“冰丝带”首用二氧化碳制冷制冰技术实现环保低能耗                    ■记者 张军/摄

        国家速滑馆建设完工，“冰丝带”在奥林匹克森林公园飞舞飘扬；国家游泳中心改造工程完工，“水立方”完成第二次“水冰转换”，再度变为“冰立方”；延庆赛区，国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、延庆冬奥村及山地新闻中心四大场馆全面完工……这个冬天天寒地坼，北京冬奥会项目建设“热火朝天”。无论北京赛区还是延庆赛区，冬奥工程建设都加快奔向2022。

        重大场合、关键时刻彰显北京国企使命担当。在北京冬奥会相关重大项目规划建设中，市管企业勇于突破创新，应用新科技，贡献新方案，遵循新理念，以国企智慧助力北京冬奥创造奥运会和地区可持续发展的新典范。

        “冰丝带”用“新技术”     二氧化碳制冰环保零排放

        “冰丝带”由22条丝带状曲面玻璃幕墙环绕，与雄浑的钢结构“鸟巢”、灵动的膜结构“水立方”相得益彰，共同组成北京这座世界首个“双奥之城”的标志性建筑群。

        举世瞩目的北京冬奥会标志性建筑究竟有何亮点？北京国资公司副总经理、国家速滑馆公司董事长武晓南解密“冰丝带”创新理念和科技成果。武晓南说，这座场馆在奥运史上首次采用二氧化碳跨临界直接蒸发制冷制冰技术，是目前世界上最环保的制冰技术，碳排放趋近于零。也是最先进的制冰技术，冰面温差可控制在0.5摄氏度以内。

        想要实现这个目标，施工工艺和选材均面临挑战。速滑馆内混凝土地面下方布满不锈钢盘管，这也是制冰最重要的设备，而看似简单的不锈钢管铺设，却有着极为严苛的要求。1.2万平方米的地面被一圈圈间隔10厘米、累计长度近130公里的不锈钢制冷盘管覆盖，这些不锈钢制冷盘管通过焊接连接，焊缝近9000道，体量巨大。武晓南说：“二氧化碳在管道中流动时，温度在零下18摄氏度左右，而冰板温度按照速度滑冰的比赛要求要准确控制在零下7至零下9.5摄氏度之间。此外，还要保证所有管道铺设完成后都处在同一水平面上。”

        施工方北京城建集团介绍，在建设过程中，国家速滑馆使用了工程建筑信息模型BIM技术，从8500吨的桁架钢梁到每一个看台都实现了工厂化生产，现场施工拼装，仅用不到8个月就完成了主体结构。

        按照未来发展图景，“冰丝带”呈现在百姓面前的将是一座“智慧的场馆”。如何做到智慧，这其中少不了高科技加持。

        借助大数据和物联网，国家速滑馆场馆引入了“BIM运维系统”和“一体化定位导航系统”。拥有了“智慧大脑”，未来无论运动员还是观众进入场馆后，可通过手机提供定位导航服务，匹配出到达目的地的最佳路径。此外，机器人问路、无人售货车及虚拟冰雪运动等多种新科技成果都将为观众提供方便、快捷的观赛体验。

        武晓南透露，国家速滑馆正探索疫情之下办赛新模式，“如进一步增强智慧售卖水平，提供机器人指引服务，甚至是机器人颁奖等，这样既能让观众体验到一场充满科技感的奥运会，同时减少人与人之间的接触。”

        “水立方”献“新方案”     水冰转换实现可持续利用

        由北京国资公司运营管理的国家游泳中心曾是2008年奥运会场馆，在北京冬奥会将举办冰壶比赛，这是奥运历史上首次在夏奥水上项目场馆举办冰上项目比赛。国家游泳中心总经理杨奇勇介绍，国家游泳中心创造性提出“水冰转换”场馆改造方案，通过支撑体系和移动式制冰系统，完成“水立方”到“冰立方”的功能转换。该方案实现对奥运遗产的可持续利用，较之新建场馆节约办奥成本和土地资源，是北京冬奥会全面贯彻“绿色办奥”的重要举措。

        为实现“水冰转换”方案，国家游泳中心进行了场地结构、温度、湿度、照明、声学等科研攻关，并通过近一年时间改造，在场馆内打造出了符合冬奥会冰壶赛事举办标准的转换基础、制冰系统、除湿系统、空调系统、体育照明系统和控制系统。2019年底，国家游泳中心初次完成了“奥运标准”冰面制冰，并举办了首场高规格冰壶赛事，意味着“水冰转换”这一世界独创的方案获得了成功。该方案更新了冬奥场馆改造的思路，也为世界大型体育场馆的可持续发展和多元利用提供了中国方案。

