[破译奥运场馆的绿色密码]破译密码

　　8月，奥运场馆将掀开层层面纱，宏伟壮观的鸟巢如何战胜雨洪的威胁?奥林匹克公园为什么会现出巨龙盛景?观众为何能在封闭的场馆内尽享天然光?一组组的环保科技密码，让2008奥运会“神奇”起来……
　　
　　2008年的奥运盛典跟随着圣火的步伐，距离北京越来越近，无数的猜想和可能将于3个月后兑现。除了激烈的赛事和耀眼的金牌，场馆也备受世人瞩目。当观众走进场馆，感叹现代建筑科技的恢宏气势时，还有许多环保科技隐遁场中。现在，就让我们去寻找那些隐含的绿色密码吧。
　　
　　绿色密码之源水相济
　　
　　北京是个缺水的城市，奥运场馆的设计无一例外重点考虑了如何变废为宝，将水留下。比如五棵松篮球馆凹凸有致的屋顶，就被设计成了一个巨大的雨水收集器。一旦下雨，雨水顺着屋顶星罗棋布的管道，通过预埋在屋顶的虹吸管，流进位于场馆边上的收集池，经过滤处理后，一部分回渗涵养水源，一部分用于灌溉、洗车，水源能自动切换，实现了多水源联合调度。这就是“三水合一”――对区域内的雨水、中水、自来水等多种水源进行统一科学管理，回用于道路浇洒及绿化，这几乎成了每个场馆必用的节水法宝。
　　
　　
　　龙形水系潜秘技
　　纵览奥林匹克公园，会看到一条巨龙横卧中央。龙头自奥林匹克森林公园蜿蜒出来，与中心区的龙身盘旋相接。巨龙正是整个公园最主要的水脉，与奥运场馆与设施的水循环系统守望相助。
　　一气呵成的“龙形水系”给公园平添一股灵性，清透的龙水就来自北小河再生水厂和清河再生水厂。水系中流淌的是利用MBR(膜分离生物反应池)+RO(反渗透)工艺处理出的高品质中水。景观水系补水、冷却塔补水使用的则是市政优质中水。
　　在“龙头”所处的森林公园680公顷原生态密林和美丽湿地的下面，埋藏着一套目前国际最先进的高效水处理系统。这是一套有着多级处理过程的复合水处理系统：奥林匹克公园内收集的雨水排入人工湿地，纳入再生水回用系统；一部分中水从入口进来，流经温室的太阳能水生物水处理系统，经过湿地的几次叠流，进入植物塘系统，再经过生物功能区，最后纳入主湖；还有一部分中水进入生态沟渠，流经生态塘、生物功能区，最后进入主湖。利用这套系统，森林公园内95％的雨洪可以得到利用。无论是建筑群屋顶、林间道路还是运动场地，都设有雨水集中收集系统，并设置了降雨初期弃流装置，将水的功用发挥到最大。
　　
　　健康的水体
　　顺义奥林匹克水上公园集静水、动水于一体。在蓝天白云下，64万平方米的水面波光粼粼，丝毫看不出这是片封闭的水体，其中的奥妙就在于这里的湖泊循环水处理工艺。
　　所谓“流水不腐”，封闭的水道中，如何保持住水质的清澈洁净是很伤脑筋的，科技人员采用曝气悬浮生物填料工艺和高效纤维过滤相结合的技术，高效去除水中存在的悬浮颗粒物质、氨氮、磷、细菌和藻类物质，以及部分胶体类有机物质等。这样一来，除正常蒸发和渗透需微量补水之外，整个公园就不用大范围换水了。公园每天能处理流量720D0立方米，一个月就会循环一周期，让动水带动静水，保持健康平衡的生态水体。
　　水上公园节水工程可称得上是锱铢必较。在植被的甬道两旁，周围的绿地还要比路面低下去几厘米。下雨时，屋面、道路的积水就会流向绿地，让小草“喝饱”；遇上大雨，草地吸收不了的水还会排入赛道，利用赛道循环水处理设备循环利用，也给赛道补补水。别看毗邻这么大的水面，公园还特意选种了耐旱、皮实的树种。这些树对水的要求本来就不高，但仍被安排着尽量去吸收天落水，或者接受回收的雨水。如果很长时间没下雨，室外绿地灌溉系统就将发挥作用。不过，这套系统会根据不同植物和土壤的需水要求设定编程，也算是相当“抠门”了。
　　
　　
　　吸水天斗
