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冬天变冰场春天化泳池 “看不见的变化”保障“水立方”冰水转换

2019-08-06 14:24 编辑:TF017 来源:北京晚报

北京奥林匹克公园内,曾举办2008年北京奥运会游泳、跳水、花样游泳项目的“水立方”,如今正在转身变为“冰立方”。转换完成后,这里将成为2022年北京冬奥会冰壶项目的比赛场馆。上周, 随着最后一块预制混凝土板安装完成,“水立方”冰场可转换结构施工正式完成。到今年年底,这座昔日的标准奥运泳池将变身冰壶赛场,迎来首场国际冰壶比赛。

混凝土层上方还将安装可拆装制冰设施。

“冰立方” · 探访

冰水转换结构总误差控制在毫米级

走进“水立方”比赛大厅,场馆内原本的泳池已放空了池水。三米深的池底中,一排排钢架已经搭好,1500块1米见方的灰色混凝土方块几乎覆盖了整个泳池。

水立方(国家游泳中心)总经理杨奇勇介绍,支撑冰面的可转换钢结构由2600根H形特制钢材搭建而成,每根梁柱装有柱脚,每个连接点装有可拆卸高强度螺丝,确保钢架紧固结实。

冰壶运动是对冰上环境条件要求最严苛的运动,对冰面平整度要求非常高。国家游泳中心总经理助理贾宇介绍,为了让场地符合要求,在预制混凝土板安装过程中,每名工人需使用卡尺进行精密微调,确保冰水转换结构的总误差被控制在毫米级。“在奥运游泳馆内进行冰壶比赛无疑是前无古人的创举。在刚刚完成的钢结构堆载实验中,加上每平方米一吨的荷载,钢结构的变形仅有1.6毫米,大大低于3.0毫米的要求,完全可以满足运动员进行比赛以及冰车修整冰面的需求。”贾宇说。

在钢结构之上的冰面来一场高强度的比赛,冰面结构并不会震动。根据冰壶赛事场地要求,冰立方冰面结构自振频率达到了30赫兹,优于现浇混凝土板。“人类运动极限频率如跳绳约为每秒5下,也就是5赫兹,因此运动员在这样的冰面上活动时绝对不会引起钢结构共振。”贾宇说。

搭完钢结构以后,冰立方成为真正的冰场还差哪些步骤?贾宇介绍,未来还要在混凝土层上方铺设保温层、防水层、土工布层,并安装可拆装制冰设施,整个工程预计10月完成。今年11月,冰立方将进行基础制冰工作。在完成冰面制作后,冰立方将成为具有4条标准赛道的冰壶场地。

■转换

冬天变身冰场春天还原为泳池

根据2022年北京冬奥会和冬残奥会冰壶比赛需要,“水立方”将在保留水上功能的基础上新增冰上功能,即在比赛大厅中部搭建冰场可转换钢结构并安装可拆装制冰系统。改造完成后,“水立方”将同时拥有水上功能和冰上功能,冬天时可以变身冰场,到了春天制冰设备和可转换钢结构拆除后,冰场还可以还原为泳池,举办游泳和跳水比赛。

水立方改造后可以满足冰壶比赛的需求。

■节能

膜结构空腔降低空调能耗

“水立方”改造后的场馆将更加节能环保。“此次‘水立方’增加了膜结构空腔自然通风,夏季开启顶部的空腔,通过自然通风降温;冬季则处于封闭的状态,可以蓄能降低场馆热耗,这样就可以减少空调能耗。”杨奇勇告诉记者。

除了改造水立方,在水立方南侧的绿地下方,还将新建一个地下冰场——冰上运动中心,中心在地面设置三个“水滴”构筑物,既是建筑出入口,又可实现冰上运动中心的自然通风,提高建筑物内的空气质量。建筑物屋顶设有直径为13米的大采光井及导光管,可以将室外的自然光源引入地下,每年节约用电2.6万度,相当于一个家庭至少10年的用电量。

■智能

手机能实时监控场馆空气质量

据了解,冰上运动中心与国家游泳中心主场馆中建设有地下通道,方便游客往返于水上项目和冰上项目。

改造后的国家游泳中心还将实现智慧管理。场馆运行人员可以通过手机实时查看场馆温度、湿度、PM2.5、CO2浓度等数据,可以随时查看场馆设备设施的运行状态和保养记录,像保养汽车一样保养整个场馆。在发生应急情况有系统报警时,手机会收到智能建筑管理系统发送的报警信息。同时报警区域的照明、送风或排风设备将自动打开,在中控室发出声光报警、视频监控画面将自动弹出到监控屏幕上,同时向相关人员发出手机报警信息。

