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如何打造最“聪明”的冬奥场馆?|揭秘

新京报 2021-01-11 08:27:57
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北京2022年冬奥会和冬残奥会计划使用共计25个场馆,分布在北京赛区、延庆赛区和张家口赛区。目前,所有竞赛场馆都已完工交付。

截至2020年底,北京赛区首钢滑雪大跳台、国家速滑馆、国家游泳中心、首都体育馆、五棵松体育馆等场馆均实现完工。延庆赛区的国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、延庆冬奥村及山地新闻中心四大场馆也全面完工。

在北京冬奥会筹办的最后一年,场馆建设也将进入“冲刺”阶段。担负北京冬奥会和冬残奥会开闭幕式任务的国家体育场“鸟巢”改造工程,以及担负北京冬奥会主新闻中心和国际广播中心任务的国家会议中心二期工程计划今年完工。作为临建场馆的北京颁奖广场,计划今年实现当年开工、当年完工。

“冰丝带”“冰菱花”“冰堡”“冰坛”,这些场馆别称怎么来的?制冰用了什么“黑科技”?哪些设计最节能?哪种体验最智能?场馆赛后怎么用?实地探访后,我们发现了冬奥场馆的这些“神奇之处”。

2020年12月25日晚,国家速滑馆“被点亮”。22条外立面“丝带”先是呈现倒计时数字,然后以蓝色光影模拟出速滑运动员在赛道疾驰的流动画面。当日,国家速滑馆“冰丝带”完工。新京报记者李凯祥摄

“冰雪的馆”

“冰丝带”“冰菱花”“冰堡”“冰坛”因何得名?

在奥林匹克森林公园,如何辨别哪个是冬奥场馆?先看外观。

外形酷似天坛造型的国家速滑馆,曲面玻璃幕墙随着马鞍形屋顶的高低变化延展,22条晶莹剔透的“丝带”状曲面玻璃幕墙环绕,因此得名“冰丝带”。

“冰丝带”有其独特寓意。这种“丝带”状曲面玻璃幕墙的设计灵感,来自冰雪运动与速度的结合。盘旋的“冰丝带”象征着速度滑冰运动员高速滑进时冰刀留下的轨迹,22条“冰丝带”又象征着在2022年举办北京冬奥会。

夜间,“冰丝带”亮灯后,外立面“丝带”先是呈现倒计时数字,后模拟出速滑运动员在赛道疾驰的流动画面。“丝带飞舞”在奥林匹克森林公园独成一景。

从国家速滑馆往南,承担冬奥会冰球比赛的国家体育馆新建训练馆,让人眼前一亮。

国家体育馆新建训练馆的外立面玻璃幕墙,使用了863块压花玻璃,最大一块超过8平方米。这种压花玻璃一面光滑,一面具有凹凸质感的冰花图案,错落有致排列,在灯光配合下,垒砌出一座“冰堡”。

五棵松冰上运动中心建筑外立面采用格栅幕墙体系,有“冰菱花”之称。北京市重大项目办供图

五棵松体育馆东南侧,晚上的五棵松冰上运动中心,外幕墙上各色雪花漫天落下,在光影变化中变身“冰菱花”。

五棵松冰上运动中心外立面采用了格栅幕墙体系,斜向格栅呈45°交叉,通过几何图形组成雪花的图案。格栅幕墙由五种颜色组成,通过技术处理,五种色彩的分布和定位进行了精细的编组加工,外幕墙中还暗藏灯具,每个灯具都能实现精准控制,“见光不见灯”。

来到首都体育馆北侧,国家体育总局冬季运动管理中心“冰坛”亮相。从高空看,场馆是一个冰壶的横剖面,从侧面看,则是一道道短道速滑的冰痕。这个名字也寓意一座推广普及冰雪运动、孕育相关项目最高竞技水平的“冰雪圣坛”。

2020年11月11日,首都体育馆完成场地制冰。北京市重大项目办供图

“科技的馆”

制冰“黑科技”怎样打造“最快的冰”?