　　国家体育场“鸟巢”以夺人眼球的建筑结构为新北京树立一座全新地标，体育场的钢桁架互相交错，极具震撼力。如果遇到比赛下雨，硕大的“鸟巢”是不是会面临严峻的雨洪威胁呢?设计人员想出了“雨水斗”来对付这些不可预测的情况。在“鸟巢”的钢结构屋顶密布的网格中，有钢制的天沟， “雨水斗”暗藏其内。这些雨水斗具有足够的虹吸力，可以完全消除顶部漩涡，而且还带有加热部件，可以在冬季融化雨水斗周边的积雪，再顺利将水排出。雨水斗与体育场其他的雨洪利用设施组成完美排水系统，还能在收集后与市政优质中水合并，重新回用做体育场的灌溉，或是卫生间冲水，是优秀的“内部代谢通道”。
　　“水立方”以水为主题，梦幻般的蓝色外表内也安装有自己的“代谢通道”。这套虹吸式屋面雨水排水系统，可以对雨水做初期弃流、调蓄、过滤、消毒等处理工作，再进行回用。其中用悬吊管接入雨水斗的方式，让“斗”的数量不受限制，还能节省不少的雨水立管，方便而美观。
　　
　　会“喝水”的地砖
　　如果走在丰台垒球场或者奥运村的人行道上，不小心把水洒了，会发现它们不一会儿就会消失无踪，连鞋底踩在湿地面上留下的黑脚印也不见了。秘诀就在于，这里的砖会“喝水”。这些地砖外观具有天然水晶质感，表面致密、光洁度高，但是它们却来自于荒漠里的沙子。
　　新型的地砖名为“生态砂透水砖”，原料全是普通的风积沙。风积沙是沙漠中普通的沙子，同河沙、江沙相比，更加干净、颗粒更细。砂基透水砖的制作也不同于陶瓷或水泥、混凝土等，常温下就可以固结成型，不需要耗费大量的煤炭等资源来完成烧结过程，是一个节能新产品。同那些烧结的普通砖相比，这种砖可以承受几十吨的重量，即使消防车从上面开过也没有问题。和一般的透水砖通过材料内的缝隙让水渗透下去不同，它是通过特殊的添加剂破坏水的表面张力，让水在虹吸作用力下被“喝”下去的。
　　“生态砂透水砖”下渗出的水可以收集起来，用来浇花、养鱼，还能直接渗透补充地下水，形成一个大的循环系统。这不仅大大节省了水资源，同时起到过滤和净化水的作用，还能科学治沙、废物利用，实在是一举多得。
　　现在不只丰台垒球场用了这种砖，北京科技大学体育馆与奥运村办公区停车场也试用了这种砖，成为场馆收集雨洪系统绝佳的配套材料。
　　
　　
　　“魔力”景观花房
　　奥运村里有一处景观花房，为入住的运动员提供超天然的优美环境。景观花房与污水处理本来是两个分别设立、功能独立的系统，但是这里却合二为一了，魔力就在于生物水处理技术。这个技术用的是水体自净的原理，让动植物的食物链组成水体生态平衡系统。收集来的生活污水在这个由鲜花、绿叶、食菌生物组成的污水处理系统得到过滤和净化，运行过程中不需添加化学药物，也不会造成对水体的二次污染；污物在系统内得到生化分解，不费人工力量，而且既无噪音也无异味，无形间就还污水以洁净，每天 能够供景观水量300多吨。在景观花房中，有着透明的阳光板，放置着观赏性水处理动植物和各色花卉。处理过的水还可以用于绿化、洗车和道路喷洒，把科技、人文、绿色集于一身。魔力释放，让循环经济、现代科技的魅力大放光彩。
　　
　　草坪也智能
　　为曲棍球比赛兴建的场馆深隐于森林公园的郁郁绿色内，平整柔软的草坪中蕴藏的科技力量不容小觑。如果我们能看到草坪的横切面，会惊讶地发现简单的草地里面竟然设有5层铺面，这就是用二灰土、粗沥青、中沥青、草坪吸震层、人工草坪组成的五层铺设法。首先是草坪基层，向下分别是渗水层和保水层，最后是土质层。渗水层和保水层的厚度被合理地安排好，连细部的融合点及掺料的问题都做得细致周到，让渗水层渗下来的水经过保水层时能被留住，以保证草坪层的湿润，又可以让多余的水渗下去，控制含水量。