体育馆建筑能耗分布特征及碳排放量的计算

陈晓欣　李永安（山东建筑大学　济南　250101）



体育馆建筑能耗分布特征及碳排放量的计算

陈晓欣李永安
（山东建筑大学济南250101）

【摘要】在分析体育建筑特点的基础上，应用了调查研究的方法，对山东体育场馆建筑能耗特征进行了分析，得出了体育场馆建筑能耗的变化规律并计算出碳排放量，这对于体育场馆的建筑节能和节能减排具有一定的参考价值。

【关键词】体育场馆；建筑能耗；碳排放量；分布特征；计算

0　引言

目前，我国经济事业蓬勃发展，第三产业将成为我国经济新的增长点，体育产业作为第三产业的朝阳产业，发展前景普遍看好。体育场馆是发展这一产业的重要硬件设施，是体育产业发展的排头兵。改革开放以来，我国斥巨资兴建了鸟巢、水立方、五棵松体育馆等大批高水平的体育场馆。为开好第11届全国运动会、第23届山东省运动会，近年来，我省在济南、青岛等17个市建设了大批体育场馆，与此同时，这些体育场馆的能耗也在与日俱增。

体育场馆全面贯彻执行建筑节能政策[1]已成为经济、社会可持续发展以及生态环境建设的必然要求。如何加强我国体育场馆建筑的节能管理，挖掘体育场馆的节能潜力[2]，降低体育场馆建筑的能耗，提高能源利用效率，促进经济社会可持续发展，是一项值得深入研究的课题[3-5]。

1　山东体育馆概况

山东某体育馆建于1979年12月，坐落在济南市。该馆占地117600平方米，比赛馆建筑面积共14349平方米，可容纳观众8800人。比赛场地为25米×47米，能分别满足篮球、排球、羽毛球、乒乓球、体操、武术、举重等多种项目的比赛，并备有上述比赛所需的体育器材设施，该馆系综合性多功能建筑，还备有各种文艺演出所需设备。馆内设有灯控机房，声控机房和空调机房。比赛场地灯光能满足彩色摄影和电视摄像所用。比赛大厅有较好的吸引措施，并设有可供体育活动和文艺演出所需的电声设备。馆内设计温度冬季温度18-20℃，夏季26-28℃。据调查，每年11月到翌年2月有20余场CBA比赛，每个月约5场，3月份有一场文艺演出，其余月份有各个项目的训练和小朋友演出等。

2　山东省体育馆能耗分布

根据《体育建筑空调设计》[6]中计算出山东体育场馆一年的空调能耗[7]（图1）。由于体育馆的使用，具有间歇性，且负荷出现急剧增长的现象，其空调系统具有不连续运行且使用较短的特点，因此尽量减少空调负荷和设备初投资，节省能耗[8]。一般建筑物在七八九月份需要的空调负荷较大，但由该体育场馆的使用特点，每年11月份到翌年2月份，体育赛事较多，所以空调负荷在11月份到翌年的2月份较大，这是体育场馆与一般建筑物不同的地方[9]。

作者经调查得到，山东体育场馆分项电耗百分比图，详见图2。从图中可以看出，空调系统能耗占59%，动力设备16%，照明办公25%，由此可见，得到体育馆的建筑电耗中空调系统电耗最大，其次是照明办公系统。对于建筑能耗的控制主要应从空调系统入手[10]。

山东体育场馆一天的空调能耗变化较大，在16:00到20:00之间负荷急剧增加。

图1　山东体育场馆全年的空调负荷Fig.1 Annual HVAC load of Stadiums in Shandong Province

图2　山东体育馆分项电耗百分比图Fig.2 Power Consumption Percentage of Stadiums in Shandong Province

3　碳排放量的计算

碳排放是关于温室气体排放的一个总称，温室气体中最主要的气体是二氧化碳。进入新世纪以来，由于温室气体的巨大存量和新增排放量的快速增长，使得温室效应加速显现，节能减排问题成为国际社会持续关注的热点问题。

