為減少場館飾面過多裝修造成浪費,大運中心大量采用了清水混凝土工藝。深圳特區(qū)報記者 程海昆 攝
初夏時節(jié),大運場館陸續(xù)交工,歷時三載,“綠水晶”、“春繭”、“竹林”驚艷亮相。這些一經建成便成為特區(qū)新地標的國際水平建筑,不僅有著時尚現代的外觀,演繹出建筑設計的精妙絕倫;而且忠實踐行了深圳承辦大運之初提出的“循環(huán)經濟”和“以人為本”理念,高性價比地展示出綠色低碳的節(jié)儉之美與環(huán)保之利。
首創(chuàng)水晶石結構
難度不遜“鳥巢”
國際大體聯(FISU)主席基里安,面對點亮燈火的大運中心三顆“晶石”,曾經感嘆:“這是我在FISU工作期間見過的最好、最美麗、最先進的比賽場地,它們就像‘皇冠上的珍珠’。”
市建筑工務署有關負責人介紹,這種新穎結構是基于水晶石的造型構思設計而來,學名“空間折面網格結構”,經清華大學、東南大學、華南理工大學共同進行課題研究。這是一種世界上最新穎的結構形式,國際上首次應用于大型體育建筑,受力體系復雜,加工及安裝難度不亞于奧運“鳥巢”。
這種結構參考晶石構造,巧妙解決了鋼屋蓋的整體剛度、承重能力、動力特性、節(jié)點性能等受力特性,使構建的斷面設計和節(jié)點形式設計達到了最優(yōu)化和安全可靠。簡單解釋,如果用平整的受力面承重,兩三層支撐結構的承受重量也就和單層的空間折面結構差不多,有點類似拱橋的承重原理。
由于結構新穎、造型復雜,結構設計對于鑄鋼構件的質量要求非常高,一個鑄鋼節(jié)點就達到98噸,以前國內生產過最大的鑄鋼節(jié)點才40噸,且至今沒有國家標準和驗收規(guī)范。市建筑工務署一方面督促中標企業(yè)在全國范圍內選擇最好的材料、最有實力的廠家,進行研制開發(fā)、加工生產;另一方面組織全國知名專家,對這些沒有國家標準和規(guī)范的工藝進行會診和專題攻關,最終解決了鋼結構生產加工難題,填補了國內鋼結構體系中生產工藝和驗收規(guī)范的一項空白。
大運中心“一場兩館”鋼結構工程,全部獲得中國鋼結構質量最高獎――鋼結構金獎和首批廣東省鋼結構金獎“粵鋼獎”。此外,體育場還被國家住建部評為深圳唯一“全國建筑施工安全質量標準化示范工地”,并獲得國家AAA級安全文明標準化誠信工地稱號。
環(huán)保材料給力
隔熱隔音透光
大運會是在深圳最熱的8月份舉行,而且深圳全年一半時間屬于炎熱天氣,大運場館必須仔細考慮和采用高效的通風、節(jié)能技術。
大運中心為了實現“水晶石”的建筑效果,外立面全部設計為全透明的圍護結構,給場館的隔熱節(jié)能帶來了巨大的考驗。
為解決這個難題,市建筑工務署同設計單位一起,對各種備選材料進行實驗室檢測、計算機模擬和實體模型試驗,通過不斷比較論證,最后將外圍護結構設計為兩層,外層為XIR夾膠節(jié)能玻璃和聚碳酸酯板,內層為半透明的玻璃纖維張拉膜。
?。兀桑見A膠節(jié)能玻璃是目前歐美廣泛應用的新型節(jié)能材料,具有通透、明亮、隔熱、隔音、環(huán)保、防炫光等特點,可見光透過率超過70%,可見光反射率低于8%,可屏蔽99.8%的紅外線及紫外線,在不影響可見光透過的前提下,可以提供很高的遮陽系數,達到最大的遮陽效果,在保證了建筑物通透性的同時,也保證了建筑的節(jié)能效果。
