智慧體育場館的綠色低碳建設(shè)與運(yùn)營研究

中圖分類號：G80 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-14-142-3-ZL

1、引言

隨著全球氣候變化問題的日益嚴(yán)峻，綠色低碳發(fā)展已成為社會各領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級的核心方向。體育場館作為城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其建設(shè)與運(yùn)營過程中的能源消耗和碳排放問題逐漸引起社會廣泛關(guān)注。在“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略背景下，如何推動體育場館實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色轉(zhuǎn)型，已成為亟待解決的重要問題。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)體育場館正朝著“智慧化”方向快速演進(jìn)。智慧體育場館不僅具備高效的信息采集與處理能力，還可以實(shí)現(xiàn)對建筑能耗、場館管理、觀眾體驗(yàn)等多維度的精準(zhǔn)調(diào)控，為綠色低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐。因此，融合智慧技術(shù)與綠色理念的體育場館建設(shè)模式，是推動我國體育基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑。

目前，國外發(fā)達(dá)國家在綠色建筑與智慧場館建設(shè)方面起步較早，已形成較為成熟的評價標(biāo)準(zhǔn)與運(yùn)行體系。例如，美國的LEED認(rèn)證體系、德國的DGNB標(biāo)準(zhǔn)均在綠色建筑評估中廣泛應(yīng)用。同時，諸如2020年東京奧運(yùn)會、2022年卡塔爾世界杯等大型體育賽事場館也廣泛采用太陽能供能、雨水回收、智能運(yùn)維等綠色智慧技術(shù)。我國在“十四五”規(guī)劃和《體育強(qiáng)國建設(shè)綱要》等政策的引導(dǎo)下，積極推動體育場館綠色低碳轉(zhuǎn)型，北京冬奧會場館建設(shè)便是代表性實(shí)踐之一。然而，相較于國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，我國在智慧體育場館的系統(tǒng)集成、綠色運(yùn)維管理、能效評價機(jī)制等方面仍存在一定差距，尚需進(jìn)一步完善理論研究和實(shí)踐路徑。

本研究以智慧體育場館為研究對象，運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、邏輯分析法等研究方法，圍繞其綠色低碳建設(shè)與運(yùn)營問題展開系統(tǒng)分析，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)劃、設(shè)計與管理提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考，并助力實(shí)現(xiàn)智慧體育場館“智能化與低碳化”的協(xié)同發(fā)展。

2、智慧體育場館與綠色低碳理念概述

2.1、智慧體育場館的定義與發(fā)展特征

智慧體育場館是以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，對場館資源進(jìn)行感知、互聯(lián)、分析和智能調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)高效管理、節(jié)能運(yùn)營與優(yōu)質(zhì)服務(wù)的新型場館形態(tài)。其核心特征包括設(shè)施智能化、管理自動化、服務(wù)精準(zhǔn)化與運(yùn)營高效化。此外，智慧體育場館經(jīng)歷了從信息化建設(shè)到系統(tǒng)集成，再到智能化決策的演進(jìn)過程。尤其，在數(shù)字中國、智慧城市建設(shè)的背景下，智慧場館已逐步從單一功能型建筑向綜合性服務(wù)平臺轉(zhuǎn)型，不僅服務(wù)于大型賽事活動，還承擔(dān)著全民健身、文化傳播、應(yīng)急避險等多重社會功能。

2.2、綠色低碳理念在體育場館建設(shè)中的應(yīng)用

綠色低碳理念強(qiáng)調(diào)在建筑全生命周期中，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“資源節(jié)約型與環(huán)境友好型”協(xié)同發(fā)展。將綠色低碳理念引入體育場館建設(shè)，不僅有助于提升建筑的能源使用效率和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，也是推動實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)的重要舉措。在實(shí)踐層面，綠色體育場館建設(shè)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是優(yōu)化建筑布局與節(jié)能設(shè)計，提升自然采光與通風(fēng)效率；二是采用高性能環(huán)保材料，降低建筑能耗與碳排放；三是引入可再生能源系統(tǒng)，如太陽能光伏、地源熱泵等，實(shí)現(xiàn)能源自給與清潔供能；四是建設(shè)綠色屋頂、雨水回收系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用與生態(tài)補(bǔ)償功能。

2.3、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與典型模式對比分析

國際上，諸如美國ATamp;T體育館、荷蘭阿姆斯特丹競技場、日本新國立競技場等一批智慧綠色體育場館，已在技術(shù)集成、能源管理與智慧服務(wù)方面走在前列。這些場館普遍具備先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)與綠色認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，形成了技術(shù)先進(jìn)、管理高效、用戶體驗(yàn)良好的運(yùn)行模式。

