浅析奥运场馆的智能化设计

浅谈奥运场馆的智能化摘要：一座座北京奥运会场馆及相关设施拔地而起展现出的亮丽身姿，京城已被日渐浓厚的奥运气息笼罩，一座融汇古老文明和现代风采的奥运城市正在形成。在奥运场馆及相关设施建设中，中国人正在运用全世界最尖端的技术和自己的聪明才智去创造一批世界一流的体育馆，这不仅让全球的运动员、观众体验到科技奥运的精神，也为今后建设节能减排的绿色中国提供了一些范例。本文综述和分析了奥运场馆及其相关设施的智能设计。关键词：奥运场馆，智能，智能设计。前言随着奥运的临近，奥运场馆逐步竣工，全世界越来越多的目光投向东方的奥运之城——北京。在这座有着两千多年建城史、八百多年建都史的古城中，次第崛起的众多造型别致、匠心独具的奥运建筑，无不闪现出东方智慧中蕴藏的创新之魂。奥运场馆凝聚了中国人的智慧，从结构设计到新型材料，从施工工艺到质量检测标准等各方面都形成了一批自主创新的成果。凭借勇攀高峰的创新精神，“鸟巢”、“水立方”等一大批奥运场馆从宏伟的蓝图变为令人称奇的现实，也将在奥林匹克历史上留下极为精彩的一页。智能建筑的定义智能化建筑起源于80年代初期的美国，当时跨国公司为提高国际竞争力，适应信息时代的要求，纷纷改造或兴建以高科技装备的高科技大楼（Hi-Building）。同时，高科技公司为了增强自身的竞争和应变能力，对办公和科研环境进行积极改进，以提高工作效率。关于智能建筑，国际上尚无统一的定义。人们普遍认同美国“智能建筑学会”（AIBI）的定义，即智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素各自优化、相互联系、全面综合并达到最佳组合，以获得高效率、高功能与高舒适的环境空间。智能建筑的构成至少必须具备三大系统：即设备管理自动化系统（BMS）、通讯网络系统（CNS）、及办公自动化系统（OAS）。这就是通称的"3S"大厦。我国专家给出的定义是以建筑为平台，兼顾建筑设备、办公自动化通信网络系统，集结构、系统、服务、管理以及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。智能奥运场馆“科技奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一，它涉及到信息、能源、环境、气象、交通、场馆建设等多个领域，是举办一届“有特色、高水平”奥运会的保障，也是落实“绿色奥运、人文奥运”的重要支撑手段。为使“科技奥运”理念变为现实，北京为“科技奥运”确定了7项考证指标：奥运场区交通实现“零排放”；奥运场馆绿色能源采暖、制冷供应达到26%；奥运场馆工程多年平均雨水综合利用率超过80%；奥运场馆水利用中水回用、污水处理再生利用率达到100%；奥运工程采用半导体照明节约景观照明能源达70%；奥运会工程绿化率达78%；北京市区交通主干道群体交通诱导80%以上。奥运场馆将大量采用太阳能、风能、地热和地源热泵等提供绿色能源供应。在奥运工程总建筑面积199.7万平方米中，有50多万平方米将使用绿色能源，比例达26.9%，可减少二氧化碳排放5.7万吨/年。目前，在7个场馆建成太阳能光伏并网发电系统，总装机容量480多千瓦，发电量58万千瓦时/年，相当于节约标煤384吨/年，减少二氧化碳排放1113吨/年。同时，太阳能的利用将为90％的奥运场馆草坪灯、路灯提供照明，为奥运村提供全部生活热水供应。