冬季奥林匹克运动会(简称冬奥会)是世界规模最大的冬季综合性运动会。作为世界影响力最大的国际赛事之一，经过近百年发展，冬奥会对促进世界冰雪项目普及与发展产生了深远的影响，同时也给举办城市带来了显著的经济、环境及社会效益，促进了举办城市及国家的可持续发展。

　　1 冬奥会概况

　　自1924年法国夏蒙尼举办第1届冬奥会起，冬奥会每4年举办一届。最初，冬奥会与夏奥会合办，由1个国家举办，但由于赛事受季节影响的原因，同一届奥运会的赛事周期可长达5个月，给举办城市或地区带来了巨大的人力、物力方面压力。因此，1986年国际奥委会决定将冬奥会和夏奥会从1994年起分开，每两年间隔举办^[1,2]。截至2022年，冬奥会已举办了24届，其中由于第二次世界大战爆发，有2届奥运会被取消。

　　奥运会比赛项目是奥林匹克运动的重要组成部分。2020年7月生效的《奥林匹克宪章》中规定，只有在冰上或雪上进行的比赛项目才能被列入冬奥会比赛项目^[3]。冬奥会比赛项目是由国际单项体育联合会负责管理、国际奥委会最终确定的。目前，列入冬奥会的国际单项体育联合会共有7个，负责冬奥会3个冰上和4个雪上比赛项目。冬奥会国际单项体育联合会名单见表1。

　　冬奥会比赛项目分为大项、分项和小项3个类别，1个大项由1个国际单项体育联合会负责，分项是大项的分支，包含1个或多个小项，且1个小项原则上产生1块金牌。2022年北京冬奥会设有滑冰、冰球、冰壶、滑雪、冬季两项等7个大项，速度滑冰、短道速滑、花样滑冰、冰球、冰壶、高山滑雪、越野滑雪、自由式滑雪、跳台滑雪、单板滑雪、雪橇、雪车、北欧两项等15个分项及109个小项，共产生109块金牌^[4]。

　　表1 冬奥会国际单项体育联合会

　　 

联合会名称(缩写)	成立年份	比赛项目
国际滑冰联盟(ISU)	1892	冰上
国际冰球联合会(IIHF)	1908	冰上
世界冰壶联合会(WCF)	1966	冰上
国际滑雪联合会(FIS)	1924	雪上
国际雪车联合会(FIBT)	1923	雪上
国际雪橇联合会(FIL)	1957	雪上
国际冬季两项联盟(IBU)	1993	雪上

　　 

　　 

　　 

　　冬奥会场馆是冬奥会的重要基础设施之一，属建筑类型的一个分支，受到了国际社会的高度重视，对举办城市的环境与社会可持续发展也产生了重大影响。近7届冬奥会速度滑冰馆主要建筑信息^[5]见表2。

　　表2 冬奥会速度滑冰馆

　　 

届次	年份	地点	名称	观众席/座
18	1998	日本长野	M-Wave体育馆	10 000
19	2002	美国盐湖城	犹他奥林匹克椭圆形体育馆	6 500
20	2006	意大利都灵	奥沃尔-林格托体育馆	8 500
21	2010	加拿大温哥华	里士满奥林匹克馆	8 000
22	2014	俄罗斯索契	阿德列尔竞技场	8 000
23	2018	韩国平昌	江陵速滑馆	8 000
24	2022	中国北京	国家速滑馆	12 000

　　 

　　 

　　 

　　2 冬奥会可持续发展演化

　　全球变暖及环境恶化是奥林匹克运动所面对的最大问题之一，也是奥林匹克运动应对世界可持续发展问题的重要因素之一。“可持续发展”一词源于生态学，1980年正式出现于国际自然保护同盟制定《世界自然保护大纲》中，后被广泛应用于经济学与社会学等领域。1987年联合国世界环境与发展委员会发布《我们共同的未来》中，正式提出了“可持续发展”的概念与模式，并呼吁世界各国将可持续发展纳入其发展目标^[6];1992年联合国环境与发展大会通过了《21世纪议程》,世界各国开始普遍接受了可持续发展理念和行动指南^[7];2015年联合国可持续发展峰会通过了《2030年可持续发展议程》,在应对世界经济、社会及环境3个可持续性发展方面，提出了17项可持续发展目标^[8]。