通過這兩層材料間形成空腔,可以將空腔間陽光輻射造成的熱空氣全部由自然通風系統帶走,其作用類似呼吸幕墻,但比呼吸式幕墻更節(jié)約造價,施工更簡單,較好地解決了透明圍護結構的節(jié)能問題。
設計獨具匠心
海風穿堂而過
大運中心的“綠晶石”用結構和材料乘涼;大運會開幕式場館“春繭”則充分利用環(huán)境和自身結構的優(yōu)勢,引來深圳灣的海風為觀眾和運動員降溫。
深圳常年以東南風為主,“春繭”設計師便在東南-西北朝向上設置了大量幕墻開啟窗,以最大限度引入穿堂風,使得南北朝向的體育館、游泳館、網球館和熱身館善用海風,達到節(jié)能目的。
從海德三路望去,“春繭”地面比市政道路的地面高出兩層樓以上,深圳灣海風可以輕易穿堂而過。位于“春繭”北面的熱身館和網球館,盡管被濱海大道和體育中心夾在中間,但由于地面高度達到20米,整體高出濱海大道,自然通風條件良好。
從外觀看,“春繭”狀的屋頂,只占全部外墻面積的15%,屋頂透明部分也小于屋頂面積的20%,可有效減少屋頂的陽光直射面積,最大限度避免玻璃建筑“外面曬死人、里面熱死人”的情況出現。
進入游泳館,抬頭可以看到,屋頂上方結合“春繭”網格,留出了屋頂1/10左右的面積裝上了采光天窗,引入室外光。施工人員介紹,天窗玻璃采用的是彩釉中空夾膠玻璃,透光率小于10%,在非采光的玻璃頂下,安裝了實體保溫層,起到自然采光和避免溫室效應的作用。
即便是在夏季氣溫最高的時候,“春繭”內部的自然降溫措施也十分細致。例如整體玻璃幕墻在光照最直接的部分設置了保溫層,與實體墻一樣隔熱。在無法設置保溫層的透明幕墻上,安裝了遮陽卷簾系統,減少輻射熱影響。此外,場館的公共通道部分,大面積采用淺色外裝飾石材和屋面裝飾板,也是附加隔熱的主要措施。
空調:
智能之美
與家庭、辦公室不同,體育場館面積大、密封性較差,如何科學利用空調又不造成冷氣的隨意散失,這是大運場館的一門絕技。
據了解,空調系統節(jié)能方面,大運中心采用高能效冷水機組、VRV智能化空調控制系統和環(huán)保制冷劑,采用變頻技術分區(qū)控制送風,提高空調系統運行能效,降低運行費用;熱回收技術方面,使用了空調風系統熱回收、冷水機組冷凝熱回收、制冰系統余熱回收技術,節(jié)約能源與后期運行費用。此外,重視自然通風,在雙層皮的外圍護結構中,外表面設置多處開口,通過對外圍護結構進行合理的自然通風和機械排風優(yōu)化設計,降低夾層溫度和空調冷負荷。
根據“一場兩館”各自的建筑特征和使用要求,市建筑工務署在主體育場采用VRV智能化空調控制系統,空調冷源分四區(qū)域設置,有利于經濟運行,實現“集中與自由”相統一,效率提高40%以上。
體育館中采用變風量空調系統,可根據負荷變化調節(jié)場館送風量,觀眾廳采用分層空調設計,無需冷卻高空較熱空氣,降低建筑能耗,比常規(guī)設備節(jié)能10%以上。
游泳館采用目前空調領域最先進的節(jié)能變頻技術及綠色環(huán)保的熱回收技術,可回收空調制冷主機冷凝熱,所產生熱水用于空調機組的再熱除濕處理,從而控制室內的溫濕度,不僅減少了污染,還有效利用了廢熱,提高了綜合能效。
照明:
低碳之美
