建设低碳型体育场馆的研究

黄 睿

(华中农业大学 体育课部，武汉 430070)

建设低碳型体育场馆的研究

黄 睿

(华中农业大学 体育课部，武汉 430070)

在气候恶化和能源枯竭的今天，“低碳”已成为一种生活方式、一种生活态度，建设低碳型体育场馆已成为时代的要求。用“低碳”的思考方式去审视体育场馆的建设，阐述在当前时代的背景下，体育场馆低碳设计的意义，并从体育场馆的环境保护、功能设计、材料选择和场馆管理等方面进行探讨。通过体育场馆的低碳建设，环境保护，为我们体育场馆可持续发展节能减排。

低碳;体育场馆;节能;环境保护

当今世界科技迅猛发展，各种文化不断交流碰撞，给我们的生活带来便捷和舒适，以及丰富的物质享受，但同时也给我们生活带来消极影响，引起全球性的危机，如酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏、荒漠化、物种的灭绝以及水资源的污染和短缺等各种危机，而作为能源基础的化石燃料，作为不可再生资源，由于过度开发，造成了资源的枯竭，导致能源价格不断上涨。在这样的时代背景下，人类的生存和发展受到日益严重的全球气候变化以及能源安全带来双重挑战。而随着全球人口和经济规模的不断增长，人类生产生活所排放的温室气体二氧化碳(CO2)已成为气候异常变化主要原因。为此，控制能源的过度消耗，抑制气候的变化已成为当务之急。

我国是一个人均资源和能源相对贫乏的国家，随着我国经济增长，其能源需求也不断增加，而能源消耗的增加将制约我国经济和社会发展的安全及可持续发展。在改革开放30年来，我国的经济发展是建立在粗放型的基础上，经济增长方式存在着“高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率”的问题［1］，导致自然资源被过度消耗，自然环境不断恶化。据估计，到2020年中国石油年需求量将达到5.6亿吨至6.0亿吨之间，而原油产量将位于2亿至2.2亿吨之间，中国石油年需求量将是原油产量三倍［2］。对于我国电力部门而言，多提供1兆瓦特电力所需费用相当于改善能效节省1兆瓦特电力费用的4倍，与此同时，因燃烧矿物燃烧(煤炭)对环境产生消极影响。因此，发展低碳经济是解决能源和环境问题最经济、最快捷和最清洁的方法。

在经济全球化和全球气候变化的形势下，环境问题也势必全球化。要解决中国的环境和能源问题，实现可持续发展，必须关注低碳经济的发展。同样，体育的可持续发展也需要关注低碳经济，提倡节能环保。

1 低碳(low carbon)的内涵

低碳是指较低或更低的温室气体(CO2为主)排放。随着世界工业经济的发展、人口的快速增长，以及生产生活方式的无节制，造成二氧化碳排放量越来越大，全球气候不断恶化，灾难性气候屡屡出现，已经严重危害到人类的生存和发展。有关“低碳”的出现，最早见于英国2003年在能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》的政府文件中，文中第一使用“低碳经济”一词，表达了对当代社会能源安全和气候变化的威胁带来的不安。这一概念的提出就引起全球社会的广泛关注，引领世界重视节能减排。随着对低碳研究的不断深入，对低碳内涵的认识也不断延展，从低碳经济到低碳社会，低碳生产到低碳消费，低碳城市到低碳生活，低碳社区到低碳家庭，低碳文化到低碳艺术，还有低碳哲学、低碳旅游、低碳音乐、低碳人生、低碳生存主义如此等等。

2 建设低碳型体育场馆的意义

现代建筑对环境和能源问题的研究是从20世纪60～70年代的太阳能建筑和节能建筑开始的。由于环境和能源的威胁，使得我们不得不开始审视自己的生活方式。而我们居住的和生活的环境——建筑是我们最主要的生存活动环境之一，它是我们在地球上最庞大的人工活动环境。随着当今全球生态环境恶化和能源的危机的不断加深，建筑对环境和能源影响的问题越来越受到世人的关注和思考。

胡锦涛主席于2007年9月8日在亚太经合组织(APEC)会议上，明确主张“发展低碳经济”。在他讲话中4次提到“碳”:“发展低碳经济”、研发和推广“低碳能源技术”、“增加碳汇”、“促进碳吸收技术发展”。温家宝总理在十一届全国人大三次会议上的政府工作报告中指出“要努力建设以低碳排放为特征的产业体系和消费模式，积极参与应对气候变化国际合作，推动全球应对气候变化取得新进展。”可见，在我国发展低碳经济，是建设生态文明、实现我国可持续发展的迫切需要。

