国家体育场绿色奥运关 键技术与应用中国建筑设计研究院 建筑节能与新能源工程中心 丁高主要内容1. 国家体育场通风空调系统 2. 国家体育场雨洪利用系统 3. 国家体育场太阳能蓄电系统国家体育场概况国家体育场概况建设地点：奥林匹克公园建筑规模：总面积258000，建筑高度69.21m， 地上主体7层，地下1层 座席数量：91000，永久座席80000，临时座席 11000赛时功能：田径、足球、开闭幕式赛后功能：国际国内体育比赛和文化、娱乐活动开工时间：2003.121. 通风空调系统1.1 设计指导原则 1.2 全年空调负荷动态模拟 1.3 赛时空调设计和赛后运营 1.4 地源热泵系统 1.5 空调水系统环形管网设计 1.6 场内热环境及风环境的数值模拟 1.7 天然冷源的利用 1.8 变频技术的应用 1.9 环境保护1.1 空调通风设计指导原则设计目标确保使用功能的前提条件下降低 能耗，合理利用天然冷源、可再生能源。设计思想先进的设计理念、成熟的科学技 术，确保赛时功能、兼顾赛后运营、降低综 合使用成本。 奥组委体育场馆设计大纲绿色奥运设计指南1.2 全年空调负荷动态模拟辅助设计 传统空调设计负荷计算典型设计日的逐时负荷缺陷：不能反应部分负荷工况运行体育场空调运行特点：功能多样、 部分负荷运行全年负荷的逐时动态模拟避免系统设计不合理、设备选型不 合适、运行能耗大的弊端。清华大学 建筑与系统动态模拟分析 软件 Dest 全年8760h模拟结果全年逐时冷负荷 全年逐时热负荷 供冷季冷负荷分布时间频数 冷热源技术方案比较比较依据体育场周边的市政管网现 状及规划情况 供冷季冷负荷分布 比较内容初投资 运行费用 全寿命周期 两种方案1.3 赛时空调设计和赛后运营模式主要矛盾：比赛和赛后运营赛时和赛后运营时的 空调负荷相差约为26；比赛时段空调运行特点：易出现瞬时高峰，瞬时高 峰冷负荷多出现在用电高峰时段，夜间冷负荷非常 小； 解决思路：空调设计在满足赛时要求的同时，应尽 量兼顾赛后运营的要求；解决方法：冰蓄冷系统；优势：减轻对市政电网的冲击，利用峰谷时间的电 力差价，为业主节省运营费用。 1.4 地源热泵系统地源热泵 ：节能、环保、可再生能源，积极响 应“绿色奥运”和“科技奥运”的理念 ；设计参数：均匀布置的竖井为200个,井间距 45m，孔口直径250mm左右；系统设计：地下埋管采用并联环路方式 ，分环路通过水平干管引至地源热泵机 房地源热泵地埋管换热系统水管系统图 1.5 空调水系统环形管网设计体育场制冷机房和热力站分别位于体育场内 东北、东南和西南方位，需要设计环形空调 供回水管网；环形管网特点：水力工况复杂多个冷、热源联网运行管网中存在压力平衡点，随着工况变化、系统调 节，压力平衡点也会随之变动环形管网水力计算计算内容：不同环形管网管径情况下，各用户流量分布情况 不同管径情况下，泵扬程及回水量计算 负荷改变引起的水泵扬程的改变 不同工况水力分析 计算软件：HydroNet软件 1.6 风环境及热环境数值模拟计算目的：国家体育场自然通风的效果进行 综合评价；计算方法：计算流体动力学方法(CFD)计算软件：Star-CD计算模型：计算结果速度场分布温度场分布 结论：采用自然通风方式可以保证体育场看 台侧不会出现过热现象。 1.7 天然冷源在冬季及过渡季的利用国家体育场南侧候场区：地下区域、外围护 结构少、内热大冬季需要供冷；冬季和过渡季的部分时段，室外空气温度较 低，在条件允许的情况下可以利用天然冷源 来对室内进行空调降温；1.8 变频技术在空调水系统中的应用 1.9 环境保护制冷剂环保制冷剂厨房油烟净化油烟净化率90空调机组及新风机组内设置高压静电除尘 杀菌器. 2. 雨洪利用系统2.1 屋面排水系统雨水排水系统设计主要设计参数雨水系统的形式选择雨水排水系统雨水系统的主要控制参数设计重现期 100年，最大设计排水量 290m3/min屋面雨水排水系统和所用各种管道使用寿命 30年支承结构的设计工作温度：-27.465建设规模雨水收集面积约22公顷雨水收集能力：比赛场地 144mm次，即5年一遇一次不外排其他用地范围86mm 次，即2年一遇一次不外排雨水贮水池6座，一次最多可容纳12000m3雨水平均年回收雨水约67000m3，经处理后供水量 52842m3。雨水系统的形式选择l单纯的重力排水系统管径大、立管数量过多l屋面的条件使虹吸作用难以形成l溢流问题l组合式系统和集水槽重力系统排水分区分区总数120个重力雨水斗布置 1个雨水斗，共692块 2个雨水斗，共114块 3个雨水斗，共10块 2个雨水斗，肩部，共56块排水总分块数872 重力雨水斗总数1062虹吸系统排水分区分区总数42个2.2 雨水利用系统系统工作原理雨水利用系统组成“回用水”系统雨水收集和泵送系统雨水处理自动控制系统系统工作原理雨水利用系统回用水系统雨水收集分区、贮水池和水处理机房雨水收集和泵送系统室外雨水泵送系统雨水收集口雨水处理自动控制系统1 自动启动和关闭 2 自动切换回用水 供水水源 3 水池输水的自动 平衡调拨 4 非运行时设备状 态监测 5 系统状态即时显 示 6 处理系统出水水 质监测3. 太阳能蓄电系统现状条件国家体育场日照分析太阳能光伏发电系统的设计太阳能光伏发电系统环保分析3.1 现状条件北京地区：辐射等级一般，年辐射量1200- 1500KWh/m2日辐射量3.3-4.1KWh/m2北京处于温带大陆性气候区，春季和秋季时间 较短，气候干燥，冬季夏季较长。北京市年平均日照百分率为60.9%。北京地区太阳能辐射10年平均数据（单位 KWh/m2）北京市全年平均气温13.1度，年日照时数2594 小时，平均日照时间7.11小时。太阳能资源比 较丰富，适合于太阳能光伏发电等技术的应用 。太阳能电池板的安放：综合各种因素，安放在安检亭屋面上3.2国家体育场日照分析日照基本概念 可照时数 实照时数 日照百分率 光照时间冬至日日光分析l各安检亭日照时间3.3太阳能光伏发电系统的设计从经济技术两个方面综合分析，国家体育场 在CP4、 CP5、 CP6、 CP7、 CP8、 CP9 、 CP10七个安检亭顶上布置太阳能电池板 。l光伏发电组件的选择l系统运行方式采用并网系统，太阳能并网光伏发电系统所发出的电能 供体育场内用电负荷使用，当太阳能发电不足时由市电 补充。l太阳能光伏发电系统的通信要求太阳能光伏发电系统应具有通信功能，将光伏发电系统的相 关数据收集，并实时显示相关参数。系统可以通过 Internet发布相关信息。l通信协议：OPC、TCP/IP、DDElLED信息显示屏3.4太阳能光伏发电系统环保分析l根据计算：采用130kW太阳能光伏发电系统，一年可发电约1138MWh,节约标准煤约433吨，减少二氧化碳排放约277吨，减少二氧化硫排放约6.7吨。结束，谢谢！