0 引言

　　北京2022年冬奥会和冬残奥会是由北京市携手张家口市作为主办城市，根据冬奥会和冬残奥会项目设置(冬奥会设7个大项、109个小项，冬残奥会设6个大项、78个小项),冬残奥会共用冬奥设施。为满足上述项目设置要求，结合两地场地自然情况，设立两地3个赛区，分别为北京赛区、延庆赛区、张家口赛区^[1]。张家口赛区安排单板滑雪和自由式滑雪场地、大跳台和冬季两项、北欧两项的场地。除竞赛场馆外，3个赛区各自设置奥运村、媒体转播等非竞赛场馆。清华大学建筑设计研究院有限公司作为张家口赛区的主要设计牵头单位，承担了张家口赛区竞赛场馆和非竞赛场馆的主要设计工作。

　　作为雪上竞赛场馆，一个显著的特殊性是除永久设施外，赛前需要搭建大量的临时设施，甚至除雪道外，主体的设施都是临时设施，包括裁判房、打蜡房、VIP用房、媒体设施等。因为不同赛事对场地的要求不一样，比如2021年的云顶滑雪公园世锦赛的设施和2022年冬奥会的附属设施的内容和规模就相差很大，所以场地设施对多种赛事需要具有适应性和灵活性，必须预留搭建临时设施的场地和可能性，要考虑好永久设施和临时设施的结合。

　　装配式临时建筑能够很好地服务于雪上体育赛事临时性的需求，同时具备在没有比赛时的转换功能，能够很方便地运用到各种不同的场景，还可以快速组装，到现场直接安装落地，马上投入使用，缩短工期的同时避免了环境、噪声等污染，因此在张家口赛区得到了广泛的应用。以云顶滑雪公园为例，该公园是北京2022年冬奥会的单板自由式滑雪场馆，位于张家口赛区的现有滑雪场密苑云顶乐园内。该场馆中，服务于赛事运行的业务领域达到34个，室内功能空间需求则超过25 000 m²,而现有可用的永久性设施仅有距核心场地约600 m的小型度假酒店^[2],提供包括雪具大厅在内的约3 200 m²功能空间，剩余约22 000 m²为临时建筑^[3]。

　　2022冬奥会是我国首次在重点赛事上使用临时设施进行集成服务，有诸多便利，同时也有很多技术难题，其中保暖就是设计团队面临的一个最为重要的问题。本文从张家口装配式临时建筑出发，探讨装配式临时设施集成服务下的暖通空调设计及对前后端专业的配合。

　　1 工程概况

　　张家口赛区主要有4个竞赛场馆和4个非竞赛场馆，如表1所示^[1]。

　　表1 张家口赛区主要场馆及功能

　　本届冬奥会雪上场馆中，临时建筑总面积大，覆盖功能类型广，具体情况如表2所示。

　　表2 张家口赛区装配式临时建筑的规模和主要室内功能 

　　注：张家口山地新闻中心区域未设置专用临时建筑。

　　2 装配式临时建筑的特点

　　根据暖通空调设计的需求，本文主要讨论提供封闭或半封闭取暖空间的装配式临时建筑。常见的装配式临时建筑包括集装箱改制房、板房、篷房和箱式房。封闭取暖空间装配式临时建筑主要有3种类型：集装箱房、板房和箱式房。

　　集装箱因具有国际通用的尺寸标准和抵抗长途运输的结构强度，预装配和模块化的程度极高，可循环使用的年限也在10 a以上。在场馆规划初期考虑临时建筑类型时，废旧集装箱往往是体现可持续利用的首选。然而在奥运会这类短时间内需要大量建设的实际情况下，数量及质量的不确定性和整体运输吊装的弱装卸性能反而大大降低了集装箱的可利用性，仅适用于相对独立的模块化个体，例如小型库房、改制卫生间模块等^[3]。

