双碳背景下，智慧体育场馆的低碳转型与专利技术创新

全球气候变化加剧、国家“双碳”战略持续推进，体育产业迎来深刻的绿色转型变革。体育场馆作为大型公共基础设施，体量大、能耗高、碳排放基数大，是体育领域节能减排的关键攻坚场景，智慧化、低碳化已然成为行业发展必然趋势。

当前国内体育场馆绿色升级仍面临两大核心瓶颈：核心节能技术短板突出、专利成果转化率偏低。本文结合专利数据特征与技术布局轨迹，梳理场馆低碳创新路径，为打通“技术研发—场景落地—产业迭代”闭环提供参考，助力体育场馆实现长效绿色可持续运营。

行业创新格局：

专利研发集聚特征显著

我国体育建筑低碳专利研发正处于高速增长期，创新集聚化、主体多元化特征愈发明显，但区域、人才、协同层面仍存在明显短板。

1. 区域分化：东部领跑，中西部创新薄弱

东部沿海发达省份依托雄厚科研资金、完整产业链优势，包揽全国场馆节能技术核心专利产出，创新势能强劲。反观中西部地区，产业基础薄弱、科研资源不足，相关专利申请量显著偏低，全国低碳技术创新呈现东强西弱的不均衡格局。

2. 主体变迁：企业成主力，高端研发人才稀缺

市场需求驱动下，各类中小科技企业成为场馆低碳技术创新主力军，行业整体创新活跃度持续攀升。但行业仍存在明显短板：高产核心发明人数量稀缺、研发力量分散，多数科研人员仅持有1-2项基础专利，缺少能够引领行业技术迭代的顶尖核心人才。

同时，企业与顶尖科研机构、高校的协同创新网络尚未成型，产学研联动不足。因此，搭建跨区域、跨学科、跨主体的产学研合作体系，是激活行业研发潜力、破解创新瓶颈的关键。

专利结构演进：

从基础改良到底层架构革新

从专利类型与技术布局来看，体育场馆节能创新已完成从“单点优化”向“全局智能调度”的进阶，技术迭代脉络清晰。

1. 专利类型：实用新型打底，发明专利引领升级

实用新型专利是当前技术储备的核心基础，主要聚焦建筑结构改良、基础设备优化，具备研发周期短、落地快、易转化的优势，可快速解决场馆日常运营中的基础节能问题，弥补设备能效衰减短板。

发明专利代表行业前沿创新方向，随着数字经济与体育产业深度融合，智能温控模型、全生命周期碳足迹追踪算法等底层技术专利快速增长。不同于实用新型的单点改良，发明专利聚焦全局能源智能调度底层架构革新，是场馆实现系统性降碳的核心支撑。

整体来看，从实用新型普及到高阶发明专利突破，已是体育场馆低碳技术演进的核心趋势。

2. 技术赛道：从硬件节能到数智化精准控碳

传统场馆节能专利集中在建筑施工、机械照明、空调设备等硬件领域，依靠物理隔热、机械优化实现基础降耗。

当前行业技术版图已全面重塑，数据处理、图像通信、智能调度等数智化专利呈爆发式增长。这标志着场馆节能迈入全新阶段：从单一硬件降耗，升级为大数据精准测算、云计算统筹调度、全场景智能管控的数智化低碳新模式，信息技术与建筑工艺的融合程度，成为绿色场馆核心竞争力。

硬件低碳技术：

从建筑源头降低能耗基数

建筑围护结构、建材工艺是场馆节能的第一道防线，大量专利技术从建设源头优化建筑属性，大幅降低全生命周期能耗与碳排放。

大跨度索膜结构专利，替代传统高能耗钢材、混凝土结构，减少建材生产碳排放，同时实现自然导光、通风对流，从源头降低设备能耗。

双层呼吸式幕墙+高性能保温层复合防护体系，大幅降低建筑外墙热传导率，阻断室内外冷热气流无序交换，稳定室内温度、减少空调负荷。

同时，再生混凝土、竹木纤维等低碳环保建材专利实现规模化应用，搭配模块化装配式预制工艺，避免现场浇筑的资源浪费，精简施工流程、降低建设能耗。屋面集雨导流、隔水层设计等专利技术，搭建场馆微型水循环系统，筑牢全周期绿色运营基础。