我國近年來也加快了智慧與綠色場館的建設(shè)步伐，北京國家速滑館（“冰絲帶”）、杭州亞運(yùn)會場館群等在智能運(yùn)維、節(jié)能設(shè)計、綠色建材使用等方面進(jìn)行了大量探索，取得了顯著成效。但整體來看，我國智慧體育場館建設(shè)尚處于起步階段，仍面臨如技術(shù)融合度不高、管理體系不健全、政策激勵機(jī)制不足等挑戰(zhàn)。

綜上所述，智慧體育場館與綠色低碳理念在理論上具有高度契合性，在實(shí)踐中具備良好的發(fā)展基礎(chǔ)。推動兩者深度融合，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代體育基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵路徑。

3、智慧體育場館綠色低碳建設(shè)路徑研究

3.1、節(jié)能環(huán)保建筑設(shè)計與綠色材料應(yīng)用

在智慧體育場館的綠色建設(shè)中，建筑設(shè)計階段是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。合理的建筑布局和設(shè)計不僅有助于最大化自然資源的利用，如自然采光與通風(fēng)，還可以有效實(shí)現(xiàn)降低人工照明與空調(diào)系統(tǒng)的能耗。例如，采用南北朝向、優(yōu)化建筑體型系數(shù)、設(shè)置可調(diào)節(jié)遮陽裝置等措施，均能提升能源使用效率。在材料選擇方面，應(yīng)優(yōu)先使用低碳環(huán)保建材，如高性能保溫隔熱材料、綠色防水材料、低揮發(fā)性涂料與再生材料。這類材料不僅能減少施工過程中的碳排放，還能提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和整體能效水平。此外，模塊化裝配式建筑方式也逐漸被引入體育場館建設(shè)，有助于減少現(xiàn)場施工帶來的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

3.2、智能化系統(tǒng)集成與能源管理技術(shù)

智慧系統(tǒng)的深度集成，是體育場館實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)支撐。通過構(gòu)建集成化能源管理平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對水、電、氣、暖等多種能源的實(shí)時監(jiān)測與智能調(diào)度，從而提高整體能源利用效率。例如，引入建筑能源管理系統(tǒng)（BEMS）、樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）和中央控制平臺，可對場館內(nèi)照明、空調(diào)、電梯、通風(fēng)等系統(tǒng)進(jìn)行一體化智能控制，根據(jù)場館使用需求動態(tài)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)。此外，通過大數(shù)據(jù)分析與AI算法，可對場館歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行建模預(yù)測，實(shí)現(xiàn)能耗預(yù)警與優(yōu)化調(diào)度，從而避免能源浪費(fèi)。在技術(shù)層面，系統(tǒng)間的互聯(lián)互通至關(guān)重要。應(yīng)確保各智能子系統(tǒng)（如安全監(jiān)控、消防、門禁、照明等）具備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與協(xié)同聯(lián)動，構(gòu)建場館級“智慧大腦”。

3.3、可再生能源的引入與高效利用

可再生能源的應(yīng)用，是智慧體育場館綠色建設(shè)的重要組成部分。當(dāng)前，太陽能、地?zé)崮芘c風(fēng)能等清潔能源技術(shù)，已在多個體育場館項目中得到實(shí)際應(yīng)用。例如，太陽能光伏系統(tǒng)可安裝在體育場館屋頂、立面或停車棚等區(qū)域，實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電、并網(wǎng)供電與儲能功能；地源熱泵系統(tǒng)則可根據(jù)地?zé)釡夭顬閳鲳^提供制冷、供暖服務(wù)，能效遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)；部分場館在風(fēng)力資源條件適宜的地區(qū)，也開始探索小型風(fēng)能系統(tǒng)的分布式應(yīng)用。此外，智慧能源管理平臺可對可再生能源系統(tǒng)進(jìn)行集成調(diào)度，實(shí)現(xiàn)能源協(xié)調(diào)運(yùn)行，提升能源系統(tǒng)的靈活性與穩(wěn)定性，確保場館在用能高峰期依然具備綠色低碳保障能力。

4、智慧體育場館綠色運(yùn)營機(jī)制分析

4.1、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的能耗監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