        2020年12月21日，国家游泳中心“水立方”完成第二次“水冰转换”。相较首次转换，第二次“水冰转换”缩短了转换工期，去年冰场可转换结构安装耗时45天，而此次仅用20天就完成了结构转换并具备了制冰条件。中建一局施工团队将原有施工机械进行了智能化改造，对原有构件进行了编码排序，极大提高了效率。值得一提的是，此次改造是在国外技术人员因疫情原因无法来中国的情况下，由国家游泳中心团队与中建一局施工团队发挥“中国智慧”独立完成的第一块冰场。

        国家游泳中心不仅在场馆改造方案中秉持“可持续发展”的办奥理念，更在场馆改造过程中应用科研创新、探索新型科技成果，力求通过科技创新为场馆打造可持续发展的强大引擎。

        冰壶项目的制冰工艺极为精细，对冰面的品质要求十分严苛。为满足项目要求，同时能更快捷、更精准实现场馆模式转换，国家游泳中心在场馆改造中研究建立起覆盖全建筑空间、集成多种终端、自适应多种应用场景的群智能控制系统。数百个智能控制节点、上千个各类传感器织构成强大“神经网络”，能并行处理至少30个场馆管理任务。拥有“更强大脑”的智慧“冰立方”可瞬间完成多种模式更新和切换，为冬奥赛后场馆冰上、水上，赛事、演出，展览、参观等各类活动提供功能、环境保障。

        为举办好冬奥盛会，国家游泳中心借助科技研究冰面质量问题。科研团队采用现代力学的热—力耦合机理，微观到冰的分子结构，宏观到冰场与人、环境的相互作用，摸透冰的脾气秉性。再通过群智能控制系统，实现冰面与室内环境的实时感知与精确控制，达到让冰面“乖巧听话”的效果。力争打破高端冰场制冰行业的技术垄断，摸索出中国人制冰的技术指南。

        科研创新和新型科技成果的应用让国家游泳中心实现了设施升级和服务能力升级，同时大量的科研成果形成了场馆的自主知识产权资源，未来可在场馆管理输出、经验输出和无形资产输出中提供强支撑，成为场馆改造、运营、管理模式复制和移植产业中的核心竞争力。

        延庆赛区遵“新理念”     生态修复守护绿水青山

        国家高山滑雪中心7条雪道从山顶倾斜而下，山脚下的国家雪车雪橇中心宛若一条巨龙静卧，等待着一飞冲天的时刻。11条索道、缆车仿佛跃动的曲谱将高山滑雪每一个区域联接了起来；延庆冬奥村这座中式庭院掩映在山林之间，山地新闻中心依山而居……从高空俯瞰整个赛区，所有场馆融于自然之中，恰似大自然之手绘就的一幅优美画卷。

        北京冬奥会延庆赛区位于小海陀山崇山峻岭之间，延庆区是首都西北部重要生态保育及区域生态治理协作区。建设之初，建设单位北控集团坚持生态修复与工程建设并重，组织专家编制生态修复规划方案，保护赛区自然资源。北控京奥建设有限公司相关负责人介绍，延庆赛区是一个100%使用风电、太阳能电力的绿色清洁能源赛区，是一个水资源全部实现自我收集利用，全部净化再利用的“海绵型赛区”。它是一个“生态赛区”，赛区建筑施工表面的原生土全部收集，建设完工后全部原土覆盖，所有珍贵树木全部就地、迁地保护。赛区内四个场馆全部通过绿色建筑三星级认证。因此，它是一个真正意义上的“绿色赛区”。

        延庆赛区秉持“山林场馆、生态冬奥”的设计理念。赛区内大量采用“石笼墙”，即用钢筋笼将碎石进行拼装，形成墙体，大量用于配套建筑。大部分建筑屋顶则采用了木质瓦片，让建筑与自然融为一体。延庆冬奥村采用了低层、高密度的“山村”式建筑布局。半开放式的建筑庭院依山而建，既展现出北京四合院的文化特色，又不破山型、不夺山景，融入到周围美丽的风景之中。山地新闻中心毗邻冬奥村，建筑风格与冬奥村相融合，充分体现了山林之美。而且两个场馆均采用了超低能耗建造技术，极大节约了能源的消耗。

        此外，为保护赛区自然资源，减轻施工带来的生态干扰，建设者始终将生态修复作为重要工作内容。建设者采用了多种生态修复方式，使赛区内恢复了小海陀原有的一片生机。