滿滿高科技,設計總負責揭秘“水立方”如何變“冰立方”
2019年07月01日20:38

原標題:滿滿高科技,設計總負責揭秘“水立方”如何變“冰立方”

  北京冬奧會期間,“水立方”作為冰壺項目的比賽場館。

  水立方是2008年奧運會游泳、跳水、花遊項目的比賽場地,北京冬奧會期間,將轉換成“冰立方”作為冰壺項目的比賽場館,已於去年正式啟動場館改造。

  國家游泳中心轉換成冬奧會冰壺場館效果圖。圖/北京冬奧組委

  根據比賽需要,游泳池區域將轉換成冰壺場地,兩側新建臨時看台、約4500個座位,同時對空調系統進行改造,並新建除濕系統。據北京冬奧組委規劃建設部相關負責人介紹,目前的轉換方案,是經過好幾年的努力才得到國際壺聯認可的。

  國家游泳中心設計總負責人、主任建築師孫衛華近日在接受記者採訪時介紹了“冰水轉換”的一些細節。

  在把泳池里的水放掉後,將在泳池內安裝可拆卸的鋼結構,這種輕便的鋼結構能夠快拆快裝,同時保證強度。這樣的可拆卸支撐體繫在冬奧會上使用,還是全世界的首例。經過演練,整個“水”變“冰”過程可在一週內完成。

  孫衛華介紹,打造冬奧會的冰壺場館,不只是“水”變“冰”的問題,還要對溫濕度系統、光照系統,甚至聲學系統進行改造。未來,國家游泳中心三季用水,冬季上冰,將成為雙奧之城的一個重要遺產。

  國家游泳中心設計總負責人、主任建築師孫衛華。圖/北京冬奧組委

冬奧會首用可拆卸製冰體系

新京報:國家游泳中心水立方,是北京奧運會的標誌性建築之一,也是冬奧會的三大示範場館之一。但是把一個游泳池變成一塊冰壺場地,剛接到這個任務的時候,有沒有覺得有點難?

孫衛華:水立方通過2008年北京奧運會,已經逐漸深入人心,在建築設計界也享有一定的地位。面對這個任務,有一個比較複雜的心態。冰上場館在國內相對比較少,有相當的專業度,而且又是一個既有建築的改造,還要實現“冰水轉換”的雙奧場館改造,其難度可想而知。

  但另一方面,包括我在內的設計團隊,主要成員大多是十幾年前水立方建設時期的老人,大家對水立方感情很深也非常瞭解,我們認為我們具備比別人做得更好的先天優勢和情感動力,所以說面對這項任務,是一種既有壓力又充滿信心的狀態。

  我們學習了相關材料,發現一個標準4賽道冰壺場和一個標準泳池都是長方形,泳池可以兼容冰壺場館的尺寸要求,這給我們很大信心。後面我們就是對溫度、濕度、聲學、照明等指標,在技術領域攻克難點。

新京報:從“水立方”到“冰立方”,如何實現游泳賽事和冰上賽事之間轉換?

孫衛華:目前水立方游泳池三米深,必須在泳池上搭建一個冰層的基礎平面。為了實現泳池向冰場的轉換,我們和有關科研單位一起研發了可拆卸的支撐體系,這套可拆卸支撐體系並非世界首創,但在冬奧會上使用是世界首例。

  改造過程中,可拆卸的鋼結構是冰水轉換的基礎。改造時,首先要把泳池里的水放掉,在泳池內安裝可拆卸的鋼結構,這種鋼結構必須輕便,能夠快拆快裝、同時還要保證強度。

  鋼結構上方是一層預置混凝土板塊,再上面是防水層和製冰管道層,管道層上面再鋪層冰。在此前的實驗過程中,可拆卸鋼結構支撐體系安裝時間為兩週,加上製冰總共用時一個月,將來經過反複演練以後,整個過程大概一週左右。

不僅是“水”變“冰”

新京報:冰水轉換,在設計上主要解決什麼問題?

孫衛華:從“水立方”到“冰立方”,由“水”變“冰”,多的還真不止是“兩個點”。我們知道,冰壺比賽的冰面是要求最嚴格的冰面之一,在游泳館內實現這個精貴的冰面是前無古人的創舉。同時,冰水轉換又不只是冰面的問題,還有很多環境問題。

  前期我們做了很多工作。第一個科研課題就是泳池填埋、冰面基礎的問題,解決可拆卸、冰面的可靠度等問題。我們跟哈工大、中國建築研究院,還有清華大學等單位,做了這些科研攻關。

新京報:你剛剛說到還有一些環境問題,主要指哪方面?

