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揭秘 “冰立方”背后的“中国智慧”
2022-02-09
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北京2022年冬奥会开赛之后,“冰立方”成为被外国运动员提及最多的场馆之一。昔日“水立方”中波光粼粼的蓝色泳道“变身”为4条晶莹剔透的冰壶赛道,“水立方”变为“冰立方”。谈及这座完成“水冰转换”的“双奥场馆”, 美国冰壶选手维多利亚·珀辛格表示:“这是我见过最漂亮的场馆,能在里面比赛是一种荣幸。”捷克选手苏珊娜·保洛娃表示:“很难相信这曾是一个游泳馆,在这里比赛的感觉非常特别。”“水立方”变身“冰立方”,融入了大量高科技元素,也蕴含了业主单位北京国资企业和“冰立方”人的匠心独运和辛苦付出。

“水冰转换”成就“双奥场馆”

北京2008年夏奥会时,国家游泳中心“水立方”是游泳、跳水、花样游泳比赛的主场馆,更因其膜结构打造的独特造型和漂亮外观而为世人所熟知。

作为国家游泳中心的业主单位,北京国资企业在冬奥场馆建设改造中,坚持落实可持续发展的申冬奥理念,创造性地提出“水冰转换”的场馆可持续利用改造方案,并于2020年11月完成国家游泳中心场馆改造工程,实现了“水立方”向“冰立方”的华丽转身。

“冰立方”是冬奥会历史上体量最大的冰壶场馆,世界唯一水上项目和冰上项目均可运行的双奥场馆,也是世界上首个在泳池上架设冰壶赛道的奥运场馆。“水冰转换”的背后,依靠的是可转换结构体系以及可拆装制冰系统等技术的创新应用。

一副“骨架”撑起冰壶冰面

在游泳池上架设冰壶赛道,首先要把泳池里的水抽干,然后在泳池内搭设可转换架体。在泳池里“搭架子”看似简单,但这套冰场可转换钢结构的设计考量和安装精度堪称精密。

如何保证冰面在稳定牢固的同时还能达到冬奥会比赛要求?秘密就藏在支撑冰面的可转换钢结构中。它由2600根3米高、2米长的薄壁H型钢搭建而成,每根梁柱装有柱脚,每个连接点装有可拆卸高强度螺丝,确保钢架坚固结实。试验结果显示,每平方米增加1吨荷载,钢结构的最大变形仅有1.6毫米,符合3毫米以内的设计要求。

作为支撑冰面“骨架”的一部分,制冰基础层施工也十分重要。首先要在混凝土预制板面上铺一层PE膜,然后再铺两层挤塑保温板,保温板之上再铺一层PE膜和抗滑移层,最上一层便是制冰管架。看似简单的工序,对施工品质要求极高。

两套“系统”打造赛事环境

“水立方”变身“冰立方”,关键的环节是制冰。为了保证赛时万无一失,场馆采用了制冰机组“两用一备”的方案。

现在的赛场旁边有两组管道,一进一回形成回路,就像人体的动脉和静脉一样。制冰基础层上密密麻麻有序铺装的制冰排管相当于毛细血管一样与动脉静脉相连。室外制冷机组就是“心脏”,打开制冰机组使其运行,将载冷剂通过管道循环输送至制冰场,保证赛场制冰顺利进行。

“水立方”作为游泳和跳水等水上运动项目的比赛场馆,赛时环境是高温高湿,到了“冰立方”,冰壶比赛的赛场环境要求是低温低湿。在偌大的比赛大厅内实现并保证低温低湿的环境,奥妙就在于本次场馆改造的除湿系统。场馆的除湿系统就像人体的呼吸系统一样,源源不断地将干冷空气送入比赛大厅,并将大厅内的湿热空气带出去。

一个智能“中枢”实现实时调节

如何保证比赛用冰不融化,观赛群众不冰冷?这又涉及到本次场馆改造的一大难点——赛场温度分区控制。为此,国家游泳中心对比赛大厅进行了气密性改造。据专家先容,如果比赛场馆未能得到有效密封,那么湿热空气就会进入赛场内,造成冰面起雾,进而直接影响冰壶比赛无法进行。国家游泳中心在比赛大厅一层及池岸层的出入口增加了室内外空气隔离设施,同时对屋顶膜结构及墙面板之间的缝隙进行了封堵,防止冰面质量受到室外湿热空气影响。

改造后的场馆不仅增加了功能,更实现智能升级。全新的群智能系统将有效监控比赛大厅的热湿环境和光环境的变化。这个群智能系统就好比人的大脑神经中枢,根据场馆内环境的变化适时调节场馆内相关设备的运行情况以满足赛场需要。

比赛大厅内根据需要在不同的点位设置了传感设备,这些传感设备就像大家人体的眼、耳、皮肤等感觉器官一样,感知着比赛大厅的温湿度、声光等环境的变化,并将这些数据及时反馈至“神经中枢”,场馆的群智能系统就会根据实际情况自动调节。通过一系列的举措,最终实现冰壶场馆比赛大厅确保任何热负荷条件下,冰壶赛道冰面温度达到-8.5℃,冰面以上1.5米处温度保持在10℃,相对湿度不超过30%,看台温度16℃至18℃,实现室内高大空间温度的分区调控,既满足了冰壶比赛环境的需要,又为观众营造了舒适的观赛环境。

2月8日,北京2022年冬奥会冰壶混合双人金牌已经在这座双奥场馆中产生,更多精彩比赛正陆续上演。冬奥会结束后,“冰立方”还将继续举行冬残奥会的冰壶比赛,是本届冬奥会和冬残奥会运行时间最长的场馆之一。

值得一提的是,国家游泳中心还在南地下广场新建了“冰立方”冰上运动中心,由一块1830平方米的标准冰场和一块由四条45米*5米的标准冰壶场地及配套服务设施组成。冬奥会结束后,这里将聚焦全民健身,成为奥林匹克中心区冰壶项目体验基地,举办各级别冰上项目比赛和演出,并广泛开展群众冰上运动培训和体验活动,作为推广冰上运动的重要载体更好地服务“三亿人参与冰雪运动”。“冰立方”也就此成为可同时运营夏季项目和冬季项目的体育场馆,实现了“水冰双驱”的全新运营模式。

“水立方”变身“冰立方”实现“水冰转换”,进而实现“水冰双驱”,凸显了“中国智慧”。同时,改造夏奥会遗产为冬奥会所用,是习大大总书记提出的“比赛场馆反复利用、综合利用、持久利用,这是‘中国经验’”的又一生动实践,也充分体现了“可持续发展”的申冬奥理念和“绿色办奥”理念,北京国资企业和“冰立方”人做到了!

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