在水资源的保护、利用和开发方面，奥运工程积极采用雨洪利用、中水回用、污水处理及再生利用等技术，实现多年平均雨水综合利用率超过80%，可回收利用雨洪水105万吨/年。据介绍，所有奥运场馆都采用了中水回用系统，其中奥林匹克公园和国家游泳中心利用中水共计479万吨/年。奥运场馆还将采用集中与分散结合的污水处理方式，使污水处理再生利用率达到100%。已在国家游泳中心等重要场馆建设高水平的独立污水处理系统，年污水处理量可达99.7万吨。(一)2008年奥运会主会场——国家体育场，被人们亲切的称为“鸟巢”。“鸟巢”作为2008奥运会最重要的比赛场馆，聚集了全球人的目光。国家体育场夜景图（效果图）图片来源：人民网1.“四不怕”（1）不怕积水鸟巢顶部共铺设了1024张ETFE膜片，它们绷在钢结构组成的空隙里，组成了上千个小屋顶。如果遇到大雨，这些小屋顶的排水就成了问题。鸟巢的解决方法是，如果遇到大雨，膜结构上的积水将顺着边上的天沟流到隐藏在钢结构中的120个大水槽中，这时再利用已经安装好的虹吸排水系统，让雨水通过40多根预先藏到钢梁里的雨水立管流进排水柱，再进入地下蓄水池，过滤净化后再次利用。蠢（劲2守）等不怕噪音希膜结构在侨欧洲的一些体翻育建筑中早有括应用，但遇到墨大雨，观众就乎会叫苦不迭。县主要原因是膜住结构绷得很紧范，雨水打在上讨面就像敲鼓一匆样崩崩地响，党这雨水的噪音婆甚至会盖掉观准众的呐喊声。吸为了解决这个躲问题，在鸟巢激的外膜下，又弄铺上了一络层蔑PTF妖E比膜，它实际上扣是一房层嫂“娘隔音茎幕爹”手，加上声学技蜘术的处理，能梯够较好地解决暮噪音问题。（3）不怕鸟殊鸟巢的顶忌棚采用了和水样立方一样的膜详结构，能常保兆清洁，但膜的抖厚度只有增0.2远5帝毫米业，这么薄的膜匠致命的弱点便捕是怕飞禽的利颤爪。狡鸟巢身后庆是耻68怜0她公顷捧的奥林匹克森树林公园，鸟儿过难免要来鸟巢降串串门，赛场垄内外都有可能纸成为它们的观堪光地。为此，深鸟巢在顶部四承周安上了类似沫于机场用的驱敏鸟装置。但考连虑到个别漏网受之鸟，又在外联膜上铺设了停础鸟线，确保鸟唇不落在膜上。焦此外，群鸟在郑鸟巢停留，其给粪便遗留也是娃个大问题。好诸在鸟巢的膜也单可以自清洁，坝利用雨水和安闲装在钢结构上傲的喷淋系统，绿灰尘、鸟粪都慌会一洗了之。骂（降4粘）铺不怕冷烟火厚北京奥运斜会开、闭幕式敢将燃放大量烟年火。由于普通昏礼花的燃烧温房度送在善400贺～价500已℃茫，如果不慎打避在鸟巢的膜上泰，有可能瞬间驼将其融化。为敲此，在开、闭钥幕式上将采用拔燃烧温度只会有绍90犁～圈200夏℃苍的冷烟火，以难确保膜结构安床全。惑2努.扭智能污水排放缴系统划。撕为茧“逝鸟吵巢碌”眨配套的智能型阀电磁流量计，遥将用于末对溜“截鸟吵巢非”价的污水排放进扬行测量。该智驶能型流量计将座被安装吨在炮“竞鸟议巢刘”蛾排污系统的远匀端，通过有线冈和无线方式，湾将污水流量准冰确传导到中央片控制中心，从箭而记录和控制慎污水的排放量非。摸泼3王.宰“史鸟巢且”堂钢结构实际为及避雷网巷“察鸟册巢求”限外表平滑，没胃有普通大型建厦筑上突起的避遵雷针，满眼身庭“厉钢筋铁愉骨荐”谱的国家体育场恒（鸟巢），能蝶否经受住雷电双的考验？实际鹊上，它的整略个痛“贵钢筋铁芽骨狡”序构成了理想否的烧“董笼式避雷音网披”富。并设计师下将抖“局鸟庸巢鸣”夸的金属屋面、廉钢结构中的钢蕉构件以及钢筋猴混凝土中的钢浆筋，通过焊接夹方式进行有效血连接，这斗样矮“顾鸟碌巢录”狐自身就形成了吨一个巨大的避夕雷网，铅而蛮“岗鸟百巢象”夫的钢结构就成拆为了一个巨大移的接收闪电的波装置，能把闪器电迅速导入地仰下。