場館內(nèi)采用焓差控制方式的變風(fēng)量全空氣系統(tǒng)，過渡季可利用100%全新風(fēng)自然冷卻，減少制冷主機的開啟時間，而且變風(fēng)量可降低風(fēng)機輸送能耗。根據(jù)廣州地區(qū)的氣候條件，全年約有12%～20%的時間（且大多在下半年）適宜采用通風(fēng)措施滿足室內(nèi)溫濕度要求。因此，全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)采用焓差控制的方式，具備全新風(fēng)運行能力以充分利用自然條件降溫，最大限 度實現(xiàn)運行節(jié)能。這一項全年可節(jié)省能耗10%～15%。另外，全空氣 風(fēng)系統(tǒng)每臺風(fēng)柜采用靜電殺菌除塵空氣凈化技術(shù)，保證高品質(zhì)的室內(nèi)空氣環(huán)境。

2.3.4 室內(nèi)空氣監(jiān)控系統(tǒng)

人員密集的比賽場館內(nèi)設(shè) 置CO2監(jiān)控系統(tǒng)，并采用新風(fēng)需求控制技術(shù)。由于不同比賽，場內(nèi)人數(shù)（包括觀眾上座率）是變化的，而新風(fēng)負荷約占比賽場館負荷的30%～40%。通過監(jiān)測場館內(nèi)場館CO2濃度，實時反饋場館內(nèi)實際人數(shù)，動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)新風(fēng)量（即新風(fēng)按需求控制），新風(fēng)能耗總體可降低30%。

通過BAS（Building Automation System,樓宇自動化系統(tǒng)），場館內(nèi)設(shè)置了室內(nèi)空氣污染物濃度監(jiān)測、報警和控制系統(tǒng)，預(yù)防和控制室內(nèi)空氣污染，以保證使用者的健康。在重要的功能房間或場所，利用傳感器對室內(nèi)主要位置的溫濕度、CO2和空氣污染物濃度等進行數(shù)據(jù)采集和分析并傳輸至計算機或監(jiān)控平臺，進行數(shù)據(jù)存儲、分析和統(tǒng)計。CO2和污染物濃度超標時可實時報警，檢測 進、排風(fēng)設(shè)備的工作狀態(tài)，并與室內(nèi)空氣污染監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)自動通風(fēng)調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)始終處于健康的空氣環(huán)境。

2.4 自然通風(fēng)與采光

2.4.1 合理運用自然通風(fēng)降低空 調(diào)能耗

廣州亞運場館由于空間大，通常會帶來較大的空調(diào)能耗。我們

圖17 綜合館室內(nèi)照明

圖18 室內(nèi)自然采光

北希望通過多種方式來減少空調(diào)設(shè)備的運行時間，減少能耗，模擬綜合分析（圖13～16）表明通過適當(dāng)開口組織自然通風(fēng)可以有效減少空調(diào)設(shè)備的啟動時間，改善室內(nèi)空氣環(huán)境，達到節(jié)能的目的。

從建筑方案和模型中可以看出，體育館底部的觀眾走道具有一定的通風(fēng)潛力，通過外墻開口的合理設(shè)置，可以對首層觀眾活動區(qū)域以及比賽場地的自然通風(fēng)都有所幫助。

2.4.2 自然采光減少人工輔助照明，降低能耗

廣州亞運場館充分利用了自然采光滿足場地照明的基本需要，減少人工輔助照明，降低能耗。在設(shè)計中通過設(shè)置屋頂天窗，引入自然光線，同時天窗設(shè)置可調(diào)節(jié)的遮陽百葉，針對太陽光線的入射角度調(diào)整傾角，滿足賽時及賽后不同的使用要求（圖17、18）。通過冬至日早上10時（晴天）廣州亞運場館中體操館的采光分析表明：在晴天時場館的運動場地通過天窗采光，基本滿足除了正式比賽之外的大部分功能的基本照度，無需人工照明（圖19～22）。

圖19 計算模型（三維）

圖20 計算模型（平面）

圖21 三維照度分布圖

圖22 比賽場地照度分布

3 運營管理和監(jiān)測

廣州亞運場館的電氣系統(tǒng)按照國家“綠色三星”標準進行設(shè)計，通過合理確定用電負荷，綜合考慮賽時、賽后及不同季節(jié)的經(jīng)濟運行和維護需要，變電所設(shè)置于體育館負荷中心，減少輸配電線路長度及損耗。

所有變配電系統(tǒng)采用節(jié)能、高效型設(shè)備，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。合理選用變壓器，提高其負荷率（變壓器負荷率基本在75%～85%之間，且配電線路通過合理的調(diào)配，滿足在冬季或無比賽及活動期間，僅開啟一臺或兩臺變壓器就能滿足體育館基本運行的用電需要），使變壓器處于經(jīng)濟運行狀態(tài)。設(shè)備選型盡可能采用節(jié)能、高效設(shè)備，如采用SCB10系列變壓器，電梯、水泵、風(fēng)機等采用節(jié)能型電動機，提高電動機的能效。對于動態(tài)變化的負荷，如水泵、空調(diào)器、新風(fēng)機等，采用變頻器控制，根據(jù)負荷大小實時調(diào)節(jié)電能供應(yīng)。

