黃 睿
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 體育課部,武漢 430070)
建設(shè)低碳型體育場館的研究
黃 睿
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 體育課部,武漢 430070)
在氣候惡化和能源枯竭的今天,“低碳”已成為一種生活方式、一種生活態(tài)度,建設(shè)低碳型體育場館已成為時(shí)代的要求。用“低碳”的思考方式去審視體育場館的建設(shè),闡述在當(dāng)前時(shí)代的背景下,體育場館低碳設(shè)計(jì)的意義,并從體育場館的環(huán)境保護(hù)、功能設(shè)計(jì)、材料選擇和場館管理等方面進(jìn)行探討。通過體育場館的低碳建設(shè),環(huán)境保護(hù),為我們體育場館可持續(xù)發(fā)展節(jié)能減排。
低碳;體育場館;節(jié)能;環(huán)境保護(hù)
當(dāng)今世界科技迅猛發(fā)展,各種文化不斷交流碰撞,給我們的生活帶來便捷和舒適,以及豐富的物質(zhì)享受,但同時(shí)也給我們生活帶來消極影響,引起全球性的危機(jī),如酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞、荒漠化、物種的滅絕以及水資源的污染和短缺等各種危機(jī),而作為能源基礎(chǔ)的化石燃料,作為不可再生資源,由于過度開發(fā),造成了資源的枯竭,導(dǎo)致能源價(jià)格不斷上漲。在這樣的時(shí)代背景下,人類的生存和發(fā)展受到日益嚴(yán)重的全球氣候變化以及能源安全帶來雙重挑戰(zhàn)。而隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長,人類生產(chǎn)生活所排放的溫室氣體二氧化碳(CO2)已成為氣候異常變化主要原因。為此,控制能源的過度消耗,抑制氣候的變化已成為當(dāng)務(wù)之急。
我國是一個(gè)人均資源和能源相對(duì)貧乏的國家,隨著我國經(jīng)濟(jì)增長,其能源需求也不斷增加,而能源消耗的增加將制約我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的安全及可持續(xù)發(fā)展。在改革開放30年來,我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是建立在粗放型的基礎(chǔ)上,經(jīng)濟(jì)增長方式存在著“高投入、高消耗、高排放、不協(xié)調(diào)、難循環(huán)、低效率”的問題[1],導(dǎo)致自然資源被過度消耗,自然環(huán)境不斷惡化。據(jù)估計(jì),到2020年中國石油年需求量將達(dá)到5.6億噸至6.0億噸之間,而原油產(chǎn)量將位于2億至2.2億噸之間,中國石油年需求量將是原油產(chǎn)量三倍[2]。對(duì)于我國電力部門而言,多提供1兆瓦特電力所需費(fèi)用相當(dāng)于改善能效節(jié)省1兆瓦特電力費(fèi)用的4倍,與此同時(shí),因燃燒礦物燃燒(煤炭)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生消極影響。因此,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是解決能源和環(huán)境問題最經(jīng)濟(jì)、最快捷和最清潔的方法。
在經(jīng)濟(jì)全球化和全球氣候變化的形勢下,環(huán)境問題也勢必全球化。要解決中國的環(huán)境和能源問題,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須關(guān)注低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同樣,體育的可持續(xù)發(fā)展也需要關(guān)注低碳經(jīng)濟(jì),提倡節(jié)能環(huán)保。