尖“巷鸟起巢振”北自身钢结构接竖收闪电，会不政会影响承到腊“车鸟湿巢鹰”宰内观众的安全江呢？为了防止舒雷击对人体的砖伤害，场馆内帆人能触摸到的炸部位，比如钢纺结构上，都做联了特殊处理，币抵消了雷电对虏人的影响，绝温对不会伤害到特人；同时购，恐“柱鸟食巢面”丸内几乎所有的收设备都与避雷锐网做了可靠连程接，保证雷电旗来临的瞬间粗，能顺利将巨光大电流导入地诊下，保证了场塌馆自身、仪器武设备和人身安葬全捎。峡策图片来源：《玻新京报》制茂图果/扛丁华勇抵与渡“晨鸟惑巢耐”喇一样，国家游此泳中心也有一消个别具一格的胁名字萄：和“棉水立绣方朋”随“习水立叛方湾”寻，是一个店17斤7遥米勤乘钓17械7咳米侨的方形建筑，孝高挺3与1消米都，看起来形状闷很随意的建筑著立面遵循严格者的几何规则，指立面上的不同徒形状肝有昆1恒1嫂种。内层和外辱层都安装有充芒气枕头，梦幻盗般的蓝色来自碎外面那个气枕宋的第一层薄膜与，因为弯曲的粉表面反射阳光间，使整个建筑伞的表面看起来竞像是阳光下晶此莹的水滴。而徐如果置身嗓于狭“经水立磨方枪”仔的立面，会看激到像海洋环境建里面的一个个蜘水泡一样。违水立方外表使乳用的膜结构是长整个国家游泳遇中心的精华所信在。它不仅外糟形美观，更关打键的是它长把宅“全高科镜技焦”角三个字体现得姥淋漓尽致。违国家游泳中心擦雨夜景图（效详果图）阻图片来源：人馒民网东国家游泳中心俯内部（效果图私）拿图片来源：人稠民网洗膜结构的监移测腊系统息膜结构建筑龙是叉2陕1练世纪最具代表租性的一种全新研的建筑形式，帆至今已成为大菊跨度空间建筑宏的主要形式之微一。态“当水立喝方壳”葬除了地面之外势，外表都采用消了膜结睡构鹊——选—劣ETF脾E惭材料，蓝色的斩表面出乎意料畜的柔软但又很平充实。野“滚考虑到场馆的基节能标准，膜罢结构具有较强渔的隔热功能；帝另外，修补这厕种结构非常方荡便，比如，射神枪或者是尖锐励的东西戳进去置后，监控的电俘脑会自动显现监出来。如果破施了一个洞，只肠需用不干胶一未贴就行了；膜够结构还非常轻脊巧，并具有良缸好的自洁性，欠尘土不容易粘较在上面，尘土番也能随着雨水奴被排出。北水立努方辣”境钢结构工程采阔用国内外首创卷仿水泡组合的传全新结构体系优，设计、科研抢、施工组织均访有较大难度。引经过各方专家暖多次论证，决咸定编对践“抖水立膊方画”薯的钢膜结构进惯行健康安全监绑测。目前已睛有桂26舅0践个光纤光栅类委应变及温度传揪感器成功布置肿，一万多米的露光缆遍布整个级结构。该监测旋项目即将安装冷钢膜结构上的写风压传感器和珠加速度传感器思。整个监测系宪统的工作原理晴是，定期采密集醋“姿水立惭方猎”蜘钢膜结构的温批度场、钢膜结厘构的振动等有县关数据；对监寇测期间的安全耀状态进行评估纽和预测；摊在壮200妇8海年奥运会期间拘和下一年的残歪运会期间，此怒系统将重点对缎结构安全进行脖连续监测，为扇北京奥运会和朝残运会成功举蜡办提供技术支辟持，同时还要微建此立沾“姿水立对方坏”粥设计、建造和司运营的历史档旧案汉。举摊2颠.厘“版智能泡泡赤’慈反光遮阳窃对一个游泳池乖来说，它的热劳需求大于他的遍冷需求，所以蹈工程设计之初语，就要考虑它抖的整体热负荷李问题头。脏“混水立埋方猴“秤晶莹通透的结昼构特征不仅可嚷以给人带来美肌的视觉感受，凤而且具有极高狸的实用性，外恐面的阳光可以挤直接进入室内金，给游泳池和芽室内空气加热僚。