第24届冬奥会将于2022年2月4日至20日在北京市和河北省张家口市联合举行。冬奥场馆在建设过程中融入了多种多样的科技元素,全遮阳棚、二氧化碳直冷制冰、“水立方”变身“冰立方”……场馆里有哪些我们不知道的制冷“黑科技”?
“冰丝带”首用二氧化碳直冷制冰技术
国家速滑馆又称“冰丝带”,是本届赛事唯一新建的冰上竞赛场馆。国家速滑馆拥有世界最大的采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术打造的冰面,也是全球首个采用二氧化碳跨临界制冰的冬奥速滑场馆。
二氧化碳制冰技术是国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项。值得骄傲的是,这一技术是目前世界上最环保的制冰技术,全冰面模式下每年仅制冷部分就能节省200多万度电,相当于约120万棵树实现的碳减排量。整个制冰系统的碳排放趋近于零,制冰能效大幅提升。
此外,该技术还是世界上最先进的制冰技术,冰面温差可控制在0.5℃以内。一般来说,温差越小,冰面硬度越均匀、冰面越平整,越有利于出成绩。因此,我们不仅有“最美的冰”,还有“最快的冰”。
据了解,赛后冰面可进行分区制冷,对每块冰单独控温,实现场馆“同时运行、不同使用”。场馆制冰系统集成设计和冰板结构设计两个关键设计方案已取得专利。
除“冰丝带”外,首都体育馆、首体短道速滑训练馆以及五棵松冰球训练馆也选用了二氧化碳跨临界直接制冷系统。
水冰转换,“水立方”变身“冰立方”
国家游泳中心“水立方”,曾是2008年北京奥运会游泳、跳水、花样游泳项目的比赛场地。而在北京2022年冬奥会期间,这里将转换成“冰立方”,作为冰壶项目的比赛场馆。
历届冬奥会冰壶比赛场地都是在混凝土结构上进行制冰的。而北京冬奥会冰壶比赛则不一样,我们是在夏奥水上项目场馆举办冰上项目比赛,这在奥运历史上也是首次。如何才能既满足冬奥赛事场地要求,又继续保有场馆奥运遗产属性和水上项目功能?国家游泳中心创造性地提出了“水冰转换”方案——通过支撑体系和移动式制冰系统,即在比赛大厅中部搭建可转换结构、安装可拆装制冰系统,配合升级后的空调、除湿系统,完成从“水立方”到“冰立方”的功能转换。
“水立方”成为国际上首个在泳池上架设冰壶赛道的场馆,赛后,这里春夏秋三季将是“水立方”,冬季则变身“冰立方”。
雪车雪橇中心赛道的“两大护法”
从远处看,雪车雪橇中心赛道宛如一条巨龙盘卧在延庆小海陀山南麓。赛道建成后,便是世界第17条、亚洲第3条、国内首条雪车雪橇赛道。北京冬奥会期间,国家雪车雪橇中心将承担雪车、钢架雪车、雪橇三个项目的全部比赛。
氨制冷系统是雪车雪橇中心赛道的“供血”系统,是最为核心的部分,是赛道最终达到比赛条件的关键所在。雪车雪橇赛道混凝土结构中预埋的近12万米制冷管线和制冷设备一起,要完成赛道上5厘米厚冰道的制冰保冷工作。制冷设备和这将近12万米管道连接起来的串联管道,就是氨制冷系统。正是它,给混凝土结构披上了厚厚的冰雪外衣。如今,氨制冷系统顺利运行,所有赛道均已充注液氨,共计80吨液氨全部充入制冷系统。这也是我国体育场馆目前最大的氨制冷系统。
国家雪车雪橇中心是全球唯一拥有全遮阳棚的赛道。因其是全球唯一建在山体南坡的赛道,为了解决阳光照射使赛道冰面温度升高的问题,项目团队研发出一套独特的地形气候保护系统,赛道遮阳棚结合赛道形状、自然地形和“人工地形”,实现了传统木结构与现代钢结构的完美结合,有效保护了赛道冰面,最大限度地降低了能源消耗。
“冰丝带”中的二氧化碳在气温高达30℃时依然能制冷,“冰立方”里的冰“乖巧听话”,国家雪车雪橇中心的冰面不怕晒……冬奥场馆建设中隐藏着数不清的“黑科技”,你可能看不见它们,但正是它们,将助力北京冬奥会精彩、非凡、卓越。
【E学课堂】
北京冬奥会场馆光芒闪耀,它们到底有多美?扫描二维码,一览场馆风采!