低碳是指較低或更低的溫室氣體(CO2為主)排放。隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的快速增長,以及生產(chǎn)生活方式的無節(jié)制,造成二氧化碳排放量越來越大,全球氣候不斷惡化,災(zāi)難性氣候?qū)覍页霈F(xiàn),已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類的生存和發(fā)展。有關(guān)“低碳”的出現(xiàn),最早見于英國2003年在能源白皮書《我們能源的未來:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》的政府文件中,文中第一使用“低碳經(jīng)濟(jì)”一詞,表達(dá)了對(duì)當(dāng)代社會(huì)能源安全和氣候變化的威脅帶來的不安。這一概念的提出就引起全球社會(huì)的廣泛關(guān)注,引領(lǐng)世界重視節(jié)能減排。隨著對(duì)低碳研究的不斷深入,對(duì)低碳內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)也不斷延展,從低碳經(jīng)濟(jì)到低碳社會(huì),低碳生產(chǎn)到低碳消費(fèi),低碳城市到低碳生活,低碳社區(qū)到低碳家庭,低碳文化到低碳藝術(shù),還有低碳哲學(xué)、低碳旅游、低碳音樂、低碳人生、低碳生存主義如此等等。
現(xiàn)代建筑對(duì)環(huán)境和能源問題的研究是從20世紀(jì)60~70年代的太陽能建筑和節(jié)能建筑開始的。由于環(huán)境和能源的威脅,使得我們不得不開始審視自己的生活方式。而我們居住的和生活的環(huán)境——建筑是我們最主要的生存活動(dòng)環(huán)境之一,它是我們?cè)诘厍蛏献铨嫶蟮娜斯せ顒?dòng)環(huán)境。隨著當(dāng)今全球生態(tài)環(huán)境惡化和能源的危機(jī)的不斷加深,建筑對(duì)環(huán)境和能源影響的問題越來越受到世人的關(guān)注和思考。
胡錦濤主席于2007年9月8日在亞太經(jīng)合組織(APEC)會(huì)議上,明確主張“發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)”。在他講話中4次提到“碳”:“發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)”、研發(fā)和推廣“低碳能源技術(shù)”、“增加碳匯”、“促進(jìn)碳吸收技術(shù)發(fā)展”。溫家寶總理在十一屆全國人大三次會(huì)議上的政府工作報(bào)告中指出“要努力建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系和消費(fèi)模式,積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化國際合作,推動(dòng)全球應(yīng)對(duì)氣候變化取得新進(jìn)展?!笨梢姡谖覈l(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),是建設(shè)生態(tài)文明、實(shí)現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。
建筑業(yè)是材料和能源的主要消費(fèi)行業(yè),是污染的主要來源,其消耗的能源和釋放的溫室氣體量占世界能源總消耗量的25%~33%。根據(jù)麥錫全球研究院對(duì)全球節(jié)能的一項(xiàng)研究,減低溫室氣體排放最具成本效益的5項(xiàng)措施中,其中4項(xiàng)是建筑物節(jié)能措施,包括建筑物的隔熱系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及熱水系統(tǒng)??梢?,做好建筑物節(jié)能措施,在能源價(jià)格不斷上漲的今天,就經(jīng)濟(jì)效益來說,無疑使用了一頓免費(fèi)的午餐。
當(dāng)前低碳理念已經(jīng)深入到世界的每個(gè)角落,滲透到每個(gè)人的生活中,在體育這片土地上,我們也要大力提倡低碳,發(fā)揮體育的低碳經(jīng)濟(jì)效益。其中,體育場館的建設(shè)和作用必然會(huì)對(duì)周邊自然環(huán)境產(chǎn)生較大的影響,消耗大量能源,因此在體育建筑的中關(guān)注“環(huán)境”、提倡“低碳”,是時(shí)代發(fā)展的要求,也是為體育場館在賽后可持續(xù)發(fā)展,充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。
3.1 場館對(duì)環(huán)境的破壞和能源的浪費(fèi)問題嚴(yán)重