绝而在夏天岸，四“攻水立填方伐”赢的舟“统智能泡哗泡妹”目系统可以通过息不同朝向、不睡同密度的反光图斑点，以及在蝶内外两层蜂泡泡之间实现监互相通风的技染术手段，来改容变遮阳系数，最降低它的冷负系荷，霉达到低温的目舅的。本3.塌游泳池内的水御将由太阳能加懒热断,锋泳池的双重过扎滤装置可实现口水的再利盟用寿,雷就连多余的雨康水也将被收集霉和储存在地下厚的水池中。复狭杂的工程系统兵和弯曲的钢结昆构使得外部结舰构像一个泡沫绘，愉这种独特的结蓝构设计使救得弓“瞧水立磁方刚”缴几乎经得起任敞何地震的袭击挖。犁国家体育馆破—遗—招光伏发电亭。碗国家体育馆的呈外墙全是玻璃搭幕墙，让人感名觉非常通透。叔顺着幕墙往上颠看，会发现很稻多玻璃上都有拼些黑色小方块除，这些都是用督于太阳能发电转的硅片板。乱国家体育馆死的屋顶上安装声了翅112浑4摘块太阳能板，进可以最大限度队地吸收太阳光游。光伏发电系文统可以提傍供刚10谅0仙千瓦的发电量密，完全能满足尝体育馆地下车济库近恢2土千米借的照明，全年监可以节闯省祥24鸽3别万度电。确国家体育馆光乱伏电站的总安仿装容量逆为豆102.霜5阴千瓦，分别安臂装在体育馆屋即顶和南面玻璃势幕墙中，太阳跃能电池板约有饲100惠0割平方米灌，太阳能电池蚕方阵将吸收到猾的太阳辐射能宁转化为直流电馅，由专项线路弦统一输送到地垦下一层太阳能忙发电控制室，锄通过逆变器把夫直流电转化为贝交流电，再经依专用设备并网闪输送到低压配缝电系统。初步艺计算，国家体帮育莲馆强10倚0凭千瓦光伏电站侨设计使用寿命截为斯2稠5察年，累计发椒电呈23袭2摊万度，按一度塑电能平均消耗欺39食0截克唐标准煤计算，嘉国家体育馆太剖阳能电池使瓦用维2狠5刺年能节约标准爹煤华约后904.漂8沸吨，减排二氧壮化碳提约城2352.勒5迁吨、二氧化硫投约响21.滥7桶吨和氮氧化物蚁约璃6.形3勤吨。毕图片来源纠：患TO贝M列网吩（四）迟奥林匹克网球壤中横心花—蝇—刊会降温辅的识“闸花陡瓣蓬”胞。舍慨图片来源：脑3C李生活瞎网蜡锡奥林匹克公园常网球中心在国乖际上首次引进趁赛场自然通风颤设计理念，巧洽妙地解决了赛她场高温的问题饿。据介绍，场吗内进的福1仁2粗个灯“抬花阳瓣盆”开观众席上设计羊了数个吸收自际然风的处理设丧备，通过馆内豆循环设施，从歌赛场周围的出体风口向场地送湿风。这样可以聚有效地降低场糠地温度母5搞℃含左右，使观众举席上的高温也韵得到相应的缓僻解。此外，三夜块主赛场观众建看台外墙，都证布满了白色网恶眼板，一个个咸的小点点不仅膜仅是装饰，晚烂上还能发光，俗而且这里面还请藏着能吸收自吼然风的设备，矿被压缩后的自踢然风能够从看战台底层百叶窗闹中吹进来，给腐赛场降温。缩北京科技大学伴体育戴馆帖—梦—以太阳光导管照靠明摇。救图片来源：席3C钢生活网巧承担奥运会跆磁拳道、柔道项药目比赛的北京遭科技大学体育护馆已经完工，动场馆英里翼14蜘8浪套豆8摩米念长的光导管是暴该场馆采取的嫌最特殊的技术妻，也是所有奥阳运场馆中最先势进、使用最多己的光导管照明限系统。振这些光导管，卸它们能妻把绳80吴%帖的太阳光汇聚本到场馆内部，水就像一盏盏不如用电的灯为场羞馆提供照明。族经测试，在阳藏光比较好的情策况下，它采集禾的光线能满足忙体育训练和学寸生上课的要求纲，基本可以不有开灯或者尽量森少开灯，大大形降低了场馆的沫能耗。由于光岗导管是密闭的呈，可以有效地击节省维护费用址。此外，光导早管在白天采集拨光源照亮室内执，晚上则可以厕将室内的灯光峡通过屋顶的采国光罩传出，起走到美化夜景的腹效果。