水立方變“冰立方”，冬奧“黑科技”還有哪些？

#本文僅代表作者觀點，不代表IPRdaily立場#

原標題：水立方變“冰立方”，冬奧“黑科技”還有哪些？

經(jīng)過17天的激烈角逐，東京奧運會落下帷幕。6個月后，全球的目光將聚焦北京冬奧會。這是中國歷史上第一次舉辦冬季奧運會，也是繼北京2008夏季奧運會、南京2014青奧會后，中國第三次舉辦的奧運賽事。

自獲得舉辦權以來，國家相關部門便如火如荼地進行籌備工作，據(jù)北京冬奧組委規(guī)劃建設部部長劉玉民介紹，本次冬奧共使用39個場館，包括競賽場館12個、訓練場館3個、非競賽場館24個。同時，場館及相關設備設施的建設秉持“綠色、低碳、可持續(xù)”的理念。因此，在建設過程中，冬奧場館都融入了多種多樣的科技元素，不僅能夠向世界展示中國之美，也能向世界展示這了不起的中國制造！那么，本次冬奧里會出現(xiàn)哪些黑科技呢？一起來看看吧。

“水立方”變“冰立方”

2008年夏季奧運會期間，國家游泳中心（水立方）成功舉辦了游泳、跳水和花樣游泳比賽。在這里，游泳運動員打破了21項世界紀錄，水立方也成為世界上“最快的游泳池”。作為世界上第一個擁有智能化泳池轉換冰場技術的場館，“水立方”變身為“冰立方”，將在北京冬奧會和冬殘奧會上承擔冰壺項目和輪椅冰壺項目的比賽。對“水立方”改造升級后，建立了冬夏場景轉換的運營模型。建筑功能高度靈活；體育場地實現(xiàn)冰場/ 泳池之間智能化快速轉換；新增的空調、除濕系統(tǒng)和經(jīng)過調試的氣流組織保障高品質的室內環(huán)境，降低對冰面的影響；群智能控制提升了室內環(huán)境、設備自動化監(jiān)控的能力。這些系統(tǒng)為冬奧會賽時和賽后冬夏場景的智慧化可持續(xù)運營提供了完備的技術解決方案。

國家游泳中心冰壺賽道 圖源：本刊綜合.科技讓冬奧更精彩[J].發(fā)明與創(chuàng)新(大科技),2021(05):14-19.

那么，大家最感興趣的問題應該是場館里的水冰是如何實現(xiàn)轉換的？這個轉換不是直接把泳池里的水凍成冰，而是涉及整個場館的復雜的系統(tǒng)工程，需要在場館的比賽大廳中部搭建可轉換結構，安裝可拆裝制冰系統(tǒng)。把游泳池的水放空、排干，再把鋼結構支撐體系和混凝土面板安裝完成，鋪上制冰管道，制冰后將形成具有4條標準賽道的冰壺場地。中心運行期間將通過系統(tǒng)聯(lián)動實現(xiàn)溫度、濕度恒定，將冰壺場冰面溫度控制在零下3-5度，環(huán)境相對濕度小于35%，實現(xiàn)智能化管理。

鋼結構支撐體系 圖源：北晚新視覺網(wǎng)

混凝土面板 圖源：北晚新視覺網(wǎng)

“冰絲帶”引領冬奧“黑科技”

“冰絲帶”指的是2022年冬奧會北京賽區(qū)唯一的新建冰上競賽場館——國家速滑館，將在冬奧會期間承擔速度滑冰項目的比賽任務。如果說 “水立方” 是把柔軟的水設計成堅硬的方塊，“冰絲帶” 則是把堅硬的冰設計成柔軟的絲帶，這其中蘊含了中國人剛柔并濟的智慧， 一種隱藏于自然界的均衡。建筑外曲面幕墻四周22條飄逸的 “絲帶”，既是幕墻的支撐結構，又將遮陽、立面照明和建筑效果設計融為一體，其代表著北京冬奧會將在2022年舉辦，又像是速度滑冰員在冰上風馳電掣劃過的痕跡，象征著速度與激情。