　　板房指在普通钢结构或轻钢结构基础上，以便于装拆的模数化板材为围护结构搭建的临时房屋。板房的可装卸性较强，但模块化预制程度不高，较适用于依据场地和空间需求定制的临时空间，尤其是空间尺寸不一、难以归拢到统一模块的空间^[3]。

　　箱式房是介于集装箱和板房之间、利用集装箱模块化结构原理设计的、具备类似于板房的可装卸性能、利于大量运输和现场拼装的临时房屋。箱式房可在小型空间及其组合的适用性上替代集装箱和板房，而对于大空间，也可通过一定程度的结构改造实现^[3]。

　　半封闭取暖空间装配式临时建筑在张家口赛区主要为篷房。

　　篷房与板房结构上类似，而围护结构则以篷布为主。篷房拆装快捷，在历届奥运会的临时建筑中占有较高的比例，常用于较大跨度或半开敞的空间，如休息厅、餐厅、安检大棚等。但篷房的外围护结构在恶劣天气条件下不论舒适性还是耐久性均不如封闭式^[3]。

　　3 临时建筑室内环境设计特殊要求

　　北京奥组委针对临时设施提供了《北京2022冬奥会和冬残奥会临时设施技术标准》(以下简称《技术标准》),该标准对临时供暖提出了一些具体的技术要求。《技术标准》将临时建筑室内温度需求根据功能分为3类，Ⅰ类室内温度18 ℃及以上，Ⅱ类室内温度10 ℃及以上，Ⅲ类为0～10 ℃。冬奥组委各业务口根据《技术标准》在设计阶段将其用房的温度需求等级提供给设计院，设计院据此完成临时建筑的供暖系统设计。

　　雪上场馆临时建筑的功能覆盖面广泛而全面，其中不乏大量对通风有特殊要求的空间。与常规公共建筑相同的有卫生间、药品库房、垃圾间及厨房等，可按一般公共建筑设置通风。冬奥雪上场馆特有的打蜡房，体育部要求为其设置通风。据了解，打蜡过程中将产生一定量的有毒气体，但现行标准中没有打蜡房的通风设计要求。考虑到打蜡过程产生有毒气体的时间较短，为避免通风加热能耗过高，本次设计中打蜡房按照换气次数6 h^-1设计通风系统。

　　4 临时建筑围护结构热工性能要求

　　本次临时建筑从围护结构热工性能形式上来讲主要分为2种：一种为箱式房、板房等平屋面建筑，其外墙及屋面均可采用硬质结构，地面也可实现保温，且建筑整体性较好，渗风少；另一种为篷房，一般为坡屋面，内部无柱空间大、空间高度较高，但屋面以软质材料为主，保温、防风性能较差。

　　该项目临时建筑实施过程中，按照现行节能规范对箱式房和篷房的外围护结构热工性能都提出了要求，见表3。现有的箱式房产品基本可满足此要求，而篷房则需要加强整体热工性能。因此，本次实施的有供暖需求的篷房，外墙部分使用夹保温材料的硬质材料替代一般的软质材料，坡屋顶部分在双层篷布中间增加玻璃棉等保温材料，并且要求在周边地面增加挤塑聚苯板保温，虽无法避免搭接处渗风等问题，但本次篷房的热工性能较一般夏季使用的篷房，已有极大提高。

　　表3 张家口赛区装配式临时建筑外围护结构做法及热工性能

　　5 临时建筑供暖负荷及电力供应需求

　　《技术标准》中冬奥组委建议的临时建筑供暖方式为电加热空调、电加热地板或墙板。并且针对3类室内温度需求，提出了针对性的能耗限值，如表4所示。

　　表4 《技术标准》规定的张家口赛区装配式临时建筑的供暖能耗限值

　　W/m²

　　表5列出了张家口赛区装配式临时建筑典型布局房间的负荷计算情况。

　　根据上述负荷计算与《技术标准》电量限制对比可知，在张家口地区无法使用常规热泵技术的前提下，电制热方式供暖所需电量超出《技术标准》能耗限值，对于有通风需求的空间，甚至可能超出该指标数倍。实际设计过程中，厨房补风预热加热量也很大。常规设计中暖通专业很少会有如此大的电量需求，该项目前期根据《技术标准》及常规项目经验预留的电量无法满足实际需求，后续更改对电气专业设计及电力供应部门设计方案产生较大影响，建议后续以电力做热源的项目引以为戒，加强前期测算和专业协调。

