冬奥会冰上场馆 隐藏着哪些 “可持续”的秘密

撰文：清华大学建筑学院冬奥冰上场馆可持续环境营造研究团队 推荐单位：北京制冷学会

绿色冬奥、可持续冬奥是北京2022年冬奥会的重要目标，需要从赛区场馆规划建设运营等多方面开展攻关。冬奥场馆是赛事承办、保障冬奥的重要基础，也是实现冬奥目标和传承办奥理念的重要载体。冬奥场馆的绿色可持续运营，既是保障冬奥会顺利举行的重要环节，也是实现场馆可持续利用、践行奥运理念的重要抓手。实现冬奥场馆绿色可持续运营，是北京2022年冬奥会成功的关键和基础，这一目标的实现迫切需要冬奥场馆可持续环境营造关键技术的支持。

冬奥场馆为保障冬奥赛事特殊需求建造或改造，与普通文体场馆、公共建筑等具有明显不同，在场馆环境控制、运营目标和技术手段方面存在显著区别，我国在相关领域的研究经验少、对国际标准规范的认识尚不深入，在环境营造关键技术突破方面也存在明显短板。以冰壶比赛为例，国际冰壶联合会提出的29条要求中有14条是与场馆制冰空调系统相关，对场馆环境控制和制冰空调系统提出了严苛要求，但我国在此领域尚未有成熟的方法案例，亟需在此领域开展技术攻关，为冬奥场馆贡献中国方案。

冰上场馆可持续环境营造的关键问题

为此，面向北京2022年冬奥会冰上场馆可持续环境营造方面的重大需求，在国家重点研发计划“科技冬奥”专项项目、北京科技计划重点项目等支持下，清华大学江亿院士、刘晓华教授带领本团队系统地开展了国家游泳中心冬奥会冰壶比赛场馆（冰立方）、国家速滑馆（冰丝带）等标志性冬奥建筑的热湿环境保障方案及系统构建研究，服务于冬奥重点冰上场馆前期改造/新建及后期运行的全过程。研究工作以实现场馆可持续运营目标为根本，针对赛前、赛时、赛后利用涉及的制冰、環控等方面关键技术进行科技攻关，为真正实现场馆绿色运维、可持续运行提供了重要技术支持。

以国家游泳中心（冰立方）冬奥冰壶改造工程为例，该冬奥工程的难点主要体现在：1）该场馆是冬奥会历史上体量最大的冰壶场馆，高大空间使得场馆环境控制系统面临基础性困难;2）冰壶比赛是所有冰上运动中对环境参数要求最严苛的一项运动，需严格保证冰面上空气温湿度、露点温度、风速等控制在严苛范围内，这对场馆环境营造进一步提出了严峻挑战;3）传统方式多采用全部空间控制但不符合绿色可持续运营目标，在该场馆中如何实现高效环境营造是亟待解决的关键难题。

冰立方是最大体量的冰壶场馆

面对该项目对可持续环境营造提出的严苛要求，本团队针对国家游泳中心开展了既有空调系统性能、空腔自然通风改造、大空间气流流通特征及场馆分区热湿环境营造方案的理论分析和现场性能调试和测试，为满足冰壶比赛（对环境要求最严苛的冰上运动）的严苛要求和场馆可持续运行提供了重要的基础条件支撑;提出了可实现冰壶比赛冰面区域、观众席观赛区域分别控制的高效营造方案，在冬奥会历史上首次实现了冰壶场馆分区环境控制方案，使得环境营造系统所需的深度除湿风量由传统全空间控制方式下的22万立方米/时降低至本新型方案下的3万立方米/时，降低幅度超过80%，真正在北京冬奥会冰上场馆建设、运营中贡献了“中国方案”和“中国智慧”。

冰立方可持续环境营造部分科研工作

在研究过程中，面对国际组织提出的竞赛环境控制参数标准，敢于突破、敢于质疑，深入挖掘出已有标准参数中不完备的地方。结合团队长期以来深入开展可持续环境营造方面的扎实基础，以深入细致的科学精神坚持探索、寻求对现有标准、参数规定的追根溯源，坚持开展冰上场馆环境营造过程的机理研究并提出科学的参数定量化依据。首次提出了针对冰壶比赛的冰上运动空气露点控制范围，突破现有国际标准中参数控制的局限性，变传统经验式标准为科学定量的参数范围确定，并以此为基础参与起草制定我国冰壶比赛参数控制标准，为冬奥运动发展进一步作出中国贡献。相关研究成果已在前期冬奥系列测试赛中得到成功应用验证，并将进一步在北京2022年冬奥会正式比赛中进行应用，全面保障北京冬奥会的顺利举 行。

自2016年至今，参与本项研究工作的主要团队成员包括：江亿院士、刘晓华教授、张涛助理研究员、刘效辰博士、李凌杉博士生、蔺文钰博士生、唐海达（已毕业，现为深圳大学特别研究员）、项翔坚（已毕业）等。

本团队开展的研究工作，成功解决了北京2022年冬奥会冰上场馆可持续环境营造过程中面临的系列难题，为保障北京冬奥会这一新时代盛事提供了重要科技支撑。研究过程中团队坚持科学精神求真探索，坚定信念，执着追求创新，坚信中国人一定可以在冬奥盛会举办中践行绿色可持续发展理念，也一定可以做出中国自己的创新方案、高效系统，为奥林匹克运动发展、为我国冰上场馆环境营造技术突破贡献坚实的科技力量。