“冰絲帶”外觀 圖源：北京日報客戶端

“冰絲帶”內部架構同樣令人震撼，其下部采用全冰面設計，冰面面積約為12000平方米，是目前亞洲最大的冰面。同時，冰面采用分模塊控制單元，將冰面劃分為若干區(qū)域，根據(jù)比賽項目分區(qū)域、分標準進行制冰。其采用的二氧化碳跨臨界直冷制冰技術，是全世界最大的采用二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)，也使其成為全球首個采用該技術進行制冷的冬奧場館，通過對比賽場地內的空氣溫度、空氣濕度、冰面溫度、澆冰水的純度和溫度等進行精準控制，可實現(xiàn)世界上最快制冰。其中部設計為緊湊的平面輪廓和空間體積，能夠回收約80%在制冰過程中產(chǎn)生的余熱，并將這些余熱充分用于運動員生活用水、融冰池融冰、冰面維護澆冰、除濕和采暖等方面，一年可節(jié)電約200萬千萬·時。其上部為長跨198m、短跨124m的鋼索網(wǎng)編織的“天幕”，其中的低輻射膜能夠降低冰面的輻射負荷20%以上，實現(xiàn)節(jié)能長效運行。此外，屋面結合建筑造型設置太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏裝機容量為300kWp，相當于近200個家庭的年用電量。

“冰絲帶”內部全景 圖源：北京冬奧組委官網(wǎng)

冰磚城堡——國家體育館

有著“折扇”之稱的國家體育館將在冬奧期間承擔男子冰球項目全部比賽、女子冰球部分賽事以及冬殘奧會冰橇冰球的部分賽事，為了保證這些比賽的順利進行，自2018年起場館就開展升級改造工作。新建訓練館的外立面使用863塊具有凹凸質感的冰花圖案玻璃，在燈光的配合作用下，呈現(xiàn)出冰磚城堡的效果。

國家體育館改造升級后的鳥瞰圖 圖源：周忠發(fā),朱忠義,周筍,李培,蔡春杰.國家體育館2022冬奧新建訓練館摩擦擺隔震設計[J].建筑結構,2020,50(20):1-7.

為了增加實用性，設計團隊在外層壓花玻璃幕墻內側增加了一層使用被稱作低輻玻璃的LOW-E鋼化玻璃制作的內幕墻，能大幅減少紫外線進入場館。整個雙幕墻極大的提高了場館的隔熱、保溫和隔音功能。由于新建訓練館主體采用鋼結構，其整體重量達到了2000噸，其中屋頂鋼結構就重達1500噸，為了使16根勁性柱能夠托起1500噸重的屋頂，設計團隊在每根勁性柱頂端安裝摩擦擺支座，并在側面加裝一套電渦流阻尼器，極大增加了整體減震效果。整個摩擦擺支座在面對震動時，可以讓1500噸的屋頂在360度范圍內進15cm自由位移，能夠經(jīng)受8級地震的考驗。

國家體育館冰面 圖源：澎湃新聞

國家體育館新建訓練館冰面共有結構底板、砂層、保溫層、保護層、防水層、精平層、滑動層、制冷管道層以及抗凍混凝土層等13層結構，為了保證冰面的平整度，設計團隊引進瑞士激光攤鋪儀，配合激光測距等監(jiān)測設備，對冰面結構層實行逐層校驗，將誤差控制在5mm以內。同時，為了應對不同賽事對地面的承壓要求，冰面最上層的抗凍混凝土標號由常規(guī)C30提升至C40，提升了冰面承壓力10%以上。此外，國家體育館的冰面不僅能在8h內實現(xiàn)冰藍場地的轉換，還能同時滿足60×30和60×26的雙重國際冰面標準。尤其值得注意的是在進行冰藍場地轉換時，只需在冰面上直接攤鋪一層15~20mm左右的冰甲板，而無需等待冰面融化。項目團隊在結構施工時提前預留的兩種規(guī)格預埋件，可以隨時通過改變圍擋位置，對場地進行自由調節(jié)，以滿足不同賽事需求。

全新的冬奧火炬——“飛揚”

“飛揚”火炬集中了多領域的智慧和科技，呈現(xiàn)出較高的設計水平和具有中國特色的藝術形式。與以往冬奧火炬的金屬外殼不同，“飛揚”火炬的外殼由碳纖維及其復合材料制造而成，復合材料的特殊性質使“飛揚”火炬相比以往冬奧火炬輕了20%左右，同時具備高強度、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦、耐紫外線輻射等特點，破解了火炬外殼在1000℃高溫制備過程中起泡、開裂等難題，采用的具有國際先進水平的三維立體編織成型技術使得火炬外形更加優(yōu)美。

“飛揚”火炬 圖源：碳纖維專家破解冬奧火炬外殼諸多難題[J].紡織科學研究,2021(03):11.