机电系统革新：

精准控温破解高能耗痛点

暖通空调、制冷机组是体育场馆运营的核心能耗来源，一系列创新专利技术，彻底颠覆传统粗放式温控模式。

地源热泵技术依托地下土壤恒温特性，冬季取地热供暖、夏季转储室内余热，无需化石燃料供热供冷，能效比大幅提升。

变频冷水机组+大温差水循环系统，可根据实时客流动态调节冷热负荷，告别传统设备全天候满负荷运行的弊端。搭配分层送风、下部置换通风技术，仅针对观众席、比赛区精准控温，避免高空区域无效能耗浪费。

热回收转轮专利装置可在排风过程中高效截留余热，实现热量循环利用，重塑场馆温控节能规则，最大化降低机电系统能耗。

能源体系升级：

构建自主可控绿色微电网

为摆脱对市政单一电网的依赖，现代智慧场馆依托专利技术，搭建“清洁能源+储能+智能调度”的闭环微电网体系。

场馆屋顶、停车棚铺设柔性光伏组件，持续将光能转化为清洁电力；搭配分布式锂电池储能舱，解决光伏发电昼夜波动、间歇性不稳定问题，保障绿电平稳输出。

多传感器融合能源管控专利系统，如同场馆能源“大脑”，结合用电负荷数据、气象数据，通过动态迭代算法制定最优调度方案，实现光伏绿电与市政电网毫秒级无缝切换。

同时，人体红外感应联动照明专利实现灯光随人而动、按需开启，杜绝无效耗电。清洁能源与智能调度算法深度融合，形成可自主调节、动态平衡的绿色电力循环体系。

数智融合突破：

打破信息孤岛，实现全局节能

当前场馆普遍存在子系统割裂问题，安防、暖通、照明等设备协议不统一、接口不兼容，大量智能硬件沦为“信息孤岛”，全局协同节能难以落地。

行业通过专利技术布局破解融合难题：依托物联网统一接入网关专利，剥离各设备私有数据协议，将异构数据转化为标准化数据流；搭建云端数字孪生平台，实现场馆物理设备、机电系统全息虚拟映射。

在此基础上，引入AI算法对能耗轨迹前瞻建模，精准预判用电高峰、智能避让负荷，解决设备运行互斥问题，让零散设备形成群智协同的节能系统，真正实现全域智能化降耗。

标杆技术案例：

颠覆性创新破解行业难题

1. 国家速滑馆：二氧化碳跨临界直冷制冰技术

传统冰上场馆依赖氟利昂制冷剂，不仅破坏臭氧层，还存在制冰能耗高、温控不稳定的问题。国家速滑馆依托CO₂跨临界直冷制冰核心专利集群，实现源头技术革新：以天然二氧化碳为制冷工质，臭氧消耗潜能值清零，制冷能效大幅提升。

搭配智能管网管控系统，动态优化机组运行策略，实现极致节能。该技术通过工质绿色替代+配套设备专利布局，彻底解决“生态保护”与“制冷效能”的行业矛盾，成为全球冰上场馆低碳改造标杆。

2. 济南奥体中心：水蓄冷错峰节能技术

大型赛事高峰期制冷需求激增，易加剧城市电网负荷，且高峰电价成本高昂。济南奥体中心创新应用大容量水蓄冷专利技术，构建错峰制冷体系：夜间利用低谷低价电能制备低温冷水储能，白天用电高峰释放冷量替代机组制冷。

结合环境预测算法智能匹配蓄冷量，既平稳化解电网高峰供电压力，又大幅降低场馆运营能耗成本，实现社会效益与经济效益双向共赢。

专利驱动，

开启体育场馆绿色新未来

智慧体育场馆低碳转型，是一场由核心专利技术驱动的系统性产业变革。从建筑结构、机电设备的硬件升级，到微电网储能、数字孪生、AI调度的数智化革新，再到制冰、蓄冷等标杆场景的技术突破，专利创新贯穿场馆全生命周期。

未来，行业需持续深化产学研融合，聚焦底层技术源头创新，完善标准化技术体系，推动专利成果高效转化。以技术迭代赋能场馆绿色升级，让智慧低碳场馆成为体育产业高质量发展、生态文明建设的重要载体，助力双碳目标稳步落地。（作者单位：郑州西亚斯学院体育学院）

文章来源：《创意世界》2026年7月号

原标题：智享赛场，让体育场馆与绿共生

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编校：苑宝平