跳到主要内容
中国国际建筑工程学院案例研究:奥林匹克泳池环保建筑服务设计
返回所有知识项目

中国国际建筑工程学院案例研究:奥林匹克泳池环保建筑服务设计

标准
免费的
购买

文章摘自2012年7月版CIBSE杂志Michael Stych和Howard But,奥雅纳

简介

伦敦水上运动中心在2012年奥运会期间完全启用了奥运模式。但该中心的创新、环保的建筑服务设计也为国家提供了一个持久的节能设施。和邻近的田径体育场一样,伦敦水上运动中心的设计宗旨是为首都和国家提供一份持久的奥运遗产。该中心可永久容纳2500名观众,使其成为英国最大的游泳场馆。在奥运会期间,两个临时的、有顶棚的看台将再提供15000个座位。

奥林匹克运输管理局的能源战略要求中心能够证明在现行建筑法规(2006年)下,碳排放减少了50%。与场地上的其他场馆一样,该中心必须与奥林匹克公园的能源中心相结合(参见《奥林匹克公园》中关于能源中心的文章)2011年8月期刊,第16页).

主台球厅面积达18万平方米,需要采用独特的方式来控制室内环境。在大厅内创造了一系列的小气候,以实现合适的舒适条件,同时最小化能源消耗。当中心为奥运会和残奥会扩建时,这种小气候解决方案也使用了临时系统。

该建筑最初以奥运会模式建造,以实现系统的全面测试和调试。然后安装了一个临时的屏幕来减少空间的体积,在容纳测试活动和训练的同时尽量减少能源消耗。伟德亚洲1946奥运会结束后,临时看台将被拆除,并安装新的外立面,以完成遗产建筑。

供暖、制冷和通风系统的设计是为了适应这些操作上的变化,而不影响永久装置。

通风

早期的设计方案包括使用高速射流喷嘴,这是大型场馆的一种常规方法。模拟分析表明,虽然这种系统可以达到泳池边所需的温度,但空气流动模式存在固有的不稳定性,从而引起穿风,最终导致不适感。大厅里的其他系统也有被干扰的风险。

因此,选择的解决方案是在泳池边的低速度供应系统,依赖于大厅内的自然对流。当池水表面吸收热量时,它将供气吸下来,然后通过池边的水池排水通道将供气抽走。这也有助于保持污染的空气在池表面,并限制迁移到其他地区。

低能耗池通风系统与建筑设计融为一体。水池水管、活动地板和吊杆设备等设施都位于通风管道内,便于维修。

4个高性能专业空气处理单元(ahu)通过池周围的通风格栅提供调节空气,空气通过溢流通道内的空气槽提取。大部分的空气分配是在水池两侧的服务管道内。诸如泳池水管、可移动地板和吊杆设备等服务都位于管道内,以便便于维护。

所有四个空气处理装置均采用双通板式热交换器,以实现高达84%的热回收效率。AHU控制通过调节进风系统的新风比来控制空间湿度。

低速暖风送风百叶窗为泳池周边提供了舒适的环境,而自平衡的低空抽气服务限制了水分和污染物的积聚和扩散。由于这是专为池的周围,整个台球厅的总换气量约为每小时一次。

空气以所需的空间温度供应,通常在30摄氏度,因此浮力降低。供暖由其他系统提供。


4200平方米的主台球厅被封闭在120米长跨度的屋顶下,在台球厅的两侧各有两个临时观众看台。

加热

泳池边的区域有地暖。这为游泳者提供了舒适和辐射热,以抵消辐射损失到周围的表面。

该系统还提供了一个隐藏的功能,通过加热低速送风,鼓励向上流动的空气,从而减少空气回收池周围空气再循环的风险。

观众环境

观众通常对舒适条件的要求与温暖的泳池边的观众不同,因此会提供单独的通风系统,只有在赛事进行时才需要。

专门的观众通风系统为座位区域的2500名观众提供有条件的加热或冷却的新鲜空气。该系统由每个座位位置的穿孔板格栅组成,以低速提供略冷的空气至26摄氏度。空气在倾斜的座位区顶部被抽走。

在高峰期(盛夏观众满员),需要新鲜空气冷却,将供气冷却到26摄氏度。冷却能源由两台390kW水冷氨制冷机提供。两个非hfc(氢氟碳化合物)冷却器中的每一个都连接到一对干式空气冷却器,位于建筑的南端,由绿色墙系统包围。冷凝水回路与池加热回路连接,将余热分流用于池水加热,降低整体供热需求。

表面加热

通过使用热水系统提供的自然对流分别处理来自外墙的热量损失。沿着周边有一个沟槽加热器系统,以抵消热损失,并限制凝结的建立。在较高的立面元素上,竖框和横梁集成了嵌入式热水管道,以减少凝结的风险和限制向下通风。