大運中心美輪美奐的燈光效果有強大的硬件支持――全球最大的LED照明景觀系統。為解決耗電難題,各類節(jié)能低碳設備和技術派上了用場。
大運中心照明景觀系統由成功實施了奧運“水立方”、“鳥巢”、上海世博會世博軸LED藝術燈光景觀工程的同一家公司負責。為實現獨特的水晶石效果,大運中心設計了20多種不同配光,并運用世界領先的6個核心專利技術的獨立控制系統,可以同步控制23880套智能燈具,共88350個獨立控制單元,并可實現一年365天全自動運行和監(jiān)控。所有的燈具都安裝在鋼結構的部分主梁和次梁上,實現了燈具和線槽的隱蔽,完全消除了顯光,亮燈時見光不見燈,構成了美麗的剪影效果。
為了既美觀又經濟,大運中心藝術燈光系統和公共區(qū)域照明,采用智能照明控制系統進行控制。專門研發(fā)的百萬顆專用LED芯片和非線性透鏡,具有節(jié)能、環(huán)保、體積小、耗電量低、壽命長、高亮度、低熱量等優(yōu)點,燈具壽命可達5萬小時以上,比熒光燈光源壽命長2.5-3倍,比熒光燈光源節(jié)能60%以上。場館內會客廳、休息室、功能房、采訪間采用的T5熒光燈,節(jié)能率也達到35-50%。
用水:
循環(huán)之美
除了泳池用水、飲用水以外,大運主要場館的用水充分實現了中水回用與循環(huán)使用,主要包括雨水利用技術、中水回用技術、節(jié)水設備應用等。
大運中心游泳館兩個池注滿水約10萬立方,照此數據,除以2009年廣東省人均年用水量480立方米,夠一個人用208年,夠一個家庭用70年。這些水資源使用完畢后不會白白浪費,大運中心各場館都配有水凈化、水循環(huán)設備,比如游泳池里的水,游泳池過濾系統反沖洗排水還有各場館淋浴間廢水,經處理后,將回用于沖廁及周邊約2萬平方米硬鋪地面沖洗和綠化用水。
為了確保用水質量,這些回收水會再經分類處理或節(jié)約使用,比如沖廁所這樣的生活污水會經管道送進更專業(yè)的橫崗污水處理站,凈化后再次成為中水,匯入全市中水回用系統調度利用;綠化用水則在智能綠地灌溉系統的監(jiān)控下節(jié)約使用,該系統能有效監(jiān)控綠地土壤濕度,自動開啟噴灌設備,大大降低澆灌用水消耗。
除了中水,天上的雨水也要借來一用。
雨水收集循環(huán)系統的設計,是“春繭”努力實現綠色低碳運營的亮點。在巨型鋼架板塊連接處,特別制造了流水槽,在雨季來臨時這些流水槽能夠將屋頂的雨水收集起來,依照設計的最佳線路注入排水槽和雨水收集池,經過處理后用于整個體育中心的冷卻水和綠化用水。
大運中心室外地面全部采用透水混凝土,透水系數達3mm/s。工程人員說,就算拿水管直接扔在地上不停放水,也頂多出現臉盆大的水漬,連水洼都不會有。奧妙就在這混凝土下,布滿了縱橫交錯的暗溝,像人體的毛細血管,收集滲透水,迅速送進人工湖補充景觀用水或者儲存用來灌溉。
大運中心因此成了中水、雨水的集約利用中心。據測算,大運中心中水利用的總水量為68.96萬立方米/年,雨水利用的總水量為23.2萬立方米/年;室內消防用水全部利用現有的游泳池水,可節(jié)水0.21萬立方米/年;智能綠地澆灌可節(jié)水15萬立方米/年,并節(jié)約10萬元以上管理勞務支出。綜合起來,年節(jié)水約107.37萬立方米,夠2200余人用一年。(互聯網)