建筑业是材料和能源的主要消费行业，是污染的主要来源，其消耗的能源和释放的温室气体量占世界能源总消耗量的25%～33%。根据麦锡全球研究院对全球节能的一项研究，减低温室气体排放最具成本效益的5项措施中，其中4项是建筑物节能措施，包括建筑物的隔热系统、照明系统、空调系统及热水系统。可见，做好建筑物节能措施，在能源价格不断上涨的今天，就经济效益来说，无疑使用了一顿免费的午餐。

当前低碳理念已经深入到世界的每个角落，渗透到每个人的生活中，在体育这片土地上，我们也要大力提倡低碳，发挥体育的低碳经济效益。其中，体育场馆的建设和作用必然会对周边自然环境产生较大的影响，消耗大量能源，因此在体育建筑的中关注“环境”、提倡“低碳”，是时代发展的要求，也是为体育场馆在赛后可持续发展，充分发挥其经济效益奠定物质基础。

3 当前体育场馆建设中存在的问题

3.1 场馆对环境的破坏和能源的浪费问题严重

大型体育比赛举办都会涉及环境问题。一些地方在承办体育赛事时，其赛事组织者在修建体育场馆及相应设施时，往往会舍弃对原有场馆设施的利用，而新建大量永久性场馆设施，浪费了大量的材料和能源。有些地方为了眼前经济利益，在修建场馆时如滑雪场、高尔夫球场，不仅占用了大量土地，也破坏了当地的植被、土壤等自然环境;污染水源，造成水土流失，这些破坏是长期的。另外体育场馆用来调节温度和通风排气而安装的大型空调和排气装置，也会带来大气的污染;其照明装置带来的能源浪费等等。

3.2 对建筑成本的认识存在偏差

在一般人的理解中，建筑中采用节能措施会提高建设的成本。但是，现在有许多建筑资料和个案研究指出，通过合理成本也可达到节能的效果。澳大利亚绿色建筑委员会对绿色建筑建造成本和收益的研究中指出，国际间普遍认同的绿色建筑的设计及建造成本比传统建筑仅高出2%［3］。美国在对138栋建筑的施工成本的调查中显示，其中获得绿色建筑认证的45栋绿色建筑与传统建筑之间的投资成本在统计上没有显著差异［4］。可见，体育场馆的建设并不是人们想象中的，建设一个低能耗、环保的建筑需要增加大量的建设资金，而是只需要增加少许建设成本或不增加建设成本，就可以打造节能环保的低碳体育场馆。

4 体育场馆的低碳建设

现代体育场馆一种复杂的大型建筑类型，其建设规模越来越大，标准越来越高。要在体育场馆的建设中做好环境保护，降低场馆能源消耗，减少碳的排放，就必须体育场馆建设之初对其做好规划和设计，并制定完备的赛后利用方案，为挖掘体育场馆的社会效益和经济效益的潜力做好物质准备。

4.1 体育场馆的环境设计与保护

体育场馆是规模较大的建筑，容易成为破坏环境和谐的因素。在设计时要尊重周边自然环境，重视注重人与自然和谐统一，将体育馆有机融入环境肌理，改善区域的生态环境，主动创造健康的外部空间环境。因此，体育场馆规划设计应遵循自然法则，运用科技手段改造自然，创造出美妙人工的环境，使场馆设计最大限度符合生态系统要求，达到人工环境与自然环境的巧妙融合。

合理进行植物配置和树种搭配增加绿化率，有效发挥植物的绿化作用，在增加绿化量同时，保证对二氧化碳固定量，改善微环境(如在空中和屋顶适度绿化);限制使用市政自来水进行浇灌，通过收集、利用雨水(如将建筑顶部流入的雨水经过循环系统处理后贮存在水箱中)满足场馆周边植被绿化用水和洗手间用水，节约水资源;利用太阳能提供的热水，为比赛训练服务，减少使用电力热水供应，节约能源。在整体设计上可将屋顶绿化与广场绿化相结合，花草树木与停车场、休闲地带有机融合，形成多次、多标准化的生态系统，丰富体育场馆的外部空间形态，使之更有亲和力。运用生态技术和手段加强对场馆周边植被、土壤、空气和水等资源的保护。

