冬奧會(huì)冰上場館 隱藏著哪些 “可持續(xù)”的秘密

撰文：清華大學(xué)建筑學(xué)院冬奧冰上場館可持續(xù)環(huán)境營造研究團(tuán)隊(duì) 推薦單位：北京制冷學(xué)會(huì)

綠色冬奧、可持續(xù)冬奧是北京2022年冬奧會(huì)的重要目標(biāo)，需要從賽區(qū)場館規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營等多方面開展攻關(guān)。冬奧場館是賽事承辦、保障冬奧的重要基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)冬奧目標(biāo)和傳承辦奧理念的重要載體。冬奧場館的綠色可持續(xù)運(yùn)營，既是保障冬奧會(huì)順利舉行的重要環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)場館可持續(xù)利用、踐行奧運(yùn)理念的重要抓手。實(shí)現(xiàn)冬奧場館綠色可持續(xù)運(yùn)營，是北京2022年冬奧會(huì)成功的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)迫切需要冬奧場館可持續(xù)環(huán)境營造關(guān)鍵技術(shù)的支持。

冬奧場館為保障冬奧賽事特殊需求建造或改造，與普通文體場館、公共建筑等具有明顯不同，在場館環(huán)境控制、運(yùn)營目標(biāo)和技術(shù)手段方面存在顯著區(qū)別，我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)少、對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的認(rèn)識(shí)尚不深入，在環(huán)境營造關(guān)鍵技術(shù)突破方面也存在明顯短板。以冰壺比賽為例，國際冰壺聯(lián)合會(huì)提出的29條要求中有14條是與場館制冰空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)，對(duì)場館環(huán)境控制和制冰空調(diào)系統(tǒng)提出了嚴(yán)苛要求，但我國在此領(lǐng)域尚未有成熟的方法案例，亟需在此領(lǐng)域開展技術(shù)攻關(guān)，為冬奧場館貢獻(xiàn)中國方案。

冰上場館可持續(xù)環(huán)境營造的關(guān)鍵問題

為此，面向北京2022年冬奧會(huì)冰上場館可持續(xù)環(huán)境營造方面的重大需求，在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”專項(xiàng)項(xiàng)目、北京科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目等支持下，清華大學(xué)江億院士、劉曉華教授帶領(lǐng)本團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地開展了國家游泳中心冬奧會(huì)冰壺比賽場館（冰立方）、國家速滑館（冰絲帶）等標(biāo)志性冬奧建筑的熱濕環(huán)境保障方案及系統(tǒng)構(gòu)建研究，服務(wù)于冬奧重點(diǎn)冰上場館前期改造/新建及后期運(yùn)行的全過程。研究工作以實(shí)現(xiàn)場館可持續(xù)運(yùn)營目標(biāo)為根本，針對(duì)賽前、賽時(shí)、賽后利用涉及的制冰、環(huán)控等方面關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行科技攻關(guān)，為真正實(shí)現(xiàn)場館綠色運(yùn)維、可持續(xù)運(yùn)行提供了重要技術(shù)支持。

以國家游泳中心（冰立方）冬奧冰壺改造工程為例，該冬奧工程的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1）該場館是冬奧會(huì)歷史上體量最大的冰壺場館，高大空間使得場館環(huán)境控制系統(tǒng)面臨基礎(chǔ)性困難;2）冰壺比賽是所有冰上運(yùn)動(dòng)中對(duì)環(huán)境參數(shù)要求最嚴(yán)苛的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，需嚴(yán)格保證冰面上空氣溫濕度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)速等控制在嚴(yán)苛范圍內(nèi)，這對(duì)場館環(huán)境營造進(jìn)一步提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn);3）傳統(tǒng)方式多采用全部空間控制但不符合綠色可持續(xù)運(yùn)營目標(biāo)，在該場館中如何實(shí)現(xiàn)高效環(huán)境營造是亟待解決的關(guān)鍵難題。

