“冰雪的馆”这样命名
在奥林匹克森林公园,如何辨别哪个是冬奥场馆?先看外观。
外形酷似天坛造型的国家速滑馆,曲面玻璃幕墙随屋顶的高低变化延展,22条晶莹剔透的“丝带”状曲面玻璃幕墙环绕,因此得名“冰丝带”。
这种“丝带”状曲面玻璃幕墙的设计灵感来自于冰雪运动与速度的结合。盘旋的“冰丝带”象征着速度滑冰运动员高速滑进时冰刀留下的轨迹,22条“冰丝带”又象征着在2022年举办北京冬奥会。
夜间,“冰丝带”亮灯后,外立面“丝带”先呈现倒计时数字,后模拟出速滑运动员在赛道疾驰的流动画面。“丝带飞舞”在奥林匹克森林公园独成一景。
从国家速滑馆往南,承担冬奥会冰球比赛的国家体育馆新建训练馆,让人眼前一亮。
国家体育馆新建训练馆的外立面玻璃幕墙使用了863块压花玻璃,最大一块超过8平方米。这种压花玻璃一面光滑,一面有凹凸质感的冰花图案,在灯光配合下,垒砌出一座“冰堡”。
晚上的五棵松冰上运动中心,外幕墙上各色雪花漫天落下,在光影变化中变身“冰菱花”。
五棵松冰上运动中心外立面采用格栅幕墙体系,斜向格栅呈45°交叉,通过几何图形组成雪花图案。格栅幕墙由五种颜色组成,色彩的分布和定位被编组加工,外幕墙中还暗藏灯具,每个灯具都能实现精准控制,“见光不见灯”。
在首都体育馆北侧,国家体育总局冬季运动管理中心“冰坛”亮相。从高空看,场馆是一个冰壶的横剖面,侧面看则是一道道短道速滑的冰痕。这个名字也寓意一座推广普及冰雪运动、孕育相关项目最高竞技水平的“冰雪圣坛”。
冰面是冬奥场馆的“灵魂”。一项制冰“黑科技”将在北京2022年冬奥会中首次大规模使用,打造出“最快的冰”。
在国家速滑馆,首次制冰正在进行。这是全球首个采用二氧化碳跨临界制冷的冬奥场馆,拥有全世界最大的采用二氧化碳跨临界直冷制冷系统的冰面。
在北京赛区15块冰面中,有7块采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术。首体园区中,首都体育馆、“冰坛”等4块冰面均采用二氧化碳跨临界制冷系统,成为二氧化碳制冰最集中的区域。
二氧化碳制冰有何优点?作为世界上最先进的制冰技术,它可使冰面温差控制在0.5℃以内,不会出现各个部位温度不一样、冰面硬度不均匀的情况。在以0.001秒计时的高水平竞技中,这些都是关键性因素。
“科技的馆”疫情防控无死角
为做好疫情防控工作,“冰立方”在闭环管理区和非闭环管理区之间的缓冲区放了两个“智能消毒柜”。对于一些必须在闭环管理区和非闭环管理区进行传送的重要文件,工作人员会将文件放在智能消毒柜中进行消杀。两边的人不需要接触就可以有效地进行传递,杜绝了病菌传播的可能。
比赛期间,“冰立方”里还会应用一批智能机器人。它们将分布在场馆各处,开展清扫消杀、移动测温、防疫监督、引导、智能配送等方面工作,为参赛队员及工作人员提供智能化、无接触的服务。
“冰立方”所有在馆工作人员身上,都佩戴着智能体温贴。该体温贴通过前端智能体温计搭配相关管理系统,可实现对佩戴者远程、实时、全域性体温监测,从而精准、快速、实时锁定体温异常人员。
国家体育馆启用了场馆室内外一体化无信源设施位置服务技术,应用地磁导航、电子围栏,实现场馆室内高精度导航,实时获取场馆内人员位置信息。目前的座椅区有一部分座椅进行了升级改造,观众在拿到自己的票以后,可以到场馆进行扫码,从而准确定位到自己的位置。
场馆内的吉利水雾化消毒机器人采用超声雾化的方式,将消毒液雾化成平均粒径小于10微米的微小颗粒,喷洒在空气中,具有很好的消毒效果,更适合室内密闭空间的消毒。通过给它构建地图,设置它的路线,确定它消毒的区域,可以实现指定时间指定区域完成每日消毒工作。
