數(shù)智低碳擦亮亞運(yùn)會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)“主色調(diào)”

文/本刊記者 鄭茂典

“綠色”，是杭州亞運(yùn)會(huì)辦賽理念之一，也是杭州亞運(yùn)會(huì)的“主色調(diào)”。透過“綠色亞運(yùn)”，一系列“綠色科技”創(chuàng)新成果，將會(huì)使亞運(yùn)會(huì)更加“智能”、綠色和便捷。場(chǎng)館建設(shè)作為其中的一個(gè)重要方面，同樣受到了科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)和引領(lǐng)，為場(chǎng)館建設(shè)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。科技創(chuàng)新不僅提升了場(chǎng)館的功效，還為人們提供了更加便捷舒適的使用體驗(yàn)。導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng)、屋面固碳釋氧技術(shù)、江水源空調(diào)系統(tǒng)、建筑信息模型（BIM） 數(shù)字建造技術(shù)……一項(xiàng)項(xiàng)創(chuàng)新成果，不僅為杭州亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)提供“綠色科技”，更將讓運(yùn)動(dòng)員和觀眾充分感受到科技帶來的魅力。

杭州亞運(yùn)會(huì)紹興柯橋羊山攀巖中心

在本屆亞運(yùn)會(huì)的場(chǎng)館建筑設(shè)計(jì)施工中，編制綠色健康建筑設(shè)計(jì)導(dǎo)則，優(yōu)先采用了新科技、新材料、新工藝?！熬G色規(guī)劃”“綠色設(shè)計(jì)”“綠色施工”融入綠色亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)的全生命周期。

BIM數(shù)字建造技術(shù)：讓施工精度達(dá)到毫米級(jí)

亞運(yùn)公園項(xiàng)目規(guī)模大、建筑單體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造型新穎，涉及建筑、市政、景觀等15項(xiàng)專業(yè)工程60余個(gè)子項(xiàng)，項(xiàng)目將BIM數(shù)字建造技術(shù)應(yīng)用于建筑的全生命周期，貫穿設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段，有效解決了建設(shè)參與者多、專業(yè)交叉多、指令多、信息量大等難題。

斜交網(wǎng)格是乒乓球館鋼結(jié)構(gòu)施工最復(fù)雜的部分之一，其使用的材料規(guī)格僅次于國(guó)家鳥巢體育館，鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格彎扭的空間變化及復(fù)雜的曲面控制使施工圖深化及鋼結(jié)構(gòu)加工精度控制難度極大。

整個(gè)造型中每一塊玻璃的形狀看似一樣，實(shí)際尺寸都有細(xì)微差距，621塊菱形玻璃，每一塊玻璃的面積都在4平方米以上?，F(xiàn)場(chǎng)安裝定位及吊裝工藝必須做到高精度控制。BIM數(shù)字建造技術(shù)的應(yīng)用，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況鋼結(jié)構(gòu)返尺后，重新建立BIM，將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)誤差控制在毫米級(jí)。

在建設(shè)過程中，項(xiàng)目運(yùn)用BIM正向設(shè)計(jì)，將BIM數(shù)字建造技術(shù)與工程實(shí)體實(shí)現(xiàn)對(duì)接融合，先對(duì)拱網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化建模、深化設(shè)計(jì)，并通過施工模擬，反復(fù)推敲平面流線、空間分析，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力體系，采取“工廠或現(xiàn)場(chǎng)地面拼裝成段、跨外分段吊裝、高空對(duì)接合龍、結(jié)構(gòu)整體分級(jí)同步卸載”的施工方案，通過BIM數(shù)字建造技術(shù)事先設(shè)定拼接模型，提高各部位連接準(zhǔn)確性，使施工現(xiàn)場(chǎng)工作更加精準(zhǔn)。