孫衛華:比如說溫濕度環境,這涉及原有系統調試改造,適應冰麵條件下的溫度濕度。水立方轉換成冰面後,冰面溫度是零下8.5度左右,這和原來的溫度系統有很大變化,需要對空調系統、除濕系統有一個大的改變。

  另外,水立方整體是透光空間,但冰壺比賽的冰面是不允許光直接照射冰面上,所以要解決照明和採光問題,怎麼讓它既呈現水立方“泡泡”的效果,又不讓光直接照射它。還有,水立方的一些聲學指標原本是滿足游泳館要求,但冰壺比賽有靠聲音進行團隊戰術的要求,它要求混響時間在2秒鍾,這就需要通過一些吸聲材料調整混響時間。

  此外,一千多平方米的冰面彷彿是一台冰箱,我們要解決能耗問題,還有一些弱電等控製系統的升級。這些問題都是在普通建築改造中沒有遇到過的,也是改造設計中主要的關注點和難點。

場館改造後更加節能環保

新京報:場館改造中有不少綠色建築的應用,可以介紹下嗎?

孫衛華:我們增加了膜結構空腔自然通風,就是我們水立方頂部的這些空腔,夏季開啟自然通風降溫,冬季蓄能降低場館熱耗;更換了節水型器具,進行機電系統變頻改造,讓場館運行更加省電;新建了可視化能源管控中心,控製場館能耗和碳排放。

  改造升級並不是整體換,原來可以用的繼續使用,需要增加的考慮可轉換模式要求。所以有些做成永久性,池岸上的送風管就採取布袋管,平時方便收納。

  “冰立方”的改造工程按照綠色建築二星的標準設計實施,改造後的場館將更加節能環保。

新京報:場館的科技含量也是大家關注的焦點,國家游泳中心未來有哪些智能元素?

孫衛華:改造完成後的“冰立方”不僅功能增加,更將實現智能升級,全新的智能建築管理系統將有效控製和監測場館室內的溫度、濕度、照明、聲學等變化,為冬奧冰壺比賽提供完美環境。

  我們利用物聯網(IoT)、人工智能(AI)、機器學習(ML)、雲計算等前沿技術,通過精確測量、機器深度學習等手段,來實現場館智慧化。另外,場館新增的信息引導系統可以讓觀眾更及時瞭解場館信息,提升觀賽體驗,也提高入場和疏散效率。

未來“冰”“水”四季輪換

新京報:中國觀眾很喜歡冰壺項目,但冰壺項目對場地的要求限製了它在民間的推廣。在整體改造方案中是否也考慮了這個問題?

孫衛華:冰壺在中國算是一項比較新的運動項目,大概2000年國內開始組建冰壺隊伍,現在競技水平已躍升至世界前列。其實和大道速滑、短道速滑、花樣滑冰和冰球相比,冰壺場地最小,水立方改造完成後將成為冬奧會曆史上最大體量的冰壺場館。

  將水立方改為冰壺比賽場地,也是想借助水立方揭開冰壺比賽或者說冰壺場地的神秘面紗,它也就是差不多一個標準泳池大小,讓人們更容易理解它,記住它。

新京報:對於北京冬奧會之後“冰立方”的利用,有怎樣的設計思路?

孫衛華:按照計劃,將來春夏秋三個季節“水立方”用於水上活動,冬天則用於冰上活動。同時,新建的南廣場地下冰場賽時供冬奧會配套使用,賽後將作為冬奧會重要遺產用於群眾冰上運動培訓和體驗,成為向青少年推廣冰上運動的重要載體,助力實現“三億人上冰雪”的目標。

  此外,“冰立方”也已經初步建立奧運賽事運營和服務團隊,籌劃各級別冰上比賽、演出和冰上培訓業務,力求將“冰立方”打造成京城“最熱的冰”,為冬奧會營造良好氛圍,也更好地滿足人民群眾對美好生活的追求,服務首都文化中心建設。

  新京報記者 吳為 編輯 陳思

  見習編輯 丁天 校對 劉軍

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