这样，就能符合国际曲联GLOBAL级(最高级)对球场的渗水、保水性能，球的反弹性能，场地的脚底摩擦力，球的滚动性能以及滚动偏向等多方面的明确要求。经过周密铺设的草坪，在场地洒水35分钟后，表面能够均匀地保留3毫米的水量，且任何一处水量都不少于2毫米，成为我国现在最高水平的曲棍球场地。另外，场馆还有备用措施，比如在赛场周边都有排水沟和喷洒系统。即使草坪本身出现问题，如保水过分致使水分过大时，就可以通过排水系统将多余水分排出；而当水分不足时，ⅢⅡ可以使用喷洒系统来对草坪进行补水。补水的来源首先会用处理后的中水，既节约能源，又能保证草坪的实用性，让草坪也“智能”起来。
　　
　　
　　绿色密码之光电奇能
　　
　　石油、煤炭和天然气等化石能源曾经创造了灿烂的现代文明，而近年来却出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少而价格不断攀升以外，使用产生的二氧化碳气体成为全球变暖的罪魁祸首，废弃物更成了给环境造成污染的祸源，而核能又会带来辐射。为了确保“绿色”的北京奥运生机盎然，科技人员利用多种法宝，将可再生能源引入场馆，化天然为动力，让场馆充分用上了先进的节能科技。法宝之一，就是太阳能。
　　
　　太阳也放电
　　国家体育馆是奥运会三太主场馆之一，行云流水般的建筑曲线凸显着这里的人文内涵，屋面的外观是由铝镁锰合金板和玻璃带形采光窗组成的阶梯弧面超大空间的壳体，在晶莹剔透的玻璃幕墙中，编辑有独特的光电密码：南面玻璃幕墙上镶嵌着24块双面玻璃太阳能电池，被称为“会发电的玻璃幕墙”。常规的太阳能电池一面是玻璃，一面是无机材料，光线无法穿透。为让光伏系统与建筑一体化，设计人员专门为国家体育馆定制了双玻型光伏组件，直接替代了部分玻璃，达到既透光又发电的功效。
　　只有发电的幕墙还不足以显示太阳的威力，体育馆“埋伏”着巨大的发电方阵――100千瓦并网光伏发电系统。这组方阵聚集的太阳能电池组件共有1100余块，形成几道壮观的带状阵列，将吸收到的太阳辐射能由专线统一输送到地下一层太阳能发电控制室，经过处理转换为电能，再经过专用设备并网输送到低压配电系统，还能为建筑物遮阳、采光、挡雨并维护结构功能。巨型的电池阵，不仅让场馆有了电力保证，还给地下车库与广场提供照明电力，避开白天电网的用电高峰。巨大的发电方阵与雄伟的建筑外观融为一体，直观地向公众展示了太阳能光电利用技术。
　　会发电的太阳能电池阵可不独国家体育馆有，好几个场馆都安上了太阳能并网光伏发电系统，利用太阳能制造电力。丰台垒球场安有200平方米左右的太阳能电池阵列，年发电量可达19000度，无需架设输电线路即可就地供电，还能对奥运场馆日常管理费用形成自我积累。朝阳公园的沙滩排球场也使用了太阳能光伏追日发电系统，可以远程遥控，二维旋转，随着太阳的方向旋转跟踪，发电功率比一般的太阳能系统提高了35％以上。奥林匹克中心区的地面出入口屋顶也应用着我国自主知识产权的低成本柔性铜铟硫(CuIns2)薄膜太阳能电池板及太阳能光伏发电并网系统，为奥运场馆提供无限光能。
　　太阳能发电方阵给场馆带来强力的电能支援，还有一些“不起眼”的地方也在默默为赛事发挥着能量，比如太阳能高杆灯。丰台垒球场的功能用房附近的甬路两旁，竖立着几对高杆灯，和其他路灯不同，灯的顶端站着一块蓝色的电池板。它的全名叫做太阳能半导体照明高杆灯，这种灯内部安置有照明时续控制器，可以依据环境亮度的变化，按照预设值自动调节光源工作时间，光线阴暗不同，亮灯的时间也就不同。相同的亮度下，蓄电池损耗的容量会大大减少，光源寿命成倍增长，既安装简便，又节能无空耗。这样的“太阳灯”，在北京科技大学体育馆、顺义奥林匹克水上公园都能看见。