　　根据国际社会可持续发展历史背景，结合奥林匹克运动可持续发展历程，依据冬奥会可持续发展重大事件，本文将冬奥会可持续发展历程分为探索阶段(1972—1990年)、起始阶段(1990—2000年)及成长阶段(2000年后)。

　　2.1 探索阶段

　　探索阶段是国际社会开始重视全球环境问题的重要时期。1972年联合国人类环境会议首次发布了《人类环境宣言》;1985年各国政府缔结了《维也纳公约》,1987年签署了《蒙特利尔议定书》,旨在通过控制对臭氧层有破坏作用的物质生产与消费，以保护人类生存的大气臭氧层。这阶段举办了5届冬奥会，分别是第11届日本札幌(1972年)、第12届奥地利因斯布鲁克(1976年)、第13届美国普莱西德湖(1980年)、第14届南斯拉夫萨拉热窝(1984年)及第15届加拿大卡尔加里(1988年)冬奥会。

　　第11届冬奥会，通过不破坏自然地理形态、保持景观和谐美观以及改善供热、市政基础设施等措施，首次将环境影响纳入到冬奥会中。第15届冬奥会，速滑比赛首次在室内冰场——奥林匹克滑冰馆举行，越野滑雪和冬季两项滑雪比赛场地——坎莫尔越野滑雪中心首次使用人工造雪机^[9],这不仅是冬奥会历史上首次解决了冰、雪需求的难题，减少了气候环境变化对赛事的不利影响，也是冬奥会历史上的重大事件，标志着冬奥会的冰上比赛项目开始由室外转向了室内。这阶段针对冬奥会所带来的环境可持续发展问题，举办城市自发地进行了初步探索，采取了一些针对性的环境保护措施，但对可持续发展理念，冬奥会及举办城市尚未形成完整、清晰的认识，且主要停留在应对气候环境变化所带来的问题上。

　　2.2 起始阶段

　　围绕国际社会可持续发展这一主题，国际奥委会在《奥林匹克宪章》修订中，1991年首次增加了环境保护条款，这标志着冬奥会可持续发展开始进入了正轨；1994年及1996年则分别明确了将可持续发展作为其基本原则及发展任务。1999年国际奥委会发布了《奥林匹克运动21世纪议程》,正式将可持续发展作为奥林匹克运动责任，制定了奥林匹克运动在可持续发展方面的行动计划，为未来奥林匹克运动可持续发展走向成熟奠定了基础。这阶段举办了3届冬奥会，分别是第16届法国阿尔贝维尔(1992年)、第17届挪威利勒哈默尔(1994年)及第18届日本长野(1998年)冬奥会。

　　第17届冬奥会，首次将环境保护纳入到冬奥会的筹备、举办及赛后全过程中，开启了以运动、文化加环境的奥林匹克运动新篇章；同时因在环境保护方面执行了极为严格的标准，本届冬奥会也被认为是冬奥会环境保护的最佳模式，是冬奥会历史上首个“绿色运动会”^[10],成为了冬奥会成功与否的重要评价标准，推动了国际奥委会环境保护规划的全球化实施。尽管此阶段冬奥会可持续发展体系己逐渐形成，但在与人及社会等方面的可持续发展联系不足，实施中缺乏整体性，还需要进一步完善。

