凝水成冰

    把“水立方”凍成“冰立方”需要幾步？?jī)錾暇托?？不不不……看上去只是字面上多了“兩點(diǎn)”，事實(shí)并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

    為了實(shí)現(xiàn)“冰”“水”自由切換、讓場(chǎng)館一年四季都得到充分利用是最大的挑戰(zhàn)。國(guó)家游泳中心聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)等組建科研團(tuán)隊(duì)，提出了前所未有的構(gòu)想——在泳池上方架設(shè)可拆卸冰場(chǎng)。

    冰壺比賽對(duì)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(guò)1毫米。而支撐冰面的“骨架”分為8層，可轉(zhuǎn)換的鋼結(jié)構(gòu)，是冰壺賽道最基礎(chǔ)的一層，想要保證冰面不變形，必須要做到穩(wěn)健又牢固。它是由2600根3米高、2米長(zhǎng)的鋼搭建而成，每根梁柱裝有柱腳，每個(gè)連接點(diǎn)裝有可拆卸高強(qiáng)度螺栓，確保鋼架堅(jiān)固結(jié)實(shí)。另外，鋼架上還裝有傳感器，稍有一點(diǎn)震動(dòng)或不穩(wěn)都能監(jiān)測(cè)到。

    有了鋼筋鐵骨，還得有冰肌雪膚——鋪設(shè)的最上層，就是600根制冰排管，制冰排管相當(dāng)于毛細(xì)血管一樣與動(dòng)脈靜脈相連。而室外制冷機(jī)組就是“心臟”，將載冷劑通過(guò)管道循環(huán)輸送至制冰場(chǎng)，保證賽場(chǎng)制冰順利進(jìn)行。

    通過(guò)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(shè)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(gè)完整的冰面。整個(gè)過(guò)程至少需要澆50-60次的水。而為了維護(hù)冰面，場(chǎng)館的濕度控制也很重要，布袋風(fēng)管源源不斷地將干冷空氣送入比賽大廳，并將大廳內(nèi)的濕熱空氣帶出去。

    這樣一套“冰水轉(zhuǎn)換”系統(tǒng)建成后，只用二十天時(shí)間，“水立方”就能通過(guò)快速組裝搭建變成“冰立方”。

    升級(jí)換代

    夜色中，充滿一個(gè)個(gè)泡泡外表的“冰立方”格外夢(mèng)幻。隨著音樂(lè)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(shuí)知道，“水立方”標(biāo)志性的泡泡膜屋頂，曾經(jīng)差點(diǎn)使“變身”失敗。

    2008年的北京夏奧會(huì)，“水立方”設(shè)計(jì)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(chǎng)館內(nèi)泳池溫度需求。但陽(yáng)光卻是冰面的天敵！為了順利變身，工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定給“冰立方”穿上一層“防曬服”。

    為了找到合適材料，團(tuán)隊(duì)反復(fù)模擬試驗(yàn)，最終選擇一種厚約0.26毫米的膜材，覆蓋在“水立方”的每個(gè)泡泡上，有效將游泳館的高溫高濕環(huán)境變成冰壺場(chǎng)地所需的低溫低濕環(huán)境，并降低熱輻射對(duì)制冰系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)荷。

    除此之外，工程師還為冰壺賽場(chǎng)建立了一套“健康監(jiān)測(cè)”系統(tǒng)，包含加速傳感器、應(yīng)變傳感器、環(huán)境溫度傳感器等，不僅能監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的變形、震動(dòng)，還能監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和整體結(jié)構(gòu)傾角，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和比賽舒適度進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。

    冰面要始終保持低溫，那觀眾也要跟著瑟瑟發(fā)抖嗎？當(dāng)然不是。大廳內(nèi)的不同點(diǎn)位設(shè)置了傳感設(shè)備，感知著比賽大廳溫濕度、聲光等環(huán)境的變化，場(chǎng)館的群智能系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)反饋的實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)節(jié)。最終可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)高大空間溫度的分區(qū)調(diào)控。冰壺賽場(chǎng)內(nèi)會(huì)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(tái)區(qū)溫度則在16℃到18℃之間，由座椅下的出風(fēng)口吹出熱風(fēng)，確保觀眾舒適觀賽。

    “北京正在用一個(gè)充滿智慧的方式舉辦奧運(yùn)會(huì)?！?2018年9月，國(guó)際奧委會(huì)副主席、北京冬奧會(huì)協(xié)調(diào)委員會(huì)主席小薩馬蘭奇來(lái)到國(guó)家游泳中心“水立方”，對(duì)場(chǎng)館的變身，驚嘆不已。

    2019年底，“水立方”第一次圓滿完成“水冰轉(zhuǎn)換”，耗時(shí)近60天。2020年12月，第二次“水冰轉(zhuǎn)換”的結(jié)構(gòu)搭建順利完成，僅用十幾天，達(dá)到“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)的既定目標(biāo)。

    昨天下午，在國(guó)際奧委會(huì)吹風(fēng)會(huì)上，國(guó)際奧委會(huì)奧運(yùn)會(huì)部運(yùn)行主任皮埃爾·杜克雷在會(huì)上表示，北京是第一座雙奧之城，這是優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在用的很多場(chǎng)館都是2008年奧運(yùn)會(huì)的場(chǎng)館，比如以前的“水立方”變成“冰立方”，這是非常驕傲的事情，現(xiàn)有的遺產(chǎn)重復(fù)利用，可以充分體現(xiàn)奧運(yùn)會(huì)的目標(biāo)。

    冬奧會(huì)賽后，國(guó)家游泳中心比賽大廳將可實(shí)現(xiàn)“冰水”自由切換，讓北京奧運(yùn)場(chǎng)館遺產(chǎn)再次煥發(fā)活力。