而且，“飛揚”火炬創(chuàng)造性的使用氫作為燃料，安全可靠性高，可抗10級大風，保證了火炬在極寒天氣中的順利使用?；鹁嫒紵龝r的碳排放為“零”，環(huán)保性很強，實現(xiàn)了“綠色”理念與冬奧的結合。

結語：

北京冬奧會上的國產(chǎn)黑科技遠不止所介紹的這些，“快、護、暖、美”冬奧戰(zhàn)服能夠讓運動員在比賽中發(fā)揮出最棒的成績；實時監(jiān)測運動員體溫數(shù)據(jù)的創(chuàng)口貼體溫計給冬奧期間國家防疫提供了強有力的保障；定位位置信息和監(jiān)測身體狀況的智能穿戴式手表為運動員的安全保駕護航……這場冬奧盛宴定會讓世界再次認識中國，讓全球各國人民再次認識什么是中國制造。冰雪是純潔的象征，冰雪運動是充滿激情和活力的運動，大家一起祝福北京冬奧會成功舉辦！

參考文獻：

[1]2022年冬奧會冰壺運動場館 “冰立方”冰上運動中心[J].建筑安全,2019,34(08):78.

[2]鄭方,孫衛(wèi)華,馮喆.國家游泳中心（冰立方）[J].建筑技藝,2021,27(05):8-13.

[3]本刊綜合.科技讓冬奧更精彩[J].發(fā)明與創(chuàng)新(大科技),2021(05):14-19.

[4]吳吉明.舞動的“冰絲帶”[J].百科知識,2021(02):28-30.

[5]靈動飛舞的“冰絲帶”:國家速滑館[J].冰雪運動,2020,42(04):2.

[6]“冰絲帶”引領冬奧“黑科技”[J].發(fā)明與創(chuàng)新(大科技),2021(02):54.

[7]周文.“飛揚”亮相,北京冬奧倒計時一周年[J].人民周刊,2021(03):10-11.

[8]本刊記者.北京冬奧場館里的高科技[J].工會博覽,2021(08):31.

[9]聞江,張樹明.中國“折扇”續(xù)寫“冰堡”魅力——中建二局三公司國家體育館2022冬奧改建項目施工紀實[J].建筑,2020(20):65-67.

來源：了不起的中國制造

出品：網(wǎng)易新聞

編輯：IPRdaily王穎          校對：IPRdaily縱橫君

青年有為！尋找2021年“40位40歲以下企業(yè)知識產(chǎn)權精英”活動正式啟動

報名！2021年「廣東省知識產(chǎn)權代理人才培訓班」來啦！

「關于IPRdaily」

IPRdaily是具有全球影響力的知識產(chǎn)權媒體，致力于連接全球知識產(chǎn)權與科技創(chuàng)新人才。匯聚了來自于中國、美國、歐洲、俄羅斯、以色列、澳大利亞、新加坡、日本、韓國等15個國家和地區(qū)的高科技公司及成長型科技企業(yè)的管理者及科技研發(fā)或知識產(chǎn)權負責人，還有來自政府、律師及代理事務所、研發(fā)或服務機構的全球近100萬用戶（國內70余萬+海外近30萬），2019年全年全網(wǎng)頁面瀏覽量已經(jīng)突破過億次傳播。

（英文官網(wǎng)：iprdaily.com  中文官網(wǎng)：iprdaily.cn） 

本文來自了不起的中國制造并經(jīng)IPRdaily.cn中文網(wǎng)編輯。轉載此文章須經(jīng)權利人同意，并附上出處與作者信息。文章不代表IPRdaily.cn立場，如若轉載，請注明出處：“http://jupyterflow.com/