以低碳為抓手建設(shè)生態(tài)體育場館＊

彭永群

(湖南工業(yè)大學(xué)體育學(xué)院，湖南株洲412011)

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口數(shù)量的劇增，環(huán)境危機(jī)、資源亂象等日益突出。人類自身欲望的上升和生活方式的無節(jié)制，導(dǎo)致了全球氣候變暖、能源資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化，全球災(zāi)難性氣候?qū)覍页霈F(xiàn)，人類生存的環(huán)境和健康安全受到了嚴(yán)重的威脅。減低或控制二氧化碳的排放量，已經(jīng)成為全球控制“溫室效應(yīng)”迫在眉梢的問題。《京都議定書》［1］的簽訂，將限制溫室氣體排放以抑制全球變暖提升到了法規(guī)程序，并明確要求發(fā)展中國家從2012年起實(shí)施低碳排放。中國作為發(fā)展中國家之一，提前遵守《京都議定書》的相關(guān)要求，并先后發(fā)布了《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》《關(guān)于做好建設(shè)節(jié)能型社會近期重點(diǎn)工作的通知》《關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的若干意見》《關(guān)于節(jié)能工作的決定》等政策性文件。低碳及碳素循環(huán)在我國已經(jīng)受到了廣泛的重視，以低碳為抓手，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推廣綠色建筑成為社會發(fā)展的必然。體育場館既是綠色建筑的組成部分，又是“全民健身”實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)當(dāng)以低碳為抓手，更好地實(shí)現(xiàn)低碳減排要求，以期與《京都議定書》及國家的相關(guān)政策相一致。

一 體育場館低碳及碳素循環(huán)

1．體育場館低碳。低碳，意指較低或更低的溫室氣體(主要是二氧化碳)排放［2］。隨著城市化及工業(yè)化水平的推進(jìn)，世界氣候面臨著嚴(yán)重的考驗，二氧化碳排放劇增，人類生存的環(huán)境受到嚴(yán)重的威脅，“低碳”概念的提出警示了人類生存的危機(jī)。隨后低碳社會、低碳經(jīng)濟(jì)、低碳生產(chǎn)、低碳生活、低碳消費(fèi)、低碳城市、低碳社區(qū)、低碳家庭等應(yīng)運(yùn)而生，而低碳經(jīng)濟(jì)和低碳生活則成為其核心內(nèi)容。低碳經(jīng)濟(jì)，是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，是能源技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變，為節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會提供了保障;低碳生活，就是在生活作息時間內(nèi)所耗用的能量盡量減少，從而減低二氧化碳的排放量，從節(jié)電、節(jié)氣、熄燈一小時、植樹、爬樓梯等來實(shí)現(xiàn)低碳生活。在體育場館建設(shè)中，力求采用新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝，做到體育場館節(jié)能、節(jié)電、節(jié)水及體育場館賽時需要和賽后長期使用的兼顧，來實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和低碳運(yùn)營，從而更好的實(shí)現(xiàn)并服務(wù)于低碳生活。

2．體育場館碳素循環(huán)。碳素循環(huán)是指自然界中的有機(jī)和無機(jī)含碳化合物在生物和非生物的作用下，一系列相互轉(zhuǎn)化的過程。［3］場館內(nèi)體育產(chǎn)品生產(chǎn)和場館運(yùn)營交通等的石化燃料、場館建筑和場館維修材料等的加工、運(yùn)動員和觀眾等人口呼吸、建筑活動和體育活動等與場館內(nèi)及場館周邊的濕地、土壤、植被等共同維持著體育場館及場館周邊二氧化碳的濃度。

場館產(chǎn)品的石化燃料主要包括體育場館設(shè)施生產(chǎn)過程中所消耗的燃料，如煤、石油、天然氣、油頁巖和瀝青砂等;場館交通所消耗的石化燃料如場館汽車耗油、場館產(chǎn)品傳輸過程中的動力耗油等。場館建筑和場館維修材料加工過程中所消耗的能源(如電能)和產(chǎn)生的污染物(如二氧化碳)，一方面直接或間接消耗能源，另一方面直接或間接產(chǎn)生污染物(主要指碳化物)并排放于場館及周邊，從而加快了體育場館及其周邊碳源的形成。在體育場館建筑工程中要采用可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計理念和技術(shù)策略，減少能源和資源消耗。例如，采用先進(jìn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)，最大限度地減少建筑對常規(guī)能源的消耗;改善自然采光、自然通風(fēng)等。運(yùn)動員、觀眾等人口呼吸，能產(chǎn)生大量的二氧化碳及熱量，從而增大體育場館空調(diào)系統(tǒng)的承載負(fù)擔(dān);同時，觀眾及運(yùn)動員的數(shù)量也一定程度地影響著體育場館空調(diào)系統(tǒng)的開啟模式及能源的消耗速度。［4］建筑活動、體育活動所消耗的能源，主要包括建筑過程中人體本身活動的能源消耗及建筑自身的能源消耗;體育活動消耗的能源包括體育活動參與者的身體耗能和體育產(chǎn)品耗能，如體育活動參與者對體育器材和體育產(chǎn)品的損耗。