伞丰台垒球剩场恭—扭—摆会富“宵喝坏”锈水的体育场赶。椒图片来源：庭3C炊生活蹲网溪浙丰台垒球场铺惰设了大约筋900寸0狮平方米膛的生态沙基透岁水砖，这种透竖水砖以内蒙古显沙漠中的天然起硅沙为主体原郑料，采用特殊游的工艺加工而授成。它不同于谋一般的透水砖偷通过材料内的荣缝隙让水渗透滩下去，而是通颜过破坏水的表文面张力，在虹鸡吸作用力下被灿砖铜“虹喝障”针下去。渗到地曾下的水可收集希再利用，或直蔽接渗透到地下聚补充地下水，穗形成一个大的昼循环系统。洞另外，丰台垒沙球场的草坪高圆出地面益8先厘米堪，这雄8钥厘米予分资为仪3吹层，先在平整拖后的场地上铺际上大块的鹅卵斑石，第二层铺括上细沙石，然饺后铺上沙子，糕最后再往沙子斧上种草。这样推，落在草坪上您的雨水就会迅坚速渗入地下，决并通过埋设的袋管道流入到附缝近的雨水收集秧池中。借助中肌水利用技术系误统（中水是指怒城市污水或生蕉活污水经处理庸后达到一定的滚水质标准，可表在一定范围内着重复使用的非坊饮用水）综合驻处理缎后的水，就可秃以用于建筑内筑冲洗厕所以及沟室外绿化灌溉庭了景。蔑北京射击美馆溉—信—疯会呼吸的幕墙趣。册图片来源：乐3C煌生活晴网啊嫂北京射击馆资症格赛馆观众厅清东、南、西侧萝采光窗所采用荣的生态型呼吸逆式遮阳幕墙可称以实现对建筑值通风换气的全妇智能主动控制群，这种节能技者术在国内是非幕常先进的。有瞎了这层呼吸式沸幕墙，射击馆涉就像是被包在鞠一蹲个丢“刷保温狭膜件”炸里，可以利用臂室外自然风调当节室内温度。键夏季，射击馆自与双层幕墙间斯连通的窗户会累被关闭，进入粮这个空间的室奶外热空气会被佣直接排出，不柿会进入场馆内河部，降低室内蛋空调的能耗；扒冬季，进入双像层幕墙的冷空丛气可以在这个稍玻璃空间内受巧阳光照射提高衫温度，通过透磁气窗进入场馆谊内部，达到提浅高室温的效果添。有了这套系渣统，射击馆就嫌可随季节调节游室内温度，减业少了空调制冷泳和取暖的耗能烫。维北京大学体育霜馆游—持—朋科技含量高隙。剧图片来源：阿3C雀生活网礼虽然占地面积槽只有壳1710亿0押平方米霜，但北京大学老体育馆却被建玩筑专家称捷为贤“炒科技含量相当许高圈”邮的奥运场馆。用北大乒乓球馆床主赛场、热身摔场和游泳池的畅照明控制，都死采用了分布式诵智能照明。变赔配电室内综合涌自动化系统将两与体育永馆傅B摘A颤系统联网，主泻要的线路开关狭、变压器，都跟能实现远距离宿实时遥测、遥基信、遥调、遥扎控。讲北京大学郑体育馆墙体方逢面，采用了保跨温隔热材料，室安装在游泳馆测屋顶的太阳能级材料板可以给让泳池里的水提势供热量。主体肉育馆采用地源恋热泵系统解决湾了取暖制冷问间题。哪五棵松体育厉馆蚁—局—富雨水收集仅。稿图片来源：认3C钻生活网窑五棵松体育顷馆干1.拘7匀万平方米码的屋顶被凹凸粘有致地设计成漂了一个巨大的窗雨水收集器。教一旦下雨，雨闲水将顺着屋顶肠星罗棋布的管怎道，通过预埋醉在屋顶的虹吸搜管流进位于场抹馆边上的雨水伞收集池。经过移处理后，一部腹分回渗涵养水肌源，一部分则翅可用于灌溉和约洗车。五棵松很体育馆梨5疤2昼公顷汽园区通过区域像综合节水系统锈，一年可收集烈雨水个6沃万立方米异，生产中导水育2沙9温万立方米。差朝阳公园沙滩站排球发场渔——去“鞋追阁日酷”誓发电朴。亭图片来源：北暂京卖200敏8驴年哪2卵9喊届奥运会官方共网站咸随着不同时段荒太阳光线的转乓移，随时变换铲电池的旋转角阵度，从而达到俭最大限度吸收骡太阳能的目的吸。这正是刚刚督建成的朝阳公寄园拌“大追日箩型悬”挥太阳能发电系奖统