冰面是冬奥场馆的“灵魂”。一项制冰“黑科技”将在北京2022年冬奥会中首次大规模使用,打造出“最快的冰”。

在国家速滑馆,首次制冰正在进行。这是全球首个采用二氧化碳跨临界制冷的冬奥场馆,也是全世界最大的采用二氧化碳跨临界直冷制冷系统的冰面。

在北京赛区15块冰面中,有7块采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术。首体园区中,首都体育馆、“冰坛”等4块冰面均采用二氧化碳跨临界制冷系统,成为二氧化碳制冰最集中的区域。

二氧化碳制冰有何优点?作为世界上最先进的制冰技术,它可使冰面温差控制在0.5℃以内,不会出现各个部位温度不一样、冰面硬度不均匀的情况。在以0.001秒计时的高水平竞技中,这些都是关键性因素。

这种制冰方式也将解决传统冰面采用氟利昂等制冷剂耗电且不环保的问题,碳排放趋近于零。在制冷过程中,二氧化碳制冷剂被直接传送到场地制冷盘管中进行热交换,传热性能好、换热效率高,相比传统制冷系统可节约40%以上的综合能耗。

二氧化碳制冰系统还具备高效的全热回收能力。机组在制冰的同时,可回收制冰机组的余热,直接制取60℃至65℃的热水用于供热,余热回收效率超过75%。

国家速滑馆将场馆制冷产生的余热用于运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等,一年可节省200万度电。首都体育馆利用二氧化碳制冰所产生的热源,每年可以节省100多万度电。

国家体育馆扩建部分玻璃幕墙。北京市重大项目办供图

“绿色的馆”

自然光、节能灯,什么设计最省电?

绿色环保,是冬奥场馆的新标签。

由于冰场空气中含水量大,冰面上容易起雾,尤其是在板墙周围容易发生结露,从而影响冰面的质量。因此,赛事级别冰场都会配备除湿系统。

五棵松冰上运动中心的冰场,就采用了先进环保的溶液除湿系统。相比传统的转轮除湿系统,溶液除湿系统利用化学方式除湿,将空气中的水分吸收、干燥,可以降低50%的能耗,年运行费用可降低70%左右。

为节能减耗,多个冬奥场馆在灯光照明上“下功夫”。

通过在屋面安装光伏发电系统、采用LED灯具照明等措施,五棵松冰上运动中心未来能实现年供电约70万度,满足冰上运动中心的部分用电需求,也能节约能耗。

改造后的“冰立方”冰场,也采用了更节能的LED光源照明,能节约30%的能耗,也能解决灯光照射对冰面的热辐射影响。

有的场馆则通过特别的幕墙、天窗、下沉广场等设计,来改善采光效果,减少照明能耗。国家体育馆扩建部分的仿冰玻璃砖设计,能充分引入自然采光,通过外遮阳和内遮阳系统,调节自然采光,最大限度减少照明能耗。

位于燕山山脉的延庆冬奥村,供暖需求较大,如何降低能源消耗是个大难题。

在延庆冬奥村,设计者打造了一座超低能耗建筑,通过合理的朝向、保温隔热以及节能散热系统、自然通风等,让房屋内无论是在炎热的夏天,还是寒冷的冬天,都可以达到舒适的温度和湿度要求。

“建筑采用了电锅炉加水蓄热的供暖方式,利用夜间的低谷电对锅炉中的水加热至80℃左右,白天利用夜间热水储蓄的热能进行供暖,以达到节能的目的。”国家高山滑雪有限公司相关负责人介绍。

国家游泳中心“冰立方”应用了冰场环境智慧调控平台。中建一局建设发展公司供图

“智慧的馆”

AR观赛、分区控温,哪种体验最智能?