體育場館周邊濕地，特別是泥炭地中儲存著大量的碳，形成碳“匯”。泥炭濕地所積累的碳對抑制大氣中二氧化碳上升和全球變暖具有重要意義，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳積累速率最快的生態(tài)系統(tǒng)之一。據(jù)穆爾等估算，全球沼澤濕地以每年1 mm堆積速率計算，一年中將有3．7億噸碳在沼澤地中積累。濕地也是溫室氣體的重要釋放源，濕地中有機(jī)殘體的分解過程能產(chǎn)生二氧化碳，如果濕地被疏于排水或者溫度升高、降雨減少，會導(dǎo)致濕地土壤水分減少，土壤中微生物活力增強(qiáng)，加速了泥炭或草根層的分解，增加了向大氣二氧化碳的凈釋放量，形成碳源。

總之，碳素循環(huán)一方面保證了體育場館內(nèi)外二氧化碳資源的重復(fù)利用，使場館內(nèi)及周邊植物生產(chǎn)能不斷進(jìn)行;另一方面清除了體育場館中的有機(jī)質(zhì)廢物，保持碳素在體育場館中的平衡。體育場館碳素循環(huán)以圖1表示:

圖1 生態(tài)體育場館碳素循環(huán)

二 低碳生態(tài)體育場館碳平衡模型的構(gòu)建

在體育場館建設(shè)源頭上，從材料資源的低碳減量、石化能源的高效減量、可再生能源的增量供給上做到資源的節(jié)約;其次，在體育場館建設(shè)、使用及后期維護(hù)過程中，要通過體育設(shè)施材料和體育建筑材料的節(jié)能使用、體育產(chǎn)品耗能和交通耗能的減量運(yùn)用來減少材料及燃料的消耗，通過光導(dǎo)系統(tǒng)、風(fēng)能系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)等能源再生系統(tǒng)的循環(huán)利用來增加可再生能源的供給，力求體育場館建筑和體育場館交通的低碳綠色、體育場館經(jīng)濟(jì)的低碳循環(huán)、體育場館環(huán)境的低碳循環(huán)再生及人居健身的低碳健身消費(fèi)，通過低碳排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)低碳循環(huán)再生理念;再次，從體育場館的植被、土壤、水源等方面進(jìn)行綜合綠化，緩減體育場館碳釋放量，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的保護(hù);最終，通過減少碳的排放和體育場館綠化，緩解碳的釋放來實(shí)現(xiàn)體育場館的低碳排放和生態(tài)發(fā)展。生態(tài)體育場館碳平衡模型以圖2表示:

圖2 生態(tài)體育場館碳平衡模型

三 生態(tài)體育場館低碳發(fā)展路徑

1．體育場館建筑材料的低碳使用。建筑結(jié)構(gòu)物中使用的各種材料及制品均是建筑材料，［5］建筑材料在基本建設(shè)費(fèi)用中的比例占50%～60%以上。［6］因此，在體育場館建設(shè)中，科學(xué)合理地選擇和使用建筑材料，能降低體育場館的建設(shè)成本，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，減少碳的排放。鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式是目前體育場館建設(shè)的主要形式［7］，而這種形式?jīng)Q定了體育場館在建設(shè)過程中勢必會消耗大量的高碳資源和高碳原材料，并產(chǎn)生和排放二氧化碳等污染物。實(shí)現(xiàn)體育場館建筑材料的低碳使用和生態(tài)體育場館的低碳發(fā)展，首先要把好體育場館建設(shè)過程中的材料關(guān)。體育場館建設(shè)因結(jié)構(gòu)不合理、材料使用失當(dāng)而引發(fā)的高耗能、高排放等問題在很大程度上抑制著體育場館的低碳發(fā)展。

在材料選擇和應(yīng)用上，一方面要加工使用城市及工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢棄物，并保證加工后的產(chǎn)品無毒、無污染，對人體無害，如可循環(huán)利用的混泥土、再生金屬等;另一方面要對建筑材料的性能進(jìn)行評估并選擇利用，如防水、質(zhì)輕、絕熱、強(qiáng)度高、耐磨損以及能量轉(zhuǎn)換率高的建筑材料。具體到體育場館建設(shè)過程，要涉及主墻體材料、外墻保溫材料、門窗材料、場館配套材料等多個方面，同時根據(jù)體育場、體育館本身的功能特征選擇建筑材料，如游泳池的PVC防水膠膜、籃球場專用PU漿料等。

新型建筑材料的使用，要以低碳為前提，首先要根據(jù)體育場館的設(shè)計和規(guī)模，盡量減少或降低建筑材料的使用;其次對所使用的材料力求節(jié)能低碳，積極探尋能量轉(zhuǎn)化率高、能源轉(zhuǎn)換次數(shù)低、碳排放量少的建筑材料。

