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解码智慧冬奥丨2022年北京冬奥会智慧场馆建设蕴藏了哪些黑科技?

发稿时间: 2021-10-27 09:04 来源:新华网 作者: 2021-10-27

新华网北京10月27日电(赵秋玥)10月27日,2022年北京冬奥会迎来倒计时100天。这将是中国历史上第一次举办冬季奥运会和冬残奥会,北京也将成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。

历届奥运会都是最新科技成果应用的重要场景,无论北京还是张家口赛区,绿色节能可持续都是冰上场馆新建和改造的核心主题,让我们一起近距离了解在智慧场馆建设方面蕴藏了哪些黑科技。

场馆设计创新

国家速滑馆“冰丝带”是2022年北京冬奥会北京主赛区标志性场馆,也是唯一新建的冰上竞赛场馆。它的设计理念来自冰和速度结合的创意,22条丝带就像运动员滑过的痕迹,象征速度和激情。

北京市科委、中关村管委会、冬奥专班负责人杨鹏宇在接受新华网专访时表示,“冰丝带”在智慧场馆设计方面,针对速滑馆赛时智慧化运行、赛后高效管理和多样化服务的需求,实施智慧场馆建设。

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图为国家速滑馆(凯盛科技集团供图)

据杨鹏宇介绍,“冰丝带”建设应用基于BIM的智慧建造技术,使主体结构工期节省了2个月时间、减少使用钢材2800吨。通过建立数字孪生和智能化集成管理平台,集成45个子系统,将场馆的设备数据进行集中管理,数据更新速度由秒级提升至毫秒级,对场馆设施实现3D可视化分级信息浏览,点击即可获取相关设备详细信息,有效解决了场馆相关设备多样、协议复杂等一体化管控难问题,实现场馆运行数据采集、趋势研判、提前预警和分析决策的综合智慧管理。

北京市建筑设计研究院有限公司副总建筑师、国家游泳中心“水立方”和国家速滑馆“冰丝带”设计总负责人郑方表示,在轻型结构和智慧建造方面,“冰丝带”采用面向未来的单层双向正交马鞍形索网结构,大大减少屋顶用钢量。同时,建筑师为场馆建立节能体系,包括控制新建场馆容积、增强自然通风和采光利用,提升场馆能源运行水平等,降低了冰上场馆对环境的整体影响,提高了场馆运行效率。

施工材料创新

在双碳背景下,绿色办奥的理念正在激发建材产业潜能,塑造人与自然和谐共生的绿色低碳节能建筑。

你能想到吗?玻璃可以作为新能源材料,应用于2022年北京冬奥会国家速滑馆和张家口冬奥会配套设施改造项目。这就是由中国工程院院士、中国建材集团总工程师、凯盛科技集团董事长彭寿带领团队自主开发出的碲化镉发电玻璃,具有弱光性能好、抗衰减等特点,是适用于光伏建筑一体化的理想材料。

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图为碲化镉发电玻璃在赤城奥运走廊项目中的应用(凯盛科技集团供图)

据了解,在2022年北京冬奥会项目建设中,碲化镉发电玻璃分别应用于国家速滑馆和张家口冬奥会场馆BIPV建筑一体化项目,以及赤城奥运走廊项目。在绿色办奥的目标下,发电玻璃的应用既满足了功能性要求,同时还兼具经济性和艺术性。以赤城奥运走廊项目为例,经过对比论证,赤城奥运走廊总容量为12MW,是亚洲第一大碲化镉发电玻璃电站。该项目意味着我国光伏+荒漠整治模式的成功,为未来光伏产品的应用模式、应用场景提供了新思路。

对此,彭寿在接受新华网专访时表示,作为材料的创造者和创新者,我们要为2022年北京冬奥会场馆建设在材料领域做出自己的贡献。“碲化镉发电玻璃不仅具有建筑材料的特性,而且能够发电,是新型绿色环保建筑材料,目前在全国已有多个应用碲化镉发电玻璃的光伏建筑一体化示范项目。通过2022年北京冬奥会场馆的建设应用,碲化镉发电玻璃将成为绿色和科技办奥交汇的创新点。”彭寿说。

应用理念创新

在北京2022年冬奥会期间,国家游泳中心(以下简称“水立方”)将变身为“冰立方”,成为冬奥冰壶和轮椅冰壶项目竞赛场馆。对于冰壶赛事而言,场地的光环境效果将直接影响到赛事能否顺利进行、运动员的竞技状态、技术水平的发挥以及最终的比赛成绩。

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国家游泳中心供图

作为北京市科委的重点项目,《国家游泳中心冰壶场地环境与节能关键技术研究》的项目负责单位为国家游泳中心,中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院承担并完成了光环境研究。

中国建研院建筑环境与能源研究院罗涛博士接受新华网专访说,本课题为北京市科技计划课题“国家游泳中心冰壶场地环境与节能关键技术研究”的子课题“冰壶场地光环境与节能关键技术研究”,课题起止时间为 2017年1月至2019年12月。该课题的难点在于水立方是既有场馆,原有建筑布局和马道主要是满足游泳和跳水等水上项目的照明需求,要在具备上述条件的同时,满足冰壶比赛的要求,且要实现节能以及赛时、赛后的综合利用,赛后要满足冰上和水上两类运动的照明需求,这就需要提供一套足够灵活和适应性强的解决方案。“大功率LED在国内高级别赛场中还未得到应用,没有参考依据,工程时间也比较紧张,这对于课题组也是个不小的挑战。”罗涛说。

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北京市建筑设计研究院有限公司副总建筑师、国家游泳中心“冰立方”和国家速滑馆“冰丝带”设计总负责人郑方供图

据罗涛介绍,该课题主要针对冰上场地用大功率 LED 照明产品关键技术指标研究、比赛大厅照明设计方案研究、智能照明控制与节能关键技术研究、冰上场地天然采光与节能关键技术研究以及多功能冰上场地的照明控制关键技术研究五个方面展开研究工作。同时,该课题研究结合国家游泳中心冰壶场地照明改造工程同时进行,课题成果直接应用于工程实践。 

“通过课题组研究,在水立方的大力支持和相关单位的配合下,最终圆满完成了这个任务。该项目成果直接应用于国家游泳中心冰壶场地照明改造项目,经现场测试,各项照明指标满足冬奥比赛和电视转播要求,并得到了奥运转播机构 OBS 专家和冬奥组委的充分肯定,为2022 年冬奥会提供了重要的技术保障。研究成果中关于照明产品的性能要求和超高清转播的技术要求被国家标准《LED 体育照明应用技术要求》采纳,为其他场馆建设提供了参考,特别是为高级别体育照明实践起到重要的指导作用。”罗涛说。

郑方补充道,在打造可持续赛后利用场景方面,“水立方”通过“水冰转换”可拆卸结构,可实现冬季、夏季两个使用场景的转换。

不难看出,在北京冬奥场馆规划建设工作中,无论建设新场馆还是改造老场馆,既从自身特点出发,又结合发展的理念,考虑到赛后运营,最大限度利用既有场馆和设施,并融入5G、大数据等新一代科技,把近期和远期、现状和新建结合考虑,体现出可持续的发展理念。

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