体育场馆生态环境的保护设计，是维持场馆周边环境生态系统的平衡，减少对原有生态环境破坏，利用各种生态手段达到节省能源和保护环境，以创造良好的室内外环境。合理的环境设计不仅美化空间环境，形成特色空间形态，也可提升环境品位，成为标志性建筑。

另外，体育场馆设计要蕴含文化特色及其时代背景，如在体育场馆墙壁上悬挂经典比赛的瞬间、球星的照片，或陈列奖杯、回顾重大体育事件的介绍、以及放置体育场馆的模型和体育雕像等。这些新颖而富有魅力的体育壁画和雕塑等，体现了民族特色、反映了时代精神，将运动文化的积淀与传承、创新与繁荣相结合，构建了体育场馆文化体系，营造了优秀的体育人文环境，调节了体育建筑的空间氛围，使人在运动的同时也能感受建筑带来的艺术享受。

4.2 体育场馆功能设计与节能

4.2.1 整合设计与节能

整合建筑设计是指综合建筑构件和系统，使得建筑物的能源、环境和经济效益达到最佳性能表现。建筑物是一个非常复杂的系统，各部件之间需要充分配合才能达到节能效果，如要达到在寒冷的环境中保持温暖，在炎热的环境中保持清凉，那么在整合设计时就要将建筑和自然环境之间达到最佳的互动，就要综合研究建筑用材、建筑构件和施工过程等，从整体出发，达到最佳的节能效果，降低对环境的破坏。

如场馆的外墙节能，就要整合建筑和窗户的设计，既要满足室内照明的所需，又要考虑是电力资源的节省，那么在体育场馆设计时则尽可能多的使用自然光源作为照明源。采用透光但不导致室温上升的特制玻璃将光线引入室内，大量采用自然光照的设计，减少电灯的使用;高能效的照明灯(如紧凑型荧光灯)可降低电力使用和热量增加;自然化的天窗将采光与空间屋顶紧密结合，也引入了自然光，节约能源。这些设计可使设计师选用小型的冷却系统或高能效采暖、通风和空调等减少对电力、空调、采暖的使用，进行一步降低能源消耗。

美国科罗拉多州落基山研究所高级研究员威廉·布朗宁(William Browning)指出，整合设计可节省额外40%的能源，以及将建筑能效提高40%［5］。在2006年底国际能源署会议上发布的节能效率数据与布朗宁的数据相同。国家资源保护委员(National Resources Defense Council)的能源项目主任大卫B.古德斯坦(David B.Goldstein)指出，采用整合设计节省下的能源高达50%，并且不会提高初期成本。通过整合设计，可以减少对电力、空调和暖气的使用，提高建筑的能源效率。

4.2.2 被动设计与节能

体育场馆的节能设计可分为主动设计和被动设计。主动式设计虽能较好地利用太阳能满足体育场馆的能耗要求，保证室内采暖和制冷的需要(如利用集热器等装置)，但其设备要求复杂，投资高，消耗能量较大。而被动式设计在利用太阳能时是直接依靠建筑构造设计和材料选择来达成，不使用其它机械力和能源，能有效降低能量消耗。

被动式设计是利用天然能量的流动来保持建筑物的室温，借此降低建筑对机械的采暖及通风系统的需求。通过被动式的设计，提高建筑围护结构的保温、隔热和通风性能。其中，被动式利用太阳能方式最能体现体育场馆的节能减排。如增加玻璃的使用，或是使用镀膜双层玻璃来降低太阳能辐射率，以及为幕墙安装隔热板，安装室外遮阳板等;或通过保温装置、吸热体等，减少从墙体、屋顶以及地板的热量散失，在白天通过太阳的辐射吸热，晚上通过自然的对流放热，调节对室内温度。其技术简单，高效环保，造价和维护费用低廉，并能很好的节能减排。据统计，利用太阳能辐射能的建筑，比常规的能源建筑的能耗量低47% ～60%，这对体育场馆的建设来说，具有极大的生态效益和经济效益［6］。另外，采用被动式的通风系统使场馆自然通风，可为体育场馆提供舒适的温度，创造健康的室内环境，减少通风所需的能耗量。

在体育场馆的被动式设计时，要考虑当地的气候因素和太阳能、场馆的朝向，唯有如此，才可以使建筑物在夏季利用流动的凉风来降温，防止阳光直接进入室内;在冬季可以吸收和保存太阳的热能，减少热量的散失，享受日光的温暖。