大型體育比賽舉辦都會(huì)涉及環(huán)境問題。一些地方在承辦體育賽事時(shí),其賽事組織者在修建體育場館及相應(yīng)設(shè)施時(shí),往往會(huì)舍棄對(duì)原有場館設(shè)施的利用,而新建大量永久性場館設(shè)施,浪費(fèi)了大量的材料和能源。有些地方為了眼前經(jīng)濟(jì)利益,在修建場館時(shí)如滑雪場、高爾夫球場,不僅占用了大量土地,也破壞了當(dāng)?shù)氐闹脖?、土壤等自然環(huán)境;污染水源,造成水土流失,這些破壞是長期的。另外體育場館用來調(diào)節(jié)溫度和通風(fēng)排氣而安裝的大型空調(diào)和排氣裝置,也會(huì)帶來大氣的污染;其照明裝置帶來的能源浪費(fèi)等等。
3.2 對(duì)建筑成本的認(rèn)識(shí)存在偏差
在一般人的理解中,建筑中采用節(jié)能措施會(huì)提高建設(shè)的成本。但是,現(xiàn)在有許多建筑資料和個(gè)案研究指出,通過合理成本也可達(dá)到節(jié)能的效果。澳大利亞綠色建筑委員會(huì)對(duì)綠色建筑建造成本和收益的研究中指出,國際間普遍認(rèn)同的綠色建筑的設(shè)計(jì)及建造成本比傳統(tǒng)建筑僅高出2%[3]。美國在對(duì)138棟建筑的施工成本的調(diào)查中顯示,其中獲得綠色建筑認(rèn)證的45棟綠色建筑與傳統(tǒng)建筑之間的投資成本在統(tǒng)計(jì)上沒有顯著差異[4]??梢姡w育場館的建設(shè)并不是人們想象中的,建設(shè)一個(gè)低能耗、環(huán)保的建筑需要增加大量的建設(shè)資金,而是只需要增加少許建設(shè)成本或不增加建設(shè)成本,就可以打造節(jié)能環(huán)保的低碳體育場館。
現(xiàn)代體育場館一種復(fù)雜的大型建筑類型,其建設(shè)規(guī)模越來越大,標(biāo)準(zhǔn)越來越高。要在體育場館的建設(shè)中做好環(huán)境保護(hù),降低場館能源消耗,減少碳的排放,就必須體育場館建設(shè)之初對(duì)其做好規(guī)劃和設(shè)計(jì),并制定完備的賽后利用方案,為挖掘體育場館的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的潛力做好物質(zhì)準(zhǔn)備。
4.1 體育場館的環(huán)境設(shè)計(jì)與保護(hù)
體育場館是規(guī)模較大的建筑,容易成為破壞環(huán)境和諧的因素。在設(shè)計(jì)時(shí)要尊重周邊自然環(huán)境,重視注重人與自然和諧統(tǒng)一,將體育館有機(jī)融入環(huán)境肌理,改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,主動(dòng)創(chuàng)造健康的外部空間環(huán)境。因此,體育場館規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循自然法則,運(yùn)用科技手段改造自然,創(chuàng)造出美妙人工的環(huán)境,使場館設(shè)計(jì)最大限度符合生態(tài)系統(tǒng)要求,達(dá)到人工環(huán)境與自然環(huán)境的巧妙融合。
合理進(jìn)行植物配置和樹種搭配增加綠化率,有效發(fā)揮植物的綠化作用,在增加綠化量同時(shí),保證對(duì)二氧化碳固定量,改善微環(huán)境(如在空中和屋頂適度綠化);限制使用市政自來水進(jìn)行澆灌,通過收集、利用雨水(如將建筑頂部流入的雨水經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)處理后貯存在水箱中)滿足場館周邊植被綠化用水和洗手間用水,節(jié)約水資源;利用太陽能提供的熱水,為比賽訓(xùn)練服務(wù),減少使用電力熱水供應(yīng),節(jié)約能源。在整體設(shè)計(jì)上可將屋頂綠化與廣場綠化相結(jié)合,花草樹木與停車場、休閑地帶有機(jī)融合,形成多次、多標(biāo)準(zhǔn)化的生態(tài)系統(tǒng),豐富體育場館的外部空間形態(tài),使之更有親和力。運(yùn)用生態(tài)技術(shù)和手段加強(qiáng)對(duì)場館周邊植被、土壤、空氣和水等資源的保護(hù)。