分子筛空气消毒机、坎德拉科技智能服务机器人、气溶胶检测仪等也都是国家体育馆科技防控“武器”,可以多角度为所有人员提供安全的环境。
除了智能机器人、消毒服务站外,“智慧安全出入管理系统”只需要刷一下身份证,就可在一秒钟之内完成7项通行信息的查验。
值得一提的是,颌面创伤综合防治诊疗车,成为冰球馆的“智慧方舱”,可在5分钟内完成颌面创伤的现场影像学检查和人工智能诊断。经专业医生复核,人工智能诊断准确率达到96%以上,有助于提高颌面创伤现场诊断处置效率。
“冰丝带”上空的四个方位均有一根细细的长“线”从棚顶垂下。这可不是一根普通的线,它可以实时监测馆内的温度、湿度等,并将数据即时传输到场馆控制系统。控制系统将根据设定标准,随时进行调控,让整个场馆一直保持最适宜、最佳的舒适度。
基于5G高速网络,“冰丝带”内下行速率最高可达每秒900M,上行速率也可达每秒200M,1G大小的文件基本上几秒钟就能下载完毕。5G还为媒体服务提供了便利,混合采访区通过云转播方式已实现远程采访,既保证了新闻媒体与闭环管理区运动员、教练员和管理人员的互动,又为防疫提供了安全保障。
“绿色的馆”成为新标签:绿色环保是冬奥场馆的新标签
作为冬奥会雪上项目的主赛场,这些绿色场馆究竟“绿”在何处?
国家跳台滑雪中心是全球首个全钢筋混凝土框架结构滑雪中心,也是首个在顶部出发区设置大型建筑物的跳台滑雪场地,采用异型钢框架结构,总用钢量约1800吨,整体架设在山谷之间,土方量很大。
为最大限度减少对山谷生态的影响,“雪如意”在建设过程中尽可能使用可再生材料和环境友好施工方法,赛道部分以支桥的方式架设,保证原地表径流路线与生态廊道不被阻断。此外,开展场地生态恢复,施工过程中采用格宾再造技术,对切削后的碎石和土壤进行筛选,并合理组合填充到格宾网箱中,形成支护体系,再种植适应当地气候的植被,实现生态恢复。
国家越野滑雪中心和国家冬季两项中心在苍翠的山林间同样熠熠生辉,靶场立于山谷中,赛道掩在草木里。两个中心技术楼大面积的玻璃幕墙格外显眼,走在技术楼中,外界景色尽收眼底。
“这块玻璃幕墙是在工厂生产下线后,运过来直接安装的,就是为了保护周边生态,减少施工量。”张家口奥体建设开发有限公司工程技术部副经理孙小溪介绍,玻璃幕墙采用高性能中空工艺,能减少室内冷热量的散失,从而降低空调负荷,减少能耗。
节水,是冬奥场馆采用绿色设计和施工工艺的又一个亮点。
为提高水资源利用效率,崇礼引入融雪水循环利用技术,4个竞赛场馆都具有“海绵”体质,利用绿色技艺,将融雪水、自然降水进行高效回收存储,在雪季时可作为造雪用水,既保证冬奥会期间的用水,也让整个崇礼区域的水实现“微循环”。
着眼于可持续发展,绿色冬奥与张家口经济社会发展长期目标深度契合。张家口充分利用风、光资源优势调整能源结构、节能减排。张北柔性直流电网工程每年向北京地区输送140亿千瓦时清洁电力,节约标准煤约490万吨,减排二氧化碳1280万吨,将全面满足北京和张家口赛区26个冬奥场馆用电需求,实现北京冬奥会场馆绿电全覆盖。
目前,崇礼区已完成营造林109.2万亩,全区森林及特灌林面积增至235万亩,森林覆盖率从2015年底的52%提高到67%,太子城奥运核心区林木绿化率达到80%。
精益求精,建成世界一流场馆,广大建设者和技术人员用智慧在冬奥场馆绿色建设中交出一份优异的中国答卷。
“智慧的馆”:有感觉、会呼吸、有记忆、会思考