BIM數(shù)字建造技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目建設(shè)的透明化和可追溯，是亞運(yùn)公園項(xiàng)目建設(shè)智能化的一大亮點(diǎn)。同時(shí)，利用BIM數(shù)字建造技術(shù)，通過施工模擬，將二維圖紙變成三維模型，從而更好地發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)缺陷，更直觀準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場(chǎng)施工平面布置情況，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)二維圖紙施工所不能給予的認(rèn)知角度，有效提高了施工協(xié)調(diào)管理水平。此外，BIM數(shù)字建造技術(shù)在項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電工程、幕墻施工、室內(nèi)裝修、安全管理等過程中也起到了至關(guān)重要的作用。

BIM數(shù)字建造技術(shù)不僅可以還原建筑設(shè)計(jì)，還可提高工程建設(shè)的速度。工程進(jìn)入運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，需要了解建筑各部分的相關(guān)建造信息，甚至包括隱蔽工程，這些信息都可以在BIM及其所記錄的信息中得到，大大減少了檢查、維修所耗費(fèi)的時(shí)間和成本。

導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng)：每年照明節(jié)能30%以上

奧體中心體育游泳館是一座獨(dú)特而靈動(dòng)的建筑，在陽光的照射下，細(xì)密的“屋蓋網(wǎng)殼”使光影在地面上展現(xiàn)出變幻無窮的圖案。外觀上看，雙館包裹在2.5萬噸“鋼鐵戰(zhàn)衣”之下，采用流線型獨(dú)特造型，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去像一只銀色的蝴蝶，表達(dá)了杭州的主題特色文化——“化蝶”。

進(jìn)入館內(nèi)，可以明顯感覺到它與傳統(tǒng)電力照明的不同，這里采用的是導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng)。建筑采光技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展：傳統(tǒng)建筑采光，如天井、門窗；近代建筑采光，如天窗、采光瓦、采光頂；現(xiàn)代建筑采光，如導(dǎo)光管采光系統(tǒng)照明、光纖照明等，其中應(yīng)用在奧體中心體育游泳館中的導(dǎo)光管采光系統(tǒng)是重要的創(chuàng)新。導(dǎo)光管采光系統(tǒng)通過高效捕獲自然光線，借助導(dǎo)光管的反射和傳輸，將自然光均勻地照射到室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的照明效果。據(jù)了解，奧體中心體育館的導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng)反射率高達(dá)99.7%，在保證優(yōu)質(zhì)照明條件的同時(shí)，還可促進(jìn)人體多巴胺分泌。特殊設(shè)計(jì)的管道可吸收熱量和消除眩光，防止其他因素對(duì)比賽的干擾。該系統(tǒng)在綠色節(jié)能方面同樣有不凡表現(xiàn)，可減少場(chǎng)館全年80%的電能消耗和二氧化碳的排放。

奧體中心體育游泳館是一個(gè)全封閉的空間，即使關(guān)閉所有電燈，室內(nèi)仍然明亮如晝。這得益于屋頂上的導(dǎo)光管，無論是黎明、黃昏，還是陰天、雨天，該系統(tǒng)都能提供充足的自然光線。相比傳統(tǒng)日光燈，導(dǎo)光管照明系統(tǒng)具有無頻閃、環(huán)保和節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，并且使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)電約10萬千瓦時(shí)。整個(gè)奧體中心主體育館共布有210個(gè)導(dǎo)光管，其中游泳館頂部有83個(gè)，體育館則配備了127個(gè)。這意味著在白天，僅依靠這些導(dǎo)光管的照明就足夠滿足常態(tài)照明和運(yùn)營(yíng)需求，只有在比賽時(shí)才需要開啟電燈，非常環(huán)保和節(jié)能。此外，通過能源管理系統(tǒng)的算法模型分析，還可以優(yōu)化照明亮度和能耗，實(shí)現(xiàn)30%以上的照明節(jié)能。

導(dǎo)光管日光照明系統(tǒng)