杨奇勇介绍,冰上运动中心将在今年年底完成主体结构施工,2020年5月开始试运行,每年可接待超过10万名冰上运动爱好者。据了解,冰上运动中心工程总建筑面积8221.3平方米,包括1个标准的冰球场和2条冰壶道。

“冰立方” · 揭秘

“看不见的变化”保障冰水成功转换

“把水立方变成一座冰上项目和水上项目同时运行的场馆,需要很大的改变。”国资公司副总裁武晓南介绍,游泳比赛和冰壶比赛对于温度、湿度、声学等环境因素的要求有很大的不同。

为此,“水立方”联合北京建筑设计院、清华大学、哈尔滨工业大学等各方先期开展了科研论证,重点研究了改造工程涉及的冰壶场地热湿环境、冰壶场地体育照明和场馆建筑声学等5项具体课题。“这些都是看不见的变化,却是让游泳馆变成冰壶场馆最重要的保障。”武晓南说。

水立方南侧将新建一个冰上运动中心。

■温湿度

人造冷空气湖铺在冰面上方

冰面温度零下8.5摄氏度左右、冰上1.5米环境温度10摄氏度、满足零下4摄氏度的露点温度……在所有冰上项目中,冰壶对场地的要求最为严苛,冰面的温度、场馆的湿度、空气温度都会影响冰面质量。

“其实,不同的冰上运动对于温度的要求是不一样的。因为冰面有一个特点,冰的温度越高它越软,温度越低越硬。”国家游泳中心总经理助理贾宇介绍,这也给冰立方建设团队带来极大挑战。

相比温度,湿度对于比赛的影响同样巨大。冬奥会举办时,场馆内将会聚集4500名观众。进入场馆以后,每个人都有散湿量。如果遇到下雨下雪的情况,人的鞋子、衣服都会带着水分进来,这些都会带来很大的湿负荷,影响到环境湿度的精确控制。

冬奥会冰壶比赛场地内不能起雾,冰面上不能结霜,这要求场地区要达到零下4摄氏度的露点温度,也就是在任意湿负荷条件下当环境温度低于零下4摄氏度才能发生结霜的情况。“这对水立方这样的大空间来说难度非常之大。” 贾宇说。

为此,团队在奥运游泳竞赛池水处理机房南北两侧,新建了两座除湿机房,安装了四套专业的除湿设备。比赛时,经过除湿设备处理后的干、冷空气,通过地面置换送风的形式送到比赛场地,在冰场南北两侧各有一条50米长的条缝形地面送风口。而在东西两侧临时看台背后设置回风口,将看台观众的湿负荷带走,送回机房进行除湿。“这样就形成了一个良好的气流组织:从地面送风口向场地持续输送干冷的空气,在冰壶场地区域形成一个5米高程左右的冷空气湖,周边环境的温湿变化再大,也不会影响到场内冰面上方的环境质量。”贾宇说。

■声学

吸声材料覆盖场地看台座椅

冰壶赛场上,运动员之间进行战术沟通需要呼喊。因此对冰壶场地的声学环境也有着极高的要求。根据国际单项组织的要求,冰壶场地内的回响时间要求在1.6秒,基本达到剧院的要求。

“2008年,我们在水立方测出的回响时间是2.8秒,这次改造增加了一些最新的建筑吸声材料,目前经过计算机模拟已经可以到达1.8秒左右。”贾宇介绍,进行建筑回响测试时对赛场环境有着严苛的条件,目前还无法进行精确的测试。“未来在场地周边、墙面、地面、柱子、看台和座椅都会利用吸声材料进行覆盖。预计在2021年的冬奥会测试赛时,水立方就能够达到冬奥会标准。”

■光照

照明设备全部更新为LED灯

在水立方变身冰立方的过程中,已经使用十多年的体育照明灯光设备也将更新,由原来的金卤灯更换为LED体育照明灯,可以满足冬奥会冰壶比赛垂直照度和水平照度的要求,满足高清转播的要求,同时仍然可以满足游泳比赛和跳水比赛的要求,LED灯还可以实现即开即亮,减少灯光照明所需的等待时间,而且LED灯具更节能,开启同样的时间比原来的金卤灯节能40%以上。

“冰立方” · 大事

2015年7月31日,国际奥委会第128次全会上,北京获得2022年冬奥会主办权,这座拥有悠久历史的古都再一次与奥运结缘,将成为国际上唯一举办过夏季和冬季奥运会的“双奥之城”。

2018年12月,国家游泳中心“水立方”启动改造。

2019年7月,随着最后一块预制混凝土板安装完成,“水立方”冰场可转换结构施工圆满完成。

2019年11月,冰立方将进行基础制冰工作,随后进行中国青年冰壶锦标赛。

2020年7月,冰立方场馆永久设施改造任务将完成。

 

来源:北京晚报 记者 李博 文 王海欣 摄

流程编辑:TF017

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