　　2.3 成长阶段

　　成长阶段是冬奥会可持续发展的关键时期。这个时期国际奥委会更加关注人、城市、社会与环境的可持续发展问题，从整体性原则出发制定了全面、系统的指导方针。2013年修订《奥林匹克宪章》中，修改了可持续发展内容；2014年发布《奥林匹克2020议程》中，强调了“将可持续性融入奥运会的各个方面”等内容^[11];2021年发布《奥林匹克2020+5议程》中，将可持续发展进行了扩展与深化，使奥林匹克运动进入了纵深改革与精准实施阶段^[12]。至此，冬奥会可持续发展已扩展到了人、城市、环境、社会与经济等各个方面，实施的路径也更加多元化，并逐步形成了完整的冬奥会可持续发展体系。截至2022年，冬奥会已举办了6届，分别是第19届美国盐湖城(2002年)、第20届意大利都灵(2006年)、第21届加拿大温哥华(2010年)、第22届俄罗斯索契(2014年)、第23届韩国平昌(2018年)及第24届中国北京(2022年)冬奥会。

　　第19届冬奥会，首次将可持续发展规划纳入到申办报告中，提出了“零废弃、零排放、环境和安全零容忍”目标，充分利用了现有体育场馆，仅建设了3个新场馆，以减少冬奥会的碳排放量。第21届冬奥会是冬奥历史上首个“可持续发展的冬奥会”^[13],它将控制二氧化碳“零排放”作为其核心理念，推出了“零排放”管理计划；同时场馆建设均按照LEED绿色建筑标准中银级以上要求严格执行，首次全面执行了绿色建筑标准，其中奥运村获得了铂金奖及绿色环保建筑金奖，被评定为全球最绿色、最可持续发展的社区。第23届冬奥会，将可持续发展理念融入到冬奥会全过程中，涉及到减少规划对环境破坏、可持续场馆建设、可再生能源利用、环境友好型技术应用及碳和废弃物管理等方面，其中场馆建设方面，充分利用自然光、太阳能及地热能等绿色建筑技术，由风力发电提供全部清洁能源，并对建筑室内空气质量、能耗进行监控管理，依据建筑节能指标进行评价，以减少建筑碳排放量；可持续性管理体系方面，冬奥会历史上首次通过了《活动可持续性管理体系》(ISO20121)认证，将冬奥会可持续发展推向了“新境界”^[14]。

　　从冬奥会可持续发展历程中可以看出，通过举办城市的既有体育场馆改建、场馆赛后用途及运营的合理规划等措施，可有效地减少赛后场馆闲置所带来的资源浪费等影响，这对举办城市“冬奥遗产”有着重要影响。另外，在场馆选址、建设及运维全过程中，秉承着对环境污染及资源浪费减少到最低的可持续发展理念，通过生态环境规划、被动式建筑设计、可再生能源利用等措施，可大幅度减少冬奥会场馆碳排放量，以实现冬奥会可持续发展。

　　3 北京冬奥会可持续发展实践

　　3.1 目标及主要措施

　　在国际社会及冬奥会可持续发展背景下，北京冬奥组委遵循“绿色办奥、共享办奥、开放办奥、廉洁办奥”四大理念，2016年、2017年及2020年先后发布了《北京2022年冬奥会和残奥会可持续性政策》《北京2022年冬奥会和残奥会场馆与基础设施可持续性指南》(以下简称《可持续性指南》)及《北京2022年冬奥会和冬残奥会可持续性计划》3个指导性文件^[15,16],其中《可持续性指南》涵盖了冬奥会场馆的规划设计、建造、赛时运营及赛后利用全过程，涉及赛区可持续、环境可持续、建筑可持续及社会与经济可持续四方面内容，是《奥林匹克2020议程》在北京冬奥会实践的重要指导性文件。

　　为实现北京冬奥会可持续发展目标“通过把可持续性融入北京冬奥会筹办各个方面，努力实现环境正影响、区域新发展和生活更美好，创造奥运会和地区可持续发展的新典范”,场馆建设中，坚持了生态优先、资源节约、环境友好的可持续发展原则，优先利用可再生能源，加强了源头管控和污染治理，改善了场馆所在区域生态环境，同时实施了冬奥会全过程可持续性管理。暖通空调方面主要措施有：