2．可再生能源的開發(fā)利用。體育場館在采暖、照明、通風(fēng)、空調(diào)等方面所需的能源消耗，影響著體育場館的低碳發(fā)展，可再生能源的開發(fā)和利用能有效彌補(bǔ)體育場館在上述方面的能源消耗。我們要充分利用自然資源(水資源、地?zé)豳Y源、太陽能、風(fēng)能)來促進(jìn)可再生能源的開發(fā)利用，如水地源熱泵技術(shù)、太陽能及風(fēng)能轉(zhuǎn)換技術(shù)、自然通風(fēng)和采光技術(shù)等。具體來說，像奧運(yùn)場館內(nèi)90%的草坪燈、路燈用電來自太陽能;［8］可以采用太陽能集熱器供熱水，以解決運(yùn)動員熱水淋浴;利用體育場館及周邊熱網(wǎng)以解決采暖熱源;采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為體育場館提供電力;利用雨水斗虹吸技術(shù)充分收集自然雨水資源，用于沖廁、澆灌綠化、沖洗道路等;利用開啟式外窗排風(fēng)及外門補(bǔ)風(fēng)來實(shí)現(xiàn)場館內(nèi)空氣的自然流動等?？傊?，體育場館在建設(shè)和使用及后期的維護(hù)和運(yùn)營中，要盡量開發(fā)和利用可再生資源，減少和控制碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。

3．石化能源的高效運(yùn)用。實(shí)現(xiàn)體育場館低碳發(fā)展，要有效控制和高效運(yùn)用石化能源。體育場館在建設(shè)和使用過程中，在石化能源的利用上，要慎重選擇和使用污染相對較少和二氧化碳排放相對較低的能源。體育場館內(nèi)的交通，應(yīng)盡量使用超低碳的電動車、太陽能車或步行代替汽油用車;在體育產(chǎn)品材料的選擇上，應(yīng)以低碳產(chǎn)品為首選，如體育場館幕墻采用單元式幕墻、內(nèi)循環(huán)生態(tài)幕墻等先進(jìn)幕墻節(jié)能系統(tǒng)，從而降低其使用能耗。

4．體育場館的低碳綠化。體育場館在建設(shè)過程中，要考慮周邊自然環(huán)境，將體育場館與周邊自然環(huán)境相融合，實(shí)現(xiàn)與自然環(huán)境的生態(tài)統(tǒng)一。體育場館的低碳綠化包括體育場館內(nèi)部綠化、體育場館外部綠化和體育場館周邊綠化三個方面。體育場館內(nèi)部綠化主要以場館內(nèi)部布局、場館內(nèi)綠色植物擺放和場館內(nèi)顏色搭配為主。體育場館外部綠化包括采取草皮裝扮場館屋頂，草坡點(diǎn)綴場館造型等。體育場館周邊綠化要與體育場館本身所處的氣候環(huán)境、地理環(huán)境和社會環(huán)境相統(tǒng)一，與周邊整體綠化相協(xié)調(diào)。要以草坪、樹木綠化為主體，同時要減少體育場館建成后對周邊環(huán)境的破壞，保持體育場館周邊環(huán)境的自然規(guī)律和周邊山、水的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

此外，還要有效控制體育場館建設(shè)規(guī)模，加強(qiáng)體育場館生態(tài)綜合設(shè)計，減少體育場館在建設(shè)中材料、能源的浪費(fèi);針對現(xiàn)有體育場館的節(jié)能改造和對新建體育場館的綠化來實(shí)現(xiàn)體育場館的低碳發(fā)展;啟用體育場館智能化服務(wù)和管理系統(tǒng)，減少人員出行，降低碳排放量等低碳手段來實(shí)現(xiàn)生態(tài)體育場館的發(fā)展。

［1］聯(lián)合國．聯(lián)合國氣候變化框架公約(京都議定書)［EB/OL］．維基百科．自由的百科全書．［2011 －12－12］http://zh．wikipedia．org/wiki．

［2］黃 睿．建設(shè)低碳型體育場館的研究［J］．廣州體育學(xué)院學(xué)報，2011(11)．

［3］李慧蓉．白腐真菌在碳素循環(huán)中的地位和作用［J］．微生物學(xué)通報，1996(2)．

［4］董巧慧．體育場館能耗調(diào)控分析［D］．西安:西安建筑科技大學(xué)，2011．

［5］胡 建．材料—建筑藝術(shù)的載體［J］．安徽建筑，2001(4)．

［6］杜彥良，張光磊．現(xiàn)代材料概論［M］．重慶:重慶大學(xué)出版社，2009:320．

［7］溫 燕．大型體育場館低碳建設(shè)問題與對策研究［J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012(1)．

［8］蔣高明．從奧運(yùn)場館建設(shè)看節(jié)能減排潛力［N］．科學(xué)時報，2008－8－15．