　　
　　分享天然光
　　如果在北京科技大学体育馆附近的高楼上向下俯瞰，会惊奇于体育馆的屋顶上面无数个白色的圆泡，夜晚它们会如玉盘上的珍珠照亮静谧的场馆。这些联通着使北科大体育馆的照明真正“牛”起来的秘密武器――光导管。
　　
　　北京科技大学体育馆是奥运会的柔道、跆拳道比赛场馆。为这个建筑面积达24000多平方米的场馆提供照明需要大量的电能，因此设计时没少动脑筋。从采光效果来说，平面天窗如波形天窗等普通的天窗采光是常用的采光设计，可是北科大体育场馆上方的支架很多，钢铁部件牢牢顶起了体育馆脊梁的同时，也在体育馆的上方形成了一面错落有致的钢铁支架，这样普通的天窗就会使这些钢铁杆件完全暴露在观众的视野中，影响采光效果。另外，从建筑美学的角度考虑，北科大场馆的外形中规中矩、典雅大方，颇有古典主义的设计风格，馆内设施和功能房的设计浑然一体，如果在场馆的中心区域出现呈交织状的大面积的钢铁景观，和整体的建筑风格也不尽相符，所以设计师们想到了光导管技术。光导管的设计原理是用采光罩将采集来的自然光透过漫射器，均匀地照射到场馆内部。经过设计人员测试，光导管向上延伸7米，通过采光材料使光不断折射，光线就会直接射入室内，白天不用开灯就可以进行比赛，而且这种绿色采光技术虽然先进，但成本并不高。设计人员还特意做了屋面防水层，保证光导管和屋面之间无缝隙，达到完全防水。
　　北科大体育馆中安有148个直径为530毫米的光导管(折射率为99.7％)，为了满足长距离导人太阳光和高大空间照明的要求，还采用了新开发的采光罩和漫射器。采光罩的外形，与家用的圆形灯罩相似，铺设于体育馆的顶部。它可保证阳光均匀地射向室内，看上去明亮而不刺眼。在阳光比较好的情况下，它采集的光线能满足体育训练的要求，基本可以不开灯或者少开灯。由于光导管是密闭的，不需要太多维护，可以有效地节省维护费用。白天，光导管采集光源照亮室内，晚上则可以将室内的灯光通过屋顶的采光罩传出，起到美化夜景的效果，让科大体育馆日间采光实现“零耗能”。
　　天然光是取之不尽的绿色能源，光导管的好处可不限于北科大体育馆中。奥林匹克公园中心区地下藏有大面积的建筑群――地下车库、地下商业和地下交通联系通道等工程，光导管在这里也发挥了大作用。系统主要由集光器、导光管和漫射器三部分组成。导光管把收集的太阳光传送到地下或无窗建筑的室内。从性价比上来看，金属反射式导光管有着独特的优势，通过与人工照明的有机结合，导光管带给地下空间一片光明的环境，让置身其中的人享受到如同室外的自然光源。
　　
　　太阳的温度
　　历数起来，奥运场馆利用太阳能最多的还是它带来的强大热量。已经走入千家万户的太阳能热水系统也会为前来参赛的运动员带来温暖的沐浴感受。许多场馆，如北京射击馆、老山自行车馆都在功能用房上安置了太阳能集热管。而运动员之家“奥运村”就更是其中的佼佼者。
　　到了2008年8月份，奥运村将会是约16800名运动员的“临时家庭”，这里有着最先进的居住环境，还设有屋顶花园供运动员休憩。太阳能热水系统就隐身其中，和花园及花架构件浑然结为一体。太阳能热水系统总共有6000平方米，对集热传热、换热升温、储热杀菌、热源备份、保温保量、余热利用、自动控制等环节进行了综合考虑。系统采用真空直流热管间接循环利用太阳能的方式，具有系统独立、出水温度稳定、赛时及赛后保障性好、便于计量收费等优点，工程规模和技术先进程度达到了国际领先水平，是历届奥运会之最。系统能够每年节约电力近550万度、减少二氧化碳排放700吨，粉尘200吨。奥运会后，这个热水系统还可以满足全区近2000户居民的生活热水需求，让大家尽情享受灿烂阳光送来的实惠与洁净。