每个幕墙由一个专用的变温电路,这是天气补偿控制。

立面本身由3米* 1.5米的双层玻璃面板组成,整体u值为1.40 W/平方米k。立面有一层轻质太阳能性能涂层,以限制夏季太阳能的吸收,尽管通常全年立面上的被动式太阳能吸收在减少热需求方面发挥着关键作用。

u的值比较
立面综合供暖系统示意图

采光

立面也将使全年的日光进入台球厅。这两个立面在整个大厅内提供了统一的照明水平,这意味着在大多数白天的时间里都可以关闭电气照明。

为了防止水面眩光,立面采用了熔块图案,其强度根据玻璃的朝向而变化。南面的悬挑也为西南立面提供了遮阳,避免夏季高峰的太阳能收益。

屋顶

主台球厅被双向跨越的钢屋顶包围,钢桁架深达16米。屋顶桁架的下表面也有一个天花板,提供了一个实质性的屋顶空区。屋顶空隙是一个温暖的空间,用200毫米的矿棉绝缘。这使得屋顶的u值为0.20 W/㎡k。减少大厅加热体积的方案被研究过,但被放弃了。结论是,消除冷桥和界面细节是必要的,以防止冷凝和外部空气渗透的风险在连接处。

永久屋顶是一个温暖的屋顶结构,由顶部的绝缘包层和面向水池的声学内衬木材包层创建。

为了保证屋顶空间的空气流通,在人行道上设置了一些循环风扇;风扇在循环的基础上运行,或者当屋顶空隙温度低于设定值时。屋顶本身的总设计热损失为70千瓦,因此风扇的尺寸也可以抵消这种负荷,并消除下方水池的下降气流风险。屋顶的温度和湿度由一系列传感器监测,以控制真空温度高于露点在任何时候。

屋顶有深达16米的钢桁架。在屋顶内部,顶部有绝缘覆层,水池面有隔音衬木覆层。

池大厅体积

台球厅,包括屋顶的空隙空间,总容积为18万米3..织物表面的热损失占台球厅空间供暖需求的60%。然而,关于围护结构热损失的主要问题是屋顶元素和立面之间的界面渗透。

虽然在立面顶部的运动接头将密封建筑。即使是一个密封的建筑和最小的热桥和接口,设计空气渗透仍将占围护结构总热损失的40%。

显示包络热损失路径的图表。

能源效率

在设计早期就建立了一个能源模型,以详细评估建筑物的能源负荷,并协助了解哪些是主要负荷,哪些是次要负荷。该模型随着设计的发展而发展,并形成了L部分碳排放计算的基础(这是建筑控制和演示奥林匹克交付局效率目标所需的)和根据官方发展援助要求使用的建筑能源模型的基础。

游泳中心对建筑物规例第L部2006的改善是49%,根据竣工调试数据,但在遗留安装之前(如建筑物透气性测试)。其中16.5%来自建筑服务系统的节能措施,其余来自区域供热和电力系统。

基础热模型还用于编制更详细的能源性能建模计算,以便在建筑法规要求之外,更接近其预期用途评估建筑。

与英国其他50米游泳馆的碳排放进行了比较。该信息来自现有建筑的显示能源证书结果。每个场馆的面积和功能都不一样,例如,很多场馆包含更多的干燥区域体育设施,这自然会减少能源需求。

结论

从建筑环境设计的工作中可以明显看出,设定目标对项目可持续发展的成功至关重要。它为整个团队提供了一个共同的目标和需求。能源性能是该项目获得BREEAM优秀评级的重要组成部分。

该项目在区域范围内与奥林匹克公园的系统集成,为公园和未来的供暖供应提供最佳解决方案。

在设计的早期阶段,建筑服务工程师的参与,不仅在系统选择上,而且在建筑物理的使用上,是在应用可再生能源之前,仅使用效率措施就实现16.5%的碳节约的关键。

节约能源措施及进一步改善

这一目标对建筑设计团队来说确实是非常具有挑战性的,因为传统的节能方法是安装热电联产系统为游泳池供电,并利用余热加热游泳池。然而,由于该建筑物与集中供热网络相连,因此需要采用新的方法,以最大限度地发挥建筑物的节能潜力。

已采取的措施包括:

  • 200mm隔热屋顶0.20 W/sqm K;
  • 绝缘水池和地下室;
  • 双层玻璃氩气填充幕墙1.40W/sqm K;
  • 5 m3 / h。m2建筑透气性50 Pa;
  • 局部气候控制;
  • 使用水基系统为建筑围护结构供暖;
  • 水池作为供热系统和凝汽器水系统的散热器;
  • 泳池通风系统84%显热回收;
  • 低速系统实现1.6 W/(l/s)的体积平均SFP;
  • 大厅西南立面被动式太阳能增益;
  • 主台球厅内自动采光控制;
  • 为观众提供奥运模式自然通风;
  • 和变速泵送。

如何在操作中进一步改进?该设计结合了这一系列的措施,共同提供了一个非常有效的节能方法。

从其他大型泳池设施的经验来看,泳池的能耗也很大程度上取决于建筑的运行方式。当运营商开始着手处理遗留问题时,他们还能做些什么,又该如何进一步改进呢?

可考虑的措施包括:

  • 根据需要严密控制池过滤系统,以降低泵功率;
  • 密切监测和控制基于需求的通风系统;
  • 提高泳池活动地板作为泳池盖,以减少夜间和泳池不使用时的蒸发;
  • 泳池水温由30度降至28度,供休闲使用;
  • 将泳池边的空气温度降至标准的较低范围;
  • 使用二氧化碳/污染物传感器控制外部空气的需求;
  • 增加从淋浴和反冲洗水的热回收(适当的系统现在普遍允许这一点);
  • 以及长远而言,进一步降低集中供暖的碳排放。