冬奥场馆,也是“智慧的馆”。

基于5G网络建设,国家速滑馆引入了“室内外一体化定位导航系统”、“数字孪生系统”等技术,就像给场馆配备了“大脑”。

“未来,这座场馆就像一部智能手机。”国家速滑馆公司相关负责人介绍,国家速滑馆将上线专用APP,制定精准的室内定位导航、机器人语言服务、可视化运维等服务功能。观众可以通过APP找到从场外到场内的路线和座位引导,也可以找到餐饮、消费等场所,乃至体验AR观赛。

在固定的座位上,观众可能只能看到一个视觉范围内的运动场景,通过AR等先进信息技术的应用,国家速滑馆的观众可以看到全场景的运动和赛事效果。

在已经第二次完成水冰转换的国家游泳中心“冰立方”,虽然站在冰面附近,人感受到的温度却不是很低。记者了解到,在“冰立方”,冰面温度控制在零下8.5℃,冰面上空1.5米处控制在8℃-12℃,观众席控制在16℃-18℃。

分区控温如何实现?“冰立方”应用了冰场环境智慧调控平台,将制冰系统、除湿系统、空调系统集成到一起,通过可视化界面对场馆各设备系统进行智慧化调控。这样可以保证在同一个比赛大厅内的冰面、冰面上空1.5米处、观众席三个区域,温湿度控制分别达到既定要求。

场馆有多“智慧”,观赛体验是“打分”标准之一。五棵松体育馆根据赛事需求,对现有照明设施和显示系统进行了改造。改造后,照明系统各项指标均可达到HDTV超高清转播水平,满足超高速摄像机回放要求。显示屏则达到高清标准,而且具备现场同步直播、精彩瞬间捕捉、奇特镜头回放、赛况信息播报、计时记分统计、广告播出等多项功能。

国家游泳中心进行第二次“水冰转换”。北京市重大项目办供图

“可持续的馆”

赛时来竞技,赛后怎么用?

冬奥场馆的“可持续”,一在于“改”,二在于“用”。

多个冬奥场馆是在2008年北京奥运场馆的基础上改建而来,能够在赛时、赛后或根据季节进行不同运动项目的切换。

国家游泳中心“水立方”变身“冰立方”,就是在比赛大厅中部通过搭建可转换结构及安装可拆装制冰系统,形成具有4条标准赛道的冰壶场地,完成“水冰转换”。赛后,该馆将在游泳季和冰上季之间不断切换,春夏秋三个季节用于水上运动,冬季用于开展冰上运动。

北京赛区的场馆冰面均在设计之初就充分考虑了赛后利用,为适应群众性健身打下基础。例如,国家速滑馆冰面能够根据需求分区域进行制冰,可实现冰球、速度滑冰、花样滑冰等所有冰上运动的全覆盖;五棵松体育馆可在六小时内完成冰球、篮球两种比赛模式的转换;改造后的国家体育馆冰面,既可满足赛时需要,也可转换用于花滑、短道速滑等项目,同时,场馆还具备冰场和夏季项目场地双向转换的能力。

围绕滑雪大跳台中心,首钢园区将通过冬奥建设完成“大变身”。

原来首钢老厂区的冷却泵站,在冬奥会期间将变身为验票安检大厅和赛事管理办公区,赛后将为未来的首钢滑雪大跳台体育公园提供配套服务功能;旧时的制氧主厂房被改造成综合楼;四座高耸的冷却塔,将被改造为礼堂或多功能厅等配套空间。冬奥会后,滑雪大跳台可承办国内外大跳台项目体育比赛,同时,也将作为冬奥会标志性景观旅游景点和休闲健身活动场地,向公众开放。

滑雪大跳台赛道在建设时预留了出水口,未来还可以根据需求改造成滑水、滑草等更多项目场地。下方的体育广场和观众区则特别设置了“氛围照明”系统,未来也可以举办演唱会等大型活动。

新京报记者吴娇颖

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