　　1) 充分考虑城市现有条件，对场馆电力、热力等能源与资源需求进行评估和相符性判定，并考虑当地冬奥会遗产需求，制定可持续性管理计划；

　　2) 充分利用现有场馆和设施，建设绿色场馆，新建场馆全部通过绿色建筑标准三星级认证，既有场馆通过绿色建筑标准二星级认证，并建设超低能耗示范工程；

　　3) 冬奥村优先采用高性能保温与门窗、户式新风机组及可再生能源利用等超低能耗建筑技术；

　　4) 提高冰场制冷系统能效，充分利用其余热；制冷剂使用符合《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》及国家有关规定，并开展二氧化碳制冷系统应用示范；

　　5) 因地制宜，充分利用地热、余热等资源，清洁能源使用率达到100%;

　　6) 建立能耗及碳排放总量控制和可视化监测平台，有效控制场馆碳排放量，实现“碳中和”目标。

　　3.2 场馆规划设计

　　场馆规划设计中，主要结合场馆赛时使用及赛后利用需求，按照超低能耗及绿色建筑要求进行性能化设计，采取的主要措施有：通过提升建筑围护结构热工性能、利用自然通风及天然采光等节能措施，最大幅度地降低建筑冷热负荷需求；选用能效等级高的设备，如能效等级二级以上的冷热源设备，以提高供暖空调系统能效；通过空调机组设置静电式空气净化等装置，确保场馆赛时室内空气PM2.5日平均质量浓度小于等于35 μg/m³等。

　　冬奥会场馆设计中，国家速滑馆、主媒体中心、五棵松冰上运动中心、北京冬奥村4个新建场馆通过了绿色建筑三星级标准认证，国家游泳中心、国家体育馆、首体场馆3个改造场馆通过了绿色建筑二星级标准认证，各场馆绿色建筑认证见表3;五棵松冰上运动中心、北京冬奥村综合医疗诊所2个项目通过了超低能耗示范工程验收。

　　表3 北京赛区场馆绿色建筑认证

　　 

场馆名称	建设类型	绿建等级	评价标准
国家速滑馆	新建	三星级	DB11/T 825—2015
五棵松冰上运动中心	新建	三星级	《绿色建筑评价
北京冬奥村	新建	三星级	标准》
主媒体中心	新建	三星级
国家游泳中心	改建	二星级	GB/T 51141—2015
国家体育馆	改建	二星级	《既有建筑绿色
首体场馆	改建	二星级	改造评价标准》

　　 

　　 

　　 

　　国家速滑馆、首都体育馆、首体短道速滑训练馆及五棵松冰上运动中心4个场馆冰场，冬奥会历史上首次采用了二氧化碳跨临界直接制冰技术，实现了冰场制冷技术的重大突破。北京赛区场馆冰场用制冷剂及载冷剂见表4。

　　表4 北京赛区冰场

　　 

场馆名称	冰场数量/块	建设类型	制冷剂	载冷剂
国家速滑馆	1	新建(永久)	CO2	CO2
国家体育馆	2	新建(永久)	R449A	乙二醇溶液
国家游泳中心	1	新建(可转换)	R449A	乙二醇溶液
首都体育馆	1	新建(永久)	CO2	CO2
首体短道速滑馆	1	新建(永久)	CO2	CO2
五棵松体育中心	1	改建(永久)	R449A	乙二醇溶液
五棵松冰上运动中心	2	新建(永久)	CO2	CO2

　　 

　　 

　　 

　　4 超低能耗建筑

　　4.1 冰场室内设计参数

　　北京赛区设有25个场馆，分别为6个竞赛场馆、3个训练场馆及16个非竞赛场馆，主要场馆信息见图1～6及表5。

　　

　　图1 国家速滑馆   

　　 

　　

　　图2 五棵松冰上运动中心   

　　 

　　

　　图3 国家游泳中心   

　　 

　　冬奥会场馆冰场对冰面温度、厚度、风速及室内环境有严格的技术要求。根据冬奥会国际单项体育联合会技术要求及调研，冬奥会速度滑冰、花样滑冰、冰壶及冰球的冰场室内设计参数见表6。

　　