冰立方是最大體量的冰壺場館

面對(duì)該項(xiàng)目對(duì)可持續(xù)環(huán)境營造提出的嚴(yán)苛要求，本團(tuán)隊(duì)針對(duì)國家游泳中心開展了既有空調(diào)系統(tǒng)性能、空腔自然通風(fēng)改造、大空間氣流流通特征及場館分區(qū)熱濕環(huán)境營造方案的理論分析和現(xiàn)場性能調(diào)試和測試，為滿足冰壺比賽（對(duì)環(huán)境要求最嚴(yán)苛的冰上運(yùn)動(dòng)）的嚴(yán)苛要求和場館可持續(xù)運(yùn)行提供了重要的基礎(chǔ)條件支撐;提出了可實(shí)現(xiàn)冰壺比賽冰面區(qū)域、觀眾席觀賽區(qū)域分別控制的高效營造方案，在冬奧會(huì)歷史上首次實(shí)現(xiàn)了冰壺場館分區(qū)環(huán)境控制方案，使得環(huán)境營造系統(tǒng)所需的深度除濕風(fēng)量由傳統(tǒng)全空間控制方式下的22萬立方米/時(shí)降低至本新型方案下的3萬立方米/時(shí)，降低幅度超過80%，真正在北京冬奧會(huì)冰上場館建設(shè)、運(yùn)營中貢獻(xiàn)了“中國方案”和“中國智慧”。

冰立方可持續(xù)環(huán)境營造部分科研工作

在研究過程中，面對(duì)國際組織提出的競賽環(huán)境控制參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，敢于突破、敢于質(zhì)疑，深入挖掘出已有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)中不完備的地方。結(jié)合團(tuán)隊(duì)長期以來深入開展可持續(xù)環(huán)境營造方面的扎實(shí)基礎(chǔ)，以深入細(xì)致的科學(xué)精神堅(jiān)持探索、尋求對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)規(guī)定的追根溯源，堅(jiān)持開展冰上場館環(huán)境營造過程的機(jī)理研究并提出科學(xué)的參數(shù)定量化依據(jù)。首次提出了針對(duì)冰壺比賽的冰上運(yùn)動(dòng)空氣露點(diǎn)控制范圍，突破現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)中參數(shù)控制的局限性，變傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式標(biāo)準(zhǔn)為科學(xué)定量的參數(shù)范圍確定，并以此為基礎(chǔ)參與起草制定我國冰壺比賽參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)，為冬奧運(yùn)動(dòng)發(fā)展進(jìn)一步作出中國貢獻(xiàn)。相關(guān)研究成果已在前期冬奧系列測試賽中得到成功應(yīng)用驗(yàn)證，并將進(jìn)一步在北京2022年冬奧會(huì)正式比賽中進(jìn)行應(yīng)用，全面保障北京冬奧會(huì)的順利舉 行。

自2016年至今，參與本項(xiàng)研究工作的主要團(tuán)隊(duì)成員包括：江億院士、劉曉華教授、張濤助理研究員、劉效辰博士、李凌杉博士生、藺文鈺博士生、唐海達(dá)（已畢業(yè)，現(xiàn)為深圳大學(xué)特別研究員）、項(xiàng)翔堅(jiān)（已畢業(yè)）等。

本團(tuán)隊(duì)開展的研究工作，成功解決了北京2022年冬奧會(huì)冰上場館可持續(xù)環(huán)境營造過程中面臨的系列難題，為保障北京冬奧會(huì)這一新時(shí)代盛事提供了重要科技支撐。研究過程中團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持科學(xué)精神求真探索，堅(jiān)定信念，執(zhí)著追求創(chuàng)新，堅(jiān)信中國人一定可以在冬奧盛會(huì)舉辦中踐行綠色可持續(xù)發(fā)展理念，也一定可以做出中國自己的創(chuàng)新方案、高效系統(tǒng)，為奧林匹克運(yùn)動(dòng)發(fā)展、為我國冰上場館環(huán)境營造技術(shù)突破貢獻(xiàn)堅(jiān)實(shí)的科技力量。