　　表5 张家口赛区装配式临时建筑的典型空间供暖空调负荷计算结果 

　　W/m²

　　6 临时建筑对供暖通风末端形式的特殊要求

　　与永久建筑相同，因张家口赛区赛时室外最低温度低于一般热泵产品运行要求，热泵式供热系统在极低温时可能无法正常启动，所以热源形式采用电直接加热式供暖。

　　在2021年测试赛中，参考常规永久建筑设计理念，云顶滑雪公园的临时建筑中设计了加热电缆地面辐射供暖系统，并在部分面积较大的临时建筑中设置了带有排风热回收的新风系统。但测试赛期间，业主及施工方反馈，由于打包箱式房采用装配式建造，现有地面层做法成熟，加热电缆地面辐射供暖系统难以敷设，无法回收。而且，打包箱式房成品室内净高仅有约2.7 m, 新风管道又无法隐蔽，对净高、视线影响较大。

　　吸取测试赛的经验，在2022冬奥会期间，云顶滑雪公园的临时建筑末端改为使用吊顶电热辐射器的方式(见图1),据业主反馈，该末端方式加热速度快、人体舒适度高且安装简单、赛后易回收。打包箱式房区域避免了大进深的房间，取消了新风系统。古杨树赛区的临时建筑考虑到经济性问题，最终采用了电散热器作为主要的供暖方式(见图2),相较于吊顶电热辐射器形式，电散热器舒适性略低，但其即插即用，布置更为灵活。

　　图1 云顶滑雪公园临时 建筑吊顶电热辐射器   

　　图2 古杨树赛区临时 建筑电散热器   

　　对于排风系统，也有与新风系统相同的问题，水平管段对建筑功能影响较大。在必须设置排风的房间中，最终选择侧壁式排气扇(见图3、4)。侧壁式换气扇在安装时，需做好密封等工作，减少因其安装导致的热桥、渗风甚至漏水。换气扇选型时，也可考虑自带密封装置的设备，最大限度减少开洞造成的影响。

　　图3 侧壁式换气扇(室内)   

　　图4 侧壁式换气扇(室外)   

　　由于篷房进深较大，而篷房中部屋脊较高，强度较低，在内部设置吊顶式管道或设备时，应尽早给结构专业提资，校核结构强度。

　　7 结语

　　2022年北京冬奥会在申办竞标书中做出承诺：利用大量的装配式临时建筑满足奥运会为期两周的使用需求，尽量精简永久建筑的建设量^[4],实际办赛中也圆满地完成了这项任务。装配式临时建筑在冬奥会与冬残奥会中解决了大量竞赛、观众和转播等用房的需求，减少永久建筑的需求量，赛后还可回收利用，大大降低了冬奥场馆全寿命周期的碳排放。

　　崇礼片区冬奥场馆以绿色电力作为热源，对装配式临时建筑的暖通空调系统、配电系统提出了更高要求，暖通专业易安装、易回收成为选择末端形式的重要影响因素，电气容量对于多专业协调、多单位配合的设计模式提出了考验。

　　通过冬奥会设计、建造、比赛运维全流程周期，设计团队在复杂、大体量、大数量、多单位的临时建筑设计中克服了种种困难，保障了“创新、协调、绿色、开放、共享”的2022冬奥会和冬残奥会在张家口赛区的成功举办。装配式临时建筑发挥了巨大作用。

　　本文引用格式：刘加根，李敏，张菁华，等．冬奥会张家口赛区装配式临时建筑暖通空调设计［Ｊ］．暖通空调，2022,52（6）：123-126,140．