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(xiàn)“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(zhàn)。國家游泳中心聯(lián)合哈爾濱工業(yè)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(zhuǎn)換的鋼結(jié)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(wěn)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(jié)實。另外，鋼架上還裝有傳感器，稍有一點震動或不穩(wěn)都能監(jiān)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(huán)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(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(jīng)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(nèi)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(huán)境變成冰壺場地所需的低溫低濕環(huán)境，并降低熱輻射對制冰系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的負荷。

    除此之外，工程師還為冰壺賽場建立了一套“健康監(jiān)測”系統(tǒng)，包含加速傳感器、應變傳感器、環(huán)境溫度傳感器等，不僅能監(jiān)測結(jié)構的變形、震動，還能監(jiān)測環(huán)境溫度和整體結(jié)構傾角，對結(jié)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(fā)抖嗎？當然不是。大廳內(nèi)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(huán)境的變化，場館的群智能系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)反饋的實際情況自動調(diào)節(jié)。最終可實現(xiàn)室內(nèi)高大空間溫度的分區(qū)調(diào)控。冰壺賽場內(nèi)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(qū)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(xié)調(diào)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(zhuǎn)換”，耗時近60天。2020年12月，第二次“水冰轉(zhuǎn)換”的結(jié)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(yōu)勢，現(xiàn)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(xiàn)有的遺產(chǎn)重復利用，可以充分體現(xiàn)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(xiàn)“冰水”自由切換，讓北京奧運場館遺產(chǎn)再次煥發(fā)活力。