白天，陽光通過導(dǎo)光管在游泳館和體育館內(nèi)部創(chuàng)造出絢麗的光影效果。而在夜間，夜景泛光照明系統(tǒng)以“銀河幻影”為主題，通過對(duì)場(chǎng)館12000盞LED點(diǎn)光源和212套LED投光燈的預(yù)設(shè)置控制，每盞燈都能呈現(xiàn)出規(guī)律的色彩變化和明暗跳動(dòng)，營(yíng)造出波光粼粼、繁星點(diǎn)點(diǎn)的夜景效果，猶如閃爍的星河。

江水源空調(diào)系統(tǒng)：利用自然資源給建筑物調(diào)溫

在亞運(yùn)會(huì)眾多場(chǎng)館里，位于錢塘江南畔的杭州奧體中心體育場(chǎng)（俗稱“大蓮花”）最受矚目。為這朵“大蓮花”調(diào)節(jié)溫度的，不僅有中央空調(diào)，還有自主研發(fā)的江水源空調(diào)系統(tǒng)。

江水源空調(diào)系統(tǒng)是利用江水源熱泵抽取錢塘江的水，再利用江水與體育場(chǎng)室內(nèi)空氣的溫差，實(shí)現(xiàn)制冷和制熱，從而讓場(chǎng)館達(dá)到冬暖夏涼的效果。有了這個(gè)系統(tǒng)，即便冬天在這里比賽，運(yùn)動(dòng)員們也不會(huì)感受到?jīng)鲆狻?/p>

錢塘江水流量大，江水溫度與氣溫存在差異，水的比熱容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，江水源空調(diào)系統(tǒng)正是利用了這個(gè)特點(diǎn)。夏天，江水源熱泵將體育場(chǎng)內(nèi)的熱量“取”出來，釋放到水源中去，由于水源溫度低，可以高效地帶走熱量，達(dá)到給建筑物室內(nèi)降溫的目的，冬天則相反。據(jù)測(cè)算，相比傳統(tǒng)空調(diào)，江水源空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能率超過30%。能源站只交換熱量，不消耗水，也不改變水質(zhì)。

而運(yùn)用錢塘江江水制冷的秘密就藏在能源站里的江水源熱泵系統(tǒng)中。“江水空調(diào)”通過抽取錢塘江水輸送到能源站，經(jīng)過熱泵機(jī)組進(jìn)行換熱，然后流向河道和錢塘江。熱泵機(jī)組由蒸發(fā)器、冷凝器和壓縮機(jī)組成，能夠生成最低5℃的空調(diào)水，通過輸配管網(wǎng)送到用戶換熱機(jī)房進(jìn)行換熱，然后以12℃的溫度回到熱泵機(jī)組進(jìn)行冷卻，循環(huán)不停。用戶換熱機(jī)房通過換熱后的空調(diào)二次側(cè)循環(huán)，將冷水輸送到每個(gè)房間，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)降溫。而在冬天，系統(tǒng)則可以提供高達(dá)48℃的熱水，實(shí)現(xiàn)區(qū)域供熱。

與傳統(tǒng)空調(diào)相比，“江水空調(diào)”利用100%可再生能源作為冷熱源。當(dāng)江水被提取能量后，排入河道中，不僅實(shí)現(xiàn)了生態(tài)補(bǔ)水，還極大地改善了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。江水源熱泵項(xiàng)目還具備蓄能功能，利用冰蓄冷、水蓄冷和水蓄熱技術(shù)，在夜間用能需求較低時(shí)充分利用谷段電價(jià)優(yōu)勢(shì)，提取冷、熱水，并將其儲(chǔ)存起來。而在白天的電網(wǎng)高峰時(shí)段，系統(tǒng)將儲(chǔ)存的能量釋放出來，滿足空調(diào)的高負(fù)荷需求。

本屆杭州亞運(yùn)會(huì)以前沿的科技創(chuàng)新為基礎(chǔ)，將為各國(guó)運(yùn)動(dòng)員和觀眾提供與眾不同的基礎(chǔ)設(shè)施體驗(yàn)。這些引人注目的技術(shù)成果也將成為杭州亞運(yùn)會(huì)的閃亮標(biāo)志，成為推動(dòng)“數(shù)智建設(shè)”的重要支撐。