體育場館生態(tài)環(huán)境的保護(hù)設(shè)計(jì),是維持場館周邊環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的平衡,減少對(duì)原有生態(tài)環(huán)境破壞,利用各種生態(tài)手段達(dá)到節(jié)省能源和保護(hù)環(huán)境,以創(chuàng)造良好的室內(nèi)外環(huán)境。合理的環(huán)境設(shè)計(jì)不僅美化空間環(huán)境,形成特色空間形態(tài),也可提升環(huán)境品位,成為標(biāo)志性建筑。
另外,體育場館設(shè)計(jì)要蘊(yùn)含文化特色及其時(shí)代背景,如在體育場館墻壁上懸掛經(jīng)典比賽的瞬間、球星的照片,或陳列獎(jiǎng)杯、回顧重大體育事件的介紹、以及放置體育場館的模型和體育雕像等。這些新穎而富有魅力的體育壁畫和雕塑等,體現(xiàn)了民族特色、反映了時(shí)代精神,將運(yùn)動(dòng)文化的積淀與傳承、創(chuàng)新與繁榮相結(jié)合,構(gòu)建了體育場館文化體系,營造了優(yōu)秀的體育人文環(huán)境,調(diào)節(jié)了體育建筑的空間氛圍,使人在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也能感受建筑帶來的藝術(shù)享受。
4.2 體育場館功能設(shè)計(jì)與節(jié)能
4.2.1 整合設(shè)計(jì)與節(jié)能
整合建筑設(shè)計(jì)是指綜合建筑構(gòu)件和系統(tǒng),使得建筑物的能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最佳性能表現(xiàn)。建筑物是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng),各部件之間需要充分配合才能達(dá)到節(jié)能效果,如要達(dá)到在寒冷的環(huán)境中保持溫暖,在炎熱的環(huán)境中保持清涼,那么在整合設(shè)計(jì)時(shí)就要將建筑和自然環(huán)境之間達(dá)到最佳的互動(dòng),就要綜合研究建筑用材、建筑構(gòu)件和施工過程等,從整體出發(fā),達(dá)到最佳的節(jié)能效果,降低對(duì)環(huán)境的破壞。
如場館的外墻節(jié)能,就要整合建筑和窗戶的設(shè)計(jì),既要滿足室內(nèi)照明的所需,又要考慮是電力資源的節(jié)省,那么在體育場館設(shè)計(jì)時(shí)則盡可能多的使用自然光源作為照明源。采用透光但不導(dǎo)致室溫上升的特制玻璃將光線引入室內(nèi),大量采用自然光照的設(shè)計(jì),減少電燈的使用;高能效的照明燈(如緊湊型熒光燈)可降低電力使用和熱量增加;自然化的天窗將采光與空間屋頂緊密結(jié)合,也引入了自然光,節(jié)約能源。這些設(shè)計(jì)可使設(shè)計(jì)師選用小型的冷卻系統(tǒng)或高能效采暖、通風(fēng)和空調(diào)等減少對(duì)電力、空調(diào)、采暖的使用,進(jìn)行一步降低能源消耗。
美國科羅拉多州落基山研究所高級(jí)研究員威廉·布朗寧(William Browning)指出,整合設(shè)計(jì)可節(jié)省額外40%的能源,以及將建筑能效提高40%[5]。在2006年底國際能源署會(huì)議上發(fā)布的節(jié)能效率數(shù)據(jù)與布朗寧的數(shù)據(jù)相同。國家資源保護(hù)委員(National Resources Defense Council)的能源項(xiàng)目主任大衛(wèi)B.古德斯坦(David B.Goldstein)指出,采用整合設(shè)計(jì)節(jié)省下的能源高達(dá)50%,并且不會(huì)提高初期成本。通過整合設(shè)計(jì),可以減少對(duì)電力、空調(diào)和暖氣的使用,提高建筑的能源效率。
4.2.2 被動(dòng)設(shè)計(jì)與節(jié)能
體育場館的節(jié)能設(shè)計(jì)可分為主動(dòng)設(shè)計(jì)和被動(dòng)設(shè)計(jì)。主動(dòng)式設(shè)計(jì)雖能較好地利用太陽能滿足體育場館的能耗要求,保證室內(nèi)采暖和制冷的需要(如利用集熱器等裝置),但其設(shè)備要求復(fù)雜,投資高,消耗能量較大。而被動(dòng)式設(shè)計(jì)在利用太陽能時(shí)是直接依靠建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)和材料選擇來達(dá)成,不使用其它機(jī)械力和能源,能有效降低能量消耗。
