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                水立方如何凍成冰立方 水與冰自由轉換如何實現

                水立方如何凍成冰立方 水與冰自由轉換如何實現

                冬奧制冰師賽前工作中

                    水立方”是世界上首座完成“水冰轉換”的奧運場館。無論是“水立方”還是“冰立方”,“綠色”都是它們不褪色的標簽。凝水成冰,國家游泳中心完成雙奧任務的背后,又有什么樣的秘密?

                    凝水成冰

                    把“水立方”凍成“冰立方”需要幾步?凍上就行?不不不……看上去只是字面上多了“兩點”,事實并沒有那么簡單。

                    為了實現“冰”“水”自由切換、讓場館一年四季都得到充分利用是最大的挑戰。國家游泳中心聯合哈爾濱工業大學等組建科研團隊,提出了前所未有的構想——在泳池上方架設可拆卸冰場。

                    冰壺比賽對冰面要求極高,每平方米賽道在承受150公斤重量的情況下,冰面變形不能超過1毫米。而支撐冰面的“骨架”分為8層,可轉換的鋼結構,是冰壺賽道最基礎的一層,想要保證冰面不變形,必須要做到穩健又牢固。它是由2600根3米高、2米長的鋼搭建而成,每根梁柱裝有柱腳,每個連接點裝有可拆卸高強度螺栓,確保鋼架堅固結實。另外,鋼架上還裝有傳感器,稍有一點震動或不穩都能監測到。

                    有了鋼筋鐵骨,還得有冰肌雪膚——鋪設的最上層,就是600根制冰排管,制冰排管相當于毛細血管一樣與動脈靜脈相連。而室外制冷機組就是“心臟”,將載冷劑通過管道循環輸送至制冰場,保證賽場制冰順利進行。

                    通過層層澆水,形成大約5-6厘米的底冰,然后在底冰上面封一層白色底漆。在底漆上,鋪設賽事景觀和logo,之后再澆水,形成大約2厘米左右的冰面,最終,形成一個完整的冰面。整個過程至少需要澆50-60次的水。而為了維護冰面,場館的濕度控制也很重要,布袋風管源源不斷地將干冷空氣送入比賽大廳,并將大廳內的濕熱空氣帶出去。

                    這樣一套“冰水轉換”系統建成后,只用二十天時間,“水立方”就能通過快速組裝搭建變成“冰立方”。

                    升級換代

                    夜色中,充滿一個個泡泡外表的“冰立方”格外夢幻。隨著音樂變化出七彩的光芒,猶如一出光影童話劇正在這里上演。但又有誰知道,“水立方”標志性的泡泡膜屋頂,曾經差點使“變身”失敗。

                    2008年的北京夏奧會,“水立方”設計出半透明式屋頂,整棟建筑透光性好,可以充分利用自然光線變化滿足場館內泳池溫度需求。但陽光卻是冰面的天敵!為了順利變身,工程設計團隊決定給“冰立方”穿上一層“防曬服”。

                    為了找到合適材料,團隊反復模擬試驗,最終選擇一種厚約0.26毫米的膜材,覆蓋在“水立方”的每個泡泡上,有效將游泳館的高溫高濕環境變成冰壺場地所需的低溫低濕環境,并降低熱輻射對制冰系統運轉的負荷。

                    除此之外,工程師還為冰壺賽場建立了一套“健康監測”系統,包含加速傳感器、應變傳感器、環境溫度傳感器等,不僅能監測結構的變形、震動,還能監測環境溫度和整體結構傾角,對結構的安全性和比賽舒適度進行實時評估。

                    冰面要始終保持低溫,那觀眾也要跟著瑟瑟發抖嗎?當然不是。大廳內的不同點位設置了傳感設備,感知著比賽大廳溫濕度、聲光等環境的變化,場館的群智能系統會根據數據反饋的實際情況自動調節。最終可實現室內高大空間溫度的分區調控。冰壺賽場內會確保三種不同溫度并存——賽道需要始終保持-8.5℃;冰面上方1.5米控制在10℃左右;看臺區溫度則在16℃到18℃之間,由座椅下的出風口吹出熱風,確保觀眾舒適觀賽。

                    “北京正在用一個充滿智慧的方式舉辦奧運會?!?2018年9月,國際奧委會副主席、北京冬奧會協調委員會主席小薩馬蘭奇來到國家游泳中心“水立方”,對場館的變身,驚嘆不已。

                    2019年底,“水立方”第一次圓滿完成“水冰轉換”,耗時近60天。2020年12月,第二次“水冰轉換”的結構搭建順利完成,僅用十幾天,達到“科技冬奧”重點專項的既定目標。

                    昨天下午,在國際奧委會吹風會上,國際奧委會奧運會部運行主任皮埃爾·杜克雷在會上表示,北京是第一座雙奧之城,這是優勢,現在用的很多場館都是2008年奧運會的場館,比如以前的“水立方”變成“冰立方”,這是非常驕傲的事情,現有的遺產重復利用,可以充分體現奧運會的目標。

                    冬奧會賽后,國家游泳中心比賽大廳將可實現“冰水”自由切換,讓北京奧運場館遺產再次煥發活力。

                    特派記者 厲苒苒


                標簽: 水立方冰立方  

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