智慧场馆建设正引领中外体育场馆建设方向。作为北京冬奥会唯一新建冰上竞赛场馆、北京冬奥会标志性场馆,“冰丝带”将智慧场馆建设视作重要科研课题。
与既有体育场馆在硬件运维、防疫管理等领域增加技术设备体现“智慧化”不同,“冰丝带”致力于将场馆整体打造为智慧场馆。“智慧化”成为覆盖工程建设、赛事保障、赛后利用等全生命周期的核心关键词。
在工程建设阶段,场馆应用BIM技术、机器人技术,先后破解索网屋面、幕墙系统、制冰系统等建设难题,保障硬件设施竣工投用。而作为场馆软件建设重点,智慧系统建设也在按期推进。近年来,建设者长期追踪国内外最新科技应用,为场馆打造出“数字基座”。
“经科研攻关,目前‘冰丝带’已经配备由北京建院和中科院软件所联合研发的‘超级大脑’,在接入36个系统、近10万点实时数据后,场馆做到了‘有感觉,会呼吸,有记忆,会思考’。”北京国家速滑馆公司副总经理、总工程师李久林说。
有感觉——场馆建筑布设各类物联网传感器,以多种网络方式实时捕捉室内外温度、湿度、空气质量、光照度等场馆运行数据。
会呼吸——通过场馆屋顶气象站实时数据,场馆可根据空气质量主动吸入空气开启室内新风系统,根据室外光线强弱自动升降电动遮阳帘或启闭大厅灯光。
有记忆——“超级大脑”会记录场馆各项运行指标,经数据挖掘分析后,主动提出场馆各空间合理运行参数。在保障人员安全、健康、舒适的前提下降低场馆耗能。
会思考——“超级大脑”会根据不同比赛场景、竞赛需求、观众数量、防疫形势,自动控制座椅送风系统、制冰温度、场地除湿系统、屋顶电动窗系统、防疫消杀系统,在保障赛事进行的同时,服务观众舒适观赛。
在国家速滑馆地下机房,通过电脑屏幕看到场馆“超级大脑”。这套平台系统实时监测场馆运行数据和基础信息,做到运行控制和风险管理。
北京建院副总工程师刘洁介绍,这颗“超级大脑”支持毫秒级管控。重要模拟数据响应时间仅24毫秒,5万点数据查询时间为0.82秒。该系统有一颗“中国芯”,全部基于国产技术打造,拥有自主知识产权。
值得一提的是,该系统还将周边城市信息集成在大屏中反映,这将便于场馆管理者了解城市层面运行情况,在举办大型活动时研判场馆外围交通情况等信息。
除服务场馆管理者的智慧技术,场馆还在观赛、体验、训练方面呈现新亮点。国家速滑馆已经建构“AI+AR”智能室内定位导航系统。工作人员打开手机软件终端后,可以直观展示出场馆看台、卫生间、零售店等的具体位置信息。记者模拟输入座席号码后,软件可提供精准到座位的立体实景导航。
基于5G技术的云网雾端架构使场馆还可提供“8K+VR”包厢服务、低延时视角定制等观赛服务。记者佩戴专用体验设备后,可实时观看场馆不同角度的超高清比赛实况。据悉,这套系统已在此前国际测试赛中进行了测试。
目前,场馆还自主研发了基于3D人工智能芯片和图像融合算法开发的滑冰、滑雪冬奥项目游戏软件。通过与摄像机集成形成体感互动平台,可准确识别人体动作,体验者在馆内无需佩戴传感设备就能完成游戏动作,这进一步提升了观众体验冰雪运动项目的互动效果,也利于推广冰雪运动。
此外,场馆还建立了针对速度滑冰项目的训练体能监测管理系统。这套系统可以全面采集、监测人员运动时产生的速度、加速度、心率、轨迹等数据,向管理者、教练、科研人员反馈运动员训练参数和运动细节,这有助于提升速度滑冰训练的科学性和安全性。
国家速滑馆将高标准服务于北京冬奥会赛时保障,同时也着眼于场馆长期可持续经营。冬奥会结束后,科技亮点纷呈的“冰丝带”将面向公众开放,让大家感受到更多科技冬奥成果。
“可持续的馆”起到示范作用
赛时来竞技,赛后怎么用?