被動(dòng)式設(shè)計(jì)是利用天然能量的流動(dòng)來保持建筑物的室溫,借此降低建筑對(duì)機(jī)械的采暖及通風(fēng)系統(tǒng)的需求。通過被動(dòng)式的設(shè)計(jì),提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱和通風(fēng)性能。其中,被動(dòng)式利用太陽能方式最能體現(xiàn)體育場館的節(jié)能減排。如增加玻璃的使用,或是使用鍍膜雙層玻璃來降低太陽能輻射率,以及為幕墻安裝隔熱板,安裝室外遮陽板等;或通過保溫裝置、吸熱體等,減少從墻體、屋頂以及地板的熱量散失,在白天通過太陽的輻射吸熱,晚上通過自然的對(duì)流放熱,調(diào)節(jié)對(duì)室內(nèi)溫度。其技術(shù)簡單,高效環(huán)保,造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用低廉,并能很好的節(jié)能減排。據(jù)統(tǒng)計(jì),利用太陽能輻射能的建筑,比常規(guī)的能源建筑的能耗量低47% ~60%,這對(duì)體育場館的建設(shè)來說,具有極大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益[6]。另外,采用被動(dòng)式的通風(fēng)系統(tǒng)使場館自然通風(fēng),可為體育場館提供舒適的溫度,創(chuàng)造健康的室內(nèi)環(huán)境,減少通風(fēng)所需的能耗量。
在體育場館的被動(dòng)式設(shè)計(jì)時(shí),要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛞蛩睾吞柲?、場館的朝向,唯有如此,才可以使建筑物在夏季利用流動(dòng)的涼風(fēng)來降溫,防止陽光直接進(jìn)入室內(nèi);在冬季可以吸收和保存太陽的熱能,減少熱量的散失,享受日光的溫暖。
4.3 體育場館的材料選擇與節(jié)能
材料是人類社會(huì)生存與發(fā)展的物質(zhì)基石,它涉及人類生活方方面面,無論是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、科技活動(dòng),還是個(gè)人的衣食住行都離不開材料,在現(xiàn)代生活中的建筑更是與材料密切相關(guān),建筑材料在基本建設(shè)費(fèi)用中的比例占到50% ~60%以上[7]。因此,在倡導(dǎo)環(huán)保節(jié)能和在建設(shè)資金有限的情況下,科學(xué)合理的選擇和使用建筑材料能降低建筑成本,節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。
在材料選擇上,我們應(yīng)使用工業(yè)和城市廢棄物生產(chǎn)出的無毒、無污染、無放射性建筑材料,這不僅可以降低建設(shè)費(fèi)用,還有利于保護(hù)環(huán)境和人體健康。如再生紙、再塑料、再生金屬以及可循環(huán)利用的混凝土等節(jié)約有限的自然資源;而用質(zhì)輕、耐熱、絕熱,以及能量轉(zhuǎn)換率高的材料可降低某一系統(tǒng)的能量消耗,節(jié)約有限的能源;強(qiáng)度高、耐磨損的材料,以及可重復(fù)使用的材料以降低系統(tǒng)的資源消耗,提高資源的利用率。傳統(tǒng)的墻體材料主要是燒結(jié)的黏土實(shí)心磚(紅磚),自重大、生產(chǎn)能耗大,并消耗大量的耕地和農(nóng)田。我國目前每年為生產(chǎn)這種紅磚,要?dú)锝?0萬畝。而節(jié)能建筑的墻體材料選用摻工業(yè)廢渣的黏土磚、空心磚、加氣混凝土,以及輕質(zhì)板材、復(fù)合板材等,這些材料既節(jié)能環(huán)保,又能利用工業(yè)廢渣,保護(hù)耕地。
新型的建筑材料的使用不僅能夠滿足建設(shè)和市場的需要,也使體育場館具備了節(jié)能而舒適、環(huán)保而美觀、安全而耐久,以及便于維護(hù)的特點(diǎn),并能降低建筑成本。
4.4 體育場館的管理和維護(hù)方式與節(jié)能