智慧體育場館的綠色運(yùn)營，主要依賴于高效的能耗監(jiān)測體系。通過部署多維度傳感器和智能電表，可對用電、用水、暖通、照明等系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時采集與動態(tài)監(jiān)控，形成完整的能耗數(shù)據(jù)鏈路。在此基礎(chǔ)上，借助大數(shù)據(jù)分析平臺對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計、趨勢預(yù)測和異常預(yù)警，為能源優(yōu)化調(diào)度提供決策依據(jù)。此外，構(gòu)建數(shù)據(jù)可視化大屏系統(tǒng)，有助于場館管理者直觀了解能耗結(jié)構(gòu)與碳排放水平，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營管理的數(shù)字化、透明化、精準(zhǔn)化。部分先進(jìn)場館還引入AI算法對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行建模預(yù)測，從而對高峰用能進(jìn)行合理避讓，提升整體節(jié)能效果。

4.2、場館綠色交通與人流組織優(yōu)化

智慧體育場館的綠色運(yùn)營，不僅涉及內(nèi)部能耗管理，還包括觀眾出行方式與人流組織策略的綠色化。在交通方面，應(yīng)在規(guī)劃階段就與城市軌道交通、公交系統(tǒng)無縫銜接，引導(dǎo)觀眾優(yōu)先選擇公共交通工具出行，減少私家車使用，降低碳排放量。同時，建設(shè)足夠的非機(jī)動車停車位、充電樁與綠色通行通道，鼓勵低碳出行行為。在人流組織方面，通過部署人臉識別系統(tǒng)、智能導(dǎo)引標(biāo)識、電子門禁與人流熱力監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)觀眾入場、觀賽、疏散等全過程的智能管控，避免高密度人群聚集所導(dǎo)致的空調(diào)照明能耗浪費(fèi)與安全隱患，提升場館運(yùn)營效率。

4.3、運(yùn)營管理平臺的智能化建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)

智慧體育場館的綠色運(yùn)營，離不開后臺運(yùn)營管理平臺的智能支持。構(gòu)建集安防、設(shè)備、能耗、服務(wù)于一體的智慧管理平臺，可實(shí)現(xiàn)對場館設(shè)施的統(tǒng)一調(diào)度、智能巡檢與遠(yuǎn)程控制。例如，系統(tǒng)可根據(jù)賽事安排、氣候變化和人流情況自動調(diào)節(jié)空調(diào)溫度、照明亮度與電梯運(yùn)行頻次，避免能源過度消耗。在運(yùn)維方面，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對場館設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)警，降低維修成本，提高設(shè)備使用壽命。同時，運(yùn)營平臺還可記錄各類能效數(shù)據(jù)，生成自動化報表，便于管理者實(shí)施績效評估與碳排放管理。此外，通過云端平臺與移動終端的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)場館管理的遠(yuǎn)程化、移動化與可持續(xù)性控制，是未來智慧體育場館運(yùn)營管理的重要趨勢。

5、案例分析：智慧體育場館綠色建設(shè)與運(yùn)營實(shí)踐

5.1、案例選擇與基本情況介紹

國家速滑館“冰絲帶”是2022年北京冬奧會標(biāo)志性新建場館之一，也是我國首個采用二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)的冰上競賽場館。該館不僅在建筑設(shè)計與綠色節(jié)能方面樹立了新標(biāo)桿，更在智慧系統(tǒng)集成與運(yùn)行管理方面實(shí)現(xiàn)了高度自動化與智能化，是融合“智慧”與“低碳”理念的典型示范項目。

“冰絲帶”總建筑面積約12萬平方米，觀眾座位數(shù)量達(dá)1.2萬個，并在速滑場地使用超低碳制冷技術(shù)，其綠色建設(shè)理念貫穿于場館規(guī)劃、設(shè)計、施工與運(yùn)營的全過程。

5.2、建設(shè)與運(yùn)營中的綠色低碳舉措分析

（1）綠色建筑與環(huán)保材料應(yīng)用。

在建筑結(jié)構(gòu)方面，“冰絲帶”采用大跨空間索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅減少了結(jié)構(gòu)材料用量，還提升了建筑自然通風(fēng)與采光能力。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中廣泛使用節(jié)能保溫材料和低輻射玻璃，有效降低了外墻和窗戶的熱傳導(dǎo)系數(shù)，確保室內(nèi)能源的高效利用。

（2）創(chuàng)新型制冷技術(shù)應(yīng)用。

“冰絲帶”率先在國際冰上場館中，應(yīng)用了二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)。該系統(tǒng)采用天然工質(zhì)二氧化碳作為制冷劑，不僅臭氧消耗潛能值（ODP）為零，全球變暖潛能值（GWP）極低，而且能效高，制冷速度快，能耗降低 30% 以上，為冰上場館綠色轉(zhuǎn)型提供了新范式。