由于我国各地区资源不同，社会经济和历史条件存在巨大的区域差异，中国城市化存在巨大差异，碳排放存在巨大差异，另外不同建筑物的能耗对碳排放也有一定的影响，现在就山东体育场馆的一年能耗计算出一年的碳排放量。

根据调查得到，山东体育场馆建设年代较久，使用的是普通墙体，由相变材料墙体使用阶段的碳排放评价[11]，计算出山东体育场馆一年内使用阶段的碳排放量。

式中，Q为年度总负荷，kWh/m2；Qw为冬季负荷，kWh/m2；Qs为冬季负荷，kWh/m2；HDD18 和CDD26分别代表采暖度日数和空调度日数，℃·d；K为外墙平均传热系数，W/m2·K。论文中的供暖度日数HDD18=1757℃·d，空调度日数CDD26=170℃·d[12]，一度电转化为CO2的系数k 为0.977kg/度，其碳排放量计算公式为：

式中，C为CO2的排放量；Q为用电度数；k为转换系数，取0.977。

经计算，山东体育场馆一年的用电度数Q=1802216.8度。

根据公式（4）得到山东体育场馆一年的碳排放量C=1760.7吨。

4　结论

本文通过对山东体育场馆的建筑能耗分布特征的分析，以及对其一年内碳排放量的估算得到如下结论：

（1）体育场馆的使用，具有间歇性，且负荷出现急剧增长的现象，可以采用蓄冷蓄热的方法，实现节能，也可以在不同地区使用不同频率的空调设计，实现最大程度上的节能。

（2）根据体育场馆的能耗计算出了碳排放量，由于体育场馆一年的负荷较大，得到其一年的碳排放量很大。为了节能减排，体育场馆可以通过改进建筑设计、加强围护结构保温和有效利用太阳能等措施，使体育场馆的使用能耗和相应的碳排放量可以大幅度的降低。

（3）体育场馆可以采取一些行之有效的节能措施降低建筑能耗。在采用节能技术的同时，管理人员合理的能源管理机制对于建筑节能至关重要，管理人员在日常管理中，应根据自身建筑的特点，采取一些节能方法，例如，夏季在体育场馆使用之前预冷，充分利用夜间温度低的自然环境，冷却体育场馆等。

参考文献：

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[2]柴盼,刘旭,翁庙成,等.重庆某住宅小区能耗特征与节能潜力研究[J].制冷与空调,2014,(6):65-69.

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[9]杨中,彭梦珑,丁力行.大空间建筑空调负荷的特性分析[J].制冷与空调,2006,(1):55-58.

[10]范彬,赵树兴.天津高校建筑能耗现状分析及节能对策[J].建筑节能,2012,40(8):32-36.

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[12]李永安,常静,戎卫国,等.山东省采暖空调度日数及其分布特征[J].可再生能源,2006,21(2):67-69.

Energy Consumption Distribution Characteristics and Carbon Emission Calculation in Stadiums

Chen Xiaoxin Li Yongan
( Shandong Jianzhu University, Jinan, 250101 )

【Abstract】Based on the characteristics of sports building, this article analyze the energy consumption of Shandong sports stadium by means of the method of investigation, obtain the change law of stadium building energy consumption, figure our the carbon emissions, which has reference value for energy saving of stadium.

【Keywords】stadium; energy consumption; carbon emission; distribution characteristics; calculation

中图分类号TU831

文献标识码A

文章编号：1671-6612（2016）01-023-03

基金项目：山东省墙材革新与建筑节能重大专项（2014QG012）

作者简介：陈晓欣（1992-），女，在读硕士研究生，E-mail：843798945@qq.com

通讯作者：李永安（1961-），男，博士，教授，E-mail：sdjglya@163.com

收稿日期：2014-03-13