冬奥场馆的“可持续”,一在于“改”,二在于“用”。
北京冬奥组委规划建设部部长刘玉民表示,近年来,国际奥委会倾向于减少主办城市的财务负担,主张尽量利用现有场馆组织赛事。北京冬奥会最大限度利用既有场馆和设施,但由于主办城市缺乏冬季运动设施,且从发展角度看,需要建设一批场地设施。所以,北京冬奥会场馆建设工作是从自身特点出发,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。
北京冬奥会和冬残奥会共使用39个场馆,其中10个利用既有场馆遗产、4个利用土地遗产,有效节约资金投入和土地开发。此外,通过创新引领,北京冬奥会所有新建冰上场馆和非竞赛场馆按照国家绿色建筑三星标准建设,新建雪上场馆按照新制定的《绿色雪上运动场馆评价标准》执行;北京冬奥会全部场馆引入清洁绿色电能、冰上场馆广泛使用先进环保制冷剂,这些举措大幅减少场馆建设运行给环境、人员带来的不利影响。
奥运场馆赛后运营是世界性难题,但北京冬奥会场馆赛后运营计划贯穿场馆设计、建造到运营的各个环节。“由于赛前就做好了赛后运营计划,冬奥会和冬残奥会结束后,大部分场馆只要进行简单的转换就能进入运营模式,这提升了场馆赛后运营的实效性和生命力。”刘玉民说。
中国建筑设计研究院有限公司总建筑师、北京冬奥会延庆赛区设计总负责人李兴钢表示,延庆赛区按照“山林场馆、生态冬奥”理念设计。以国家高山滑雪中心为例,场馆建设中,吸收民间“干栏式”建筑特点,将钢结构以点状支撑方式在山体建设架空平台,不仅体现“环境弱介入”特点,还提高了工程效率和质量。架空平台的部分临时设施还可根据需要进行拆除、回收。
赛后利用方面,场馆新闻媒体大厅、多功能大厅、会议大厅、超市零售空间等计划变身为水疗中心、儿童水上乐园、自助餐吧、更衣淋浴空间,服务未来发展需要。
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,绿色节能可持续也是北京赛区冰上场馆新建和改造的核心主题。
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;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,已实现冬季、夏季两个使用场景的转换。2021年3月,国际奥委会通过《奥林匹克2020+5议程》,并在“促进可持续的奥运会”建议中提出,2024年、2026年、2028年三届奥运会不需要新建场地,鼓励使用临时场地。北京赛区的发展恰恰处在《议程》颁布的起始节点上,中国的实践将对未来奥运场馆规划设计起到示范作用。
(参考资料 澎湃,《国家速滑馆“冰丝带”,玩转高科技和艺术美》;李代姣,《冬奥绿色场馆“绿”在何处?》;澎湃,《北京冬奥场馆里藏着哪些“可持续”的秘密?》;张骁,《“超级大脑”上线——国家速滑馆“冰丝带”建成智慧场馆》。)