4.3 体育场馆的材料选择与节能

材料是人类社会生存与发展的物质基石，它涉及人类生活方方面面，无论是经济活动、科技活动，还是个人的衣食住行都离不开材料，在现代生活中的建筑更是与材料密切相关，建筑材料在基本建设费用中的比例占到50% ～60%以上［7］。因此，在倡导环保节能和在建设资金有限的情况下，科学合理的选择和使用建筑材料能降低建筑成本，节约能源和保护环境。

在材料选择上，我们应使用工业和城市废弃物生产出的无毒、无污染、无放射性建筑材料，这不仅可以降低建设费用，还有利于保护环境和人体健康。如再生纸、再塑料、再生金属以及可循环利用的混凝土等节约有限的自然资源;而用质轻、耐热、绝热，以及能量转换率高的材料可降低某一系统的能量消耗，节约有限的能源;强度高、耐磨损的材料，以及可重复使用的材料以降低系统的资源消耗，提高资源的利用率。传统的墙体材料主要是烧结的黏土实心砖(红砖)，自重大、生产能耗大，并消耗大量的耕地和农田。我国目前每年为生产这种红砖，要毁田近10万亩。而节能建筑的墙体材料选用掺工业废渣的黏土砖、空心砖、加气混凝土，以及轻质板材、复合板材等，这些材料既节能环保，又能利用工业废渣，保护耕地。

新型的建筑材料的使用不仅能够满足建设和市场的需要，也使体育场馆具备了节能而舒适、环保而美观、安全而耐久，以及便于维护的特点，并能降低建筑成本。

4.4 体育场馆的管理和维护方式与节能

在场馆的节能措施中，能在中短期起作用的是形成良好的管理方式，改善使用者的使用习惯。一方面，通过教育对体育场馆的使用者进行节能环保的低碳教育，如在电灯和空调开关处张贴醒目的字条来提醒作用者及管理者自觉关掉不使用的电灯，以及如何适当设置空调的温度，缩短能源系统运行时间，以减少能耗。另一方面，对体育场馆的管理人员做好培训，教会他们对能源系统进行正确地维护能有效降低场馆的能源消耗。据美国的一项调查研究显示，在无需投入任何资金的情况下，通过能源管理一般可节省5% ～20%的能源开支［8］。

5 结论

体育场馆设计和建设时，要结合本地经济情况，以及周边地理和空间环境，选择适当的建设规模避免追求奢华，并最大限度地利用原有资源，保护环境，降低能源消耗。不仅可以节约投资，降低能耗，还可以通过各种节能措施，控制建筑成本。由此可见，对体育场馆科学、合理的规划，使其在建设和使用中节能减排、保护自然环境是体现低碳，倡导可持续发展的最鲜活的例子。

提高场馆的利用效率和经济效益，不仅体现在运营机制、管理模式中，更重要的是在场馆的设计之初就把节能减排等各种因素考虑进去，从场馆的选址、环境设计、功能设计、技术材料等方面，主动关注环境、能源与场馆建设的平衡关系，体现体育与环境、体育与能源的和谐统一，为体育场馆的赛后利用创造各种便利条件。

［1］马凯.科学发展观与经济增长方式的根本转变［J］.求是，2004(8):7

［2］新华网.2020年中国石油年需求量将达约5.6亿吨［EB/OL］，http://news.xinhuanet.com/fortune/2009 －09/23/content_12102698.htm.2009－9－23

［3］澳大利亚绿色建筑委员会.2006年绿色建筑的成本与意识:为澳大利亚造绿色高精建筑的商机［EB/OL］，http://www.gbcaus.org/gbc.asp?sectionid=15＆docid=1002

［4］戴维斯·蓝登(Davis langdon).绿色成本:成本数据库与预算方法［EB/OL］，http://www.davislangdon.com/upload/images/publications/USA/2004%20Costing%20Green

［5］Charles Lockwood.Building the Green Way［J］.Harvard Business Review，2006(6):129－130

［6］郭红雨，蔡云楠.可持续发展的体育建筑设计［J］.华中建筑，2004(5):72

［7］杜彦良，张光磊.现代材料概论［M］.重庆:重庆大学出版社，2009:320

［8］美国能源部.联邦能源管理计划，能源效率与可再生能源，运 营 与 维 护 ［EB/OL］，http://www1.eere.energy.gov/femp/operations_maintenance/index.html

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

黄睿(1978－)，男，湖北武汉人，讲师，硕士研究生

研究方向:体育教学与训练