廣州亞運場館照明控制系統(tǒng)采用技術(shù)先進、使用方便、運行穩(wěn)定的智能照明控制系 統(tǒng)。對比賽場地、走廊、觀眾大廳、樓梯間、室外立面及環(huán)境等照明進行集中監(jiān)控和管理，并根據(jù)環(huán)境特點，分別采取定時、分組、照度/人體感應(yīng)等實時控制方式，最大限度地實現(xiàn)照明系統(tǒng)節(jié)能。

照明燈具均采用高效、節(jié)能燈具，照明功率密度指標達到《建筑照明設(shè)計標準》中目標值的要求，疏散照明及室外泛光照明均采用最節(jié)能的LED燈具，同時室外局部采用風(fēng)光互補路燈，盡可能節(jié)省能源。

比賽場地按日常維護、娛樂和訓(xùn)練、俱樂部比賽、國內(nèi)和國際球類比賽、彩色電視轉(zhuǎn)播的國內(nèi)和國際一般比賽、彩色電視轉(zhuǎn)播的國內(nèi)和國際重大比賽、高清電視轉(zhuǎn)播模式（HDTV，High Definition Television）、TV應(yīng)急照明等多種模式進行分級、分區(qū)、分時、分場景控制。在保證體育場館正常運行和達到比賽要求的照明質(zhì)量的前提下，可以有效地減少照明系統(tǒng)的耗電量。

走廊、觀眾大廳、樓梯間、室外立面及環(huán)境等公共照明，可根據(jù)體育館的特殊用電作息時間分為：比賽、訓(xùn)練、平時、節(jié)假日、雙休日、白天、黑天或室外照度等多種工作模式進行集中管理和實時控制，最大限度地實現(xiàn)照明系統(tǒng)節(jié)能。

廣州亞運場館通過建筑設(shè)備管理系統(tǒng)對綜合體育館的空調(diào)、通風(fēng)、水泵、電梯等設(shè)備或系統(tǒng)進行集中管理，一方面使設(shè)備運行于最佳工況、節(jié)省能源，另一方面大大地提高設(shè)備的管理效率，減少管理維護人員，并通過自動、精確的調(diào)節(jié)控制，創(chuàng)造衛(wèi)生、舒適、宜人的環(huán)境。

廣州亞運場館采用電力監(jiān)控系統(tǒng)（EMS）對各用電部位（如冷熱源、輸配系統(tǒng)、照明等）進行實時檢測及用電計量，超限報警, 在管理層面上，對用電實施有效監(jiān)控，避免電能浪費。電力監(jiān)控系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）還對分散設(shè)置的UPS（Uninterruptible Power System,不間斷電源）、EPS(Emergency Power Supply,集中消防應(yīng)急供電電源)和直流屏電池集中監(jiān)控，延長電池壽命，減少環(huán)境的污染。

在環(huán)保措施方面，備用發(fā)電機燃油尾氣處理在保證燃燒工況良好的情況下，排出的廢氣經(jīng)室內(nèi)進行水洗消煙及消聲除塵處理后，通過專用煙囪由發(fā)電機房引至煙井處再引上屋頂高空排放。

4 綠色建筑技術(shù)應(yīng)用分析

由于大型公共建筑由于早期投入較高，后期運行費用較大，在大型公共建筑領(lǐng)域所進行的綠色建筑實踐具有較大的現(xiàn)實意義和示范作用。廣州亞運場館倡導(dǎo)綠色亞運，實踐可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)理念，推行綠色、環(huán)保的技術(shù)和材料，通過綜合的綠色設(shè)計手段降低場館的運行費用，為場館的長期經(jīng)營奠定良好的基礎(chǔ)。也希望藉此為綠色建筑的推廣和應(yīng)用提供一些思考和借鑒。

項目信息

項目名稱：廣州亞運場館（又稱：廣州亞運城綜合體育館）

建設(shè)單位：廣州市重點公共建設(shè)項目管理辦公室

設(shè)計單位：廣東省建筑設(shè)計研究院

建設(shè)地點：廣州市亞運城

總建筑面積：6.5萬m2

占地面積：10.1 萬m2

設(shè)計團隊：

項目負責(zé)人：潘勇、陳雄

建筑專業(yè)：潘勇、陳雄、王昵、宋定侃、鄧載鵬、邵巧明、林健康等

結(jié)構(gòu)專業(yè)：陳星、區(qū)彤、譚堅、傅劍波、陳高峰等

給排水專業(yè)：葉志良、劉志雄、李建進等

電氣專業(yè)：莊孫毅、鐘世權(quán)、何軍等

空調(diào)專業(yè)：郭勇、卞策、許杰等遮陽系數(shù)Sc：0.31

綠色建筑標準：參照三星綠色建筑標準

獲獎信息：粵鋼獎金獎、2010年度十佳公共空間室內(nèi)設(shè)計金堂獎