　　图4 国家体育馆   

　　 

　　

　　图5 首体场馆   

　　 

　　

　　图6 主媒体中心   

　　 

　　表5 北京赛区主要场馆

　　 

名称	建设类型	赛时功能	赛后利用	观众席/座
国家速滑馆	新建	速度滑冰	体育赛事、展览等	12 000
五棵松冰上运动中心	新建	冰球	体育赛事等	18 000
北京冬奥村	新建	运动员公寓	人才公寓
主媒体中心	新建	国际广播和主新闻中心	会议、展览等
国家游泳中心	改建	冰壶	体育赛事、商业等	4 500
国家体育馆	改建	冰球	体育赛事、展览等	17 400
首体场馆	改建	短道速滑、花样滑冰	综合性场馆	18 000

　　 

　　 

　　 

　　表6 冰场室内设计参数

　　 

冰场功能	室内温度/℃		室内相对湿度/%		冰层厚度/mm	冰面风速/(m/s)	冰面温度/℃
	H①=1.5 m	H>1.5 m	H=1.5 m	H>1.5 m
短道速滑	12～16	16	35～40	35	30～50	≤0.2	-9～-7
花样滑冰	12～16	16	35～40	35	40～50	≤0.2	-5～-3
冰壶	10		-4 ℃②		40～50	≤0.2	-9～-8
冰球	6	10～15	70	50	40～60	≤0.2	-7～-5
速度滑冰		16		40	40～50	≤0.2	-10.5～-6

　　 

　　① H为距地面高度。② 露点温度。

　　 

　　4.2 超低能耗建筑

　　五棵松冰上运动中心作为冬奥会冰球比赛热身及训练馆，共设有两块30 m×60 m标准冰场，分别为标准比赛冰球场和标准训练场。目前，项目已通过绿色建筑标准三星级认证及北京市超低能耗示范项目验收，是北京冬奥会首个超低能耗建筑场馆，实现了超低能耗建筑在冬奥会建筑节能方面的新突破。项目主要技术措施及指标如下：

　　1) 被动式建筑设计方面，主要措施有：

　　通过简洁大方的体形优化，建筑体形系数减小到0.1;经建筑布局及流线优化，有效地改善了建筑地上及地下主要功能房间天然采光效果，地上主要功能房间采光满足率达到了81.8%;采用高性能围护结构，玻璃幕墙传热系数为0.9 W/(m²·K),并进行了关键节点热桥及气密性专项设计等。通过以上被动式建筑设计措施，建筑冷热负荷需求大幅度降低，建筑本体节能率达到了37%。

　　2) 建筑能源利用方面，主要措施有：

　　通过选用高效冷水机组、变频水泵等节能措施，空调系统节能率达到了55.3%;冰场制冷系统采用CO₂直接制冰方式，其回收余热进行了梯级利用，分别用于生活热水系统、融冰及防冻系统中，同时除湿系统采用了溶液除湿方式；另外，安装了光伏发电系统，可再生能源利用率达到了24%。

　　通过以上技术措施的实施，项目建筑综合节能率达到了64.9%,满足了《北京市超低能耗建筑示范项目技术要点》要求^[17],经现场测试通过了验收。

　　5 结语

　　北京冬奥会已落下帷幕，它惊艳了世界，也引起了世界对冬奥会可持续发展未来的向往。作为奥林匹克运动重要组成部分，可持续发展观正深入到奥林匹克运动方方面面，彰显出《奥林匹克2020议程》的重要作用。北京冬奥会以更高的标准实施了冬奥会场馆可持续性指南要求，实现了场馆选址、绿色建筑、环境保护、社会与经济等方面可持续发展目标；同时随着冬奥会全过程低碳管理措施的全面实施，北京冬奥会建立了可持续性管理体系，实现了北京冬奥会“碳中和”目标，为冬奥会可持续发展提供了“中国方案”。

　本文引用格式：徐宏庆．北京冬奥会冰场馆设计综述［Ｊ］．暖通空调，2022,52（6）：1-6．