在場館的節(jié)能措施中,能在中短期起作用的是形成良好的管理方式,改善使用者的使用習(xí)慣。一方面,通過教育對(duì)體育場館的使用者進(jìn)行節(jié)能環(huán)保的低碳教育,如在電燈和空調(diào)開關(guān)處張貼醒目的字條來提醒作用者及管理者自覺關(guān)掉不使用的電燈,以及如何適當(dāng)設(shè)置空調(diào)的溫度,縮短能源系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間,以減少能耗。另一方面,對(duì)體育場館的管理人員做好培訓(xùn),教會(huì)他們對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行正確地維護(hù)能有效降低場館的能源消耗。據(jù)美國的一項(xiàng)調(diào)查研究顯示,在無需投入任何資金的情況下,通過能源管理一般可節(jié)省5% ~20%的能源開支[8]。
體育場館設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí),要結(jié)合本地經(jīng)濟(jì)情況,以及周邊地理和空間環(huán)境,選擇適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)規(guī)模避免追求奢華,并最大限度地利用原有資源,保護(hù)環(huán)境,降低能源消耗。不僅可以節(jié)約投資,降低能耗,還可以通過各種節(jié)能措施,控制建筑成本。由此可見,對(duì)體育場館科學(xué)、合理的規(guī)劃,使其在建設(shè)和使用中節(jié)能減排、保護(hù)自然環(huán)境是體現(xiàn)低碳,倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的最鮮活的例子。
提高場館的利用效率和經(jīng)濟(jì)效益,不僅體現(xiàn)在運(yùn)營機(jī)制、管理模式中,更重要的是在場館的設(shè)計(jì)之初就把節(jié)能減排等各種因素考慮進(jìn)去,從場館的選址、環(huán)境設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、技術(shù)材料等方面,主動(dòng)關(guān)注環(huán)境、能源與場館建設(shè)的平衡關(guān)系,體現(xiàn)體育與環(huán)境、體育與能源的和諧統(tǒng)一,為體育場館的賽后利用創(chuàng)造各種便利條件。
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Research on Constructing Low Carbon Stadium
HUANG Rui
(P.E.Department of Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China)
As the climatic deterioration and energy exhausted,the"low carbon"has become a life-style as well as a life-attitude.It is the requirements of the times for us to construct low carbon stadium.In this article,we consider the construction of stadium and gymnasium from the environmental protection,the function design,the material choosing and the management.By the construction in low carbon,it can protect environment and conserve energy for the stadium and gymnasium in sustainable development.
low carbon;stadium;conserve energy;environmental protection
G818.1
A
1007-323X(2011)06-0053-04
2011-08-11
黃睿(1978-),男,湖北武漢人,講師,碩士研究生
研究方向:體育教學(xué)與訓(xùn)練
廣州體育學(xué)院學(xué)報(bào)2011年6期