（3）智慧能源管理平臺建設(shè)。

場館配備了先進(jìn)的智能能源管理系統(tǒng)，可實(shí)時監(jiān)控電力、水資源、暖通空調(diào)等各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測能耗趨勢，及時調(diào)節(jié)運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)能源使用的最優(yōu)化。同時，該平臺還具備歷史數(shù)據(jù)存儲與自動報表功能，便于后續(xù)能效評估與政策制定。

（4）綠色交通與人流組織優(yōu)化。

在交通接駁方面，“冰絲帶”與北京地鐵8號線無縫銜接，場館周邊設(shè)有充足的公共交通與非機(jī)動車出入口，引導(dǎo)觀眾綠色出行。在賽事期間，觀眾入口設(shè)置了智能安檢系統(tǒng)與無接觸通行閘機(jī)，結(jié)合人流引導(dǎo)大屏與熱力圖監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高效、安全與節(jié)能的人流管理。

5.3、實(shí)施效果評估與經(jīng)驗(yàn)啟示

（1）能耗與碳排放顯著下降。

據(jù)冬奧組委公布的數(shù)據(jù)，“冰絲帶”在測試賽和正式賽事期間的能源使用量較傳統(tǒng)制冰場館下降超過 35% ，年均碳排放量降低上百噸，達(dá)到國際一流水平。同時，其節(jié)能環(huán)保設(shè)計獲得中國綠色建筑三星認(rèn)證和國際能源署高度認(rèn)可。

（2）運(yùn)營管理效率全面提升。

借助智慧平臺支持，場館管理人員可實(shí)現(xiàn)一體化遠(yuǎn)程運(yùn)維，設(shè)備異常率大幅下降，節(jié)省了大量人力和維護(hù)成本。系統(tǒng)在應(yīng)對多場次賽事切換、溫度調(diào)控、觀眾疏散等場景中，表現(xiàn)出高度靈活性與穩(wěn)定性，增強(qiáng)了場館的持續(xù)運(yùn)營能力。

（3）經(jīng)驗(yàn)啟示。

“冰絲帶”的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，綠色低碳理念與智慧技術(shù)的深度融合，是未來大型體育場館建設(shè)與運(yùn)營的重要發(fā)展方向。其成功之處在于將綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)、前沿制冷技術(shù)與智能管理系統(tǒng)有機(jī)集成，形成了技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)可行、可持續(xù)發(fā)展的場館運(yùn)營模式，具有良好的示范效應(yīng)。

6、結(jié)論

本研究圍繞智慧體育場館的綠色低碳建設(shè)與運(yùn)營問題，系統(tǒng)分析了其理論基礎(chǔ)、建設(shè)路徑、運(yùn)營機(jī)制及典型實(shí)踐案例，得出以下主要結(jié)論：

（1）智慧體育場館作為現(xiàn)代體育基礎(chǔ)設(shè)施的重要形態(tài)，融合了綠色建筑理念與先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，是推動體育場館實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與智慧運(yùn)營的有效途徑。其發(fā)展不僅響應(yīng)了“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，也契合了體育產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的總體要求。

（2）綠色低碳建設(shè)路徑包括節(jié)能環(huán)保設(shè)計、高性能材料應(yīng)用、智慧系統(tǒng)集成與可再生能源利用等多個環(huán)節(jié)，需在建設(shè)初期就進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與協(xié)同設(shè)計，以實(shí)現(xiàn)建筑性能與能源效率的最優(yōu)平衡。

（3）綠色運(yùn)營機(jī)制需依托數(shù)據(jù)驅(qū)動的能源管理系統(tǒng)、智慧化人流組織及智能運(yùn)維平臺，實(shí)現(xiàn)對場館運(yùn)行全過程的動態(tài)調(diào)控與優(yōu)化管理。通過信息技術(shù)手段提升資源配置效率，是提升運(yùn)營效能與服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

（4）以國家速滑館“冰絲帶”為代表的典型案例表明，綠色智慧體育場館建設(shè)在中國已具備良好的技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛推廣價值。但其成功依賴于標(biāo)準(zhǔn)支撐、技術(shù)集成、政策保障與管理能力的多維配合。

（5）當(dāng)前仍面臨標(biāo)準(zhǔn)缺失、系統(tǒng)集成難度大、初期投資高、專業(yè)人才短缺等問題，需從制度建設(shè)、平臺整合、激勵機(jī)制與人才培養(yǎng)等多方面加以推進(jìn)，推動智慧體育場館朝著高效、綠色、智能方向持續(xù)發(fā)展。

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