绿色、可持续是北京冬奥会筹办工作的主旋律。北京冬奥倒计时已不足20天，一些与北京冬奥会相关的创新技术不断被媒体披露，其中“水立方”变身“冰立方”、太阳能绿色建筑木质模型等绿色低碳技术尤为引人关注。2019年6月，北京冬奥组委正式对外发布《北京2022年冬奥会和冬残奥会低碳管理工作方案》，与各方紧密合作，共同推进实施低碳场馆、清洁能源等措施，努力实现冬奥碳中和，让绿色成为北京冬奥最美的底色。
专利让场馆华丽变身
国家游泳中心（即“水立方”）在2008年北京奥运会上闪亮登场。如今，“水立方”变身“冰立方”，再一次惊艳世人，成为世界首个实现“水冰转换”的“双奥”场馆。
北京2022年冬奥会期间，“冰立方”将承接冰壶和轮椅冰壶等比赛项目，需要在泳池上架设冰壶赛道，完成拥有4条标准赛道的冰壶场地。这在冬奥会历史上尚属首次，难度之大可见一斑。116天、35个施工方案、35次试验、485张设计图……谈起水冰转换的过程，中建一局集团建设发展有限公司冰立方项目总工程师孙德远用一组数字记录了创新的过程。
在建设过程中，孙德远团队运用了“可周转轻质钢结构及混凝土预制板结构体系及其施工方法”“一种可兼做静压箱的架高地板及其施工方法”等多件发明专利，采用轻量模块化的钢构件，简化了安装结构点，支撑结构可进行多次组装与拆除，满足了轻量，稳定，变形小，冰面无开裂的搭设要求，减少了固体废弃物污染。而在回收制冰排管时，发明专利“一种电动可移动冰排管回收工作台及施工方法”的运用则可快速、安全、无损件地将约3.4万米制冰排管逐个回收，避免了载冷剂损耗。
为保障冰面的恒温恒湿，团队研发并拥有“一种送风体系及其施工方法”等发明专利，将低速、均匀性良好的干冷空气，通过新式送风体系送至冰面区域，保障了冰上项目低温低湿的环境要求，减少了生产、运输过程中能源消耗与空气污染。
此外，对于场馆内不同区域的温度问题，团队应用了冰场环境智慧调控平台，实现室内高大空间温度的分区调控。目前，冰壶场馆比赛大厅、冰壶赛道冰面温度达到-8.5℃，冰面以上1.5米处温度保持在10℃，看台温度16℃至18℃，既满足了冰壶比赛环境的需要，又为观众营造了舒适的观赛环境。“目前，团队已顺利完成三次‘水冰’转换，转换时间已由最初60天缩短至如今的20天，这是巨大的进步。”孙德远表示，团队后续将全力保障北京冬奥会和冬残奥会。
冰板打造可移动冰场
为了让更多的人参与冰雪运动，“科技冬奥”重点专项“冰雪运动推广普及关键技术产品研发及示范”项目日前正如火如荼地开展。北京理工大学承担了项目中“移动式可拆装人工制冷冰场的关键技术”工作。
“我们与华熙冰雪体育管理（北京）有限公司联合研制科技冬奥主题‘环保、智慧移动冰场’，整个移动冰场拆卸用时少于46小时，使用寿命超过10年，冰场回收再利用率达到98%以上，适用于速度滑冰等5种以上冰上运动。”北京理工大学宇航学院教授朱睿介绍，该冰场采用国际领先的二氧化碳跨临界制冰技术，是国内首个实现全流程国产化的环保、快速移动冰场。
此外，该团队在冰场环保科技相关的减振降噪方面拥有诸多独创技术，拥有“一种六自由度地面振动隔离系统”等多件专利，并提交了“减振控制装置及应用其的减振系统”等专利申请。值得一提的是，该团队运用相关专利制造了多块1米×6米的冰板，可以根据现场的实际需求，进行60米×26米（冬奥冰球标准）、1200平方米（冰壶竞赛场地）等多个尺寸场景的随意转换，满足了不同冰上运动项目及大众活动的需要。
“冰板虽小，内有乾坤。通过它们可以对冰场实施全时全方位监控与智慧管理。”朱睿表示，团队在冰板内部配置了温度、湿度等传感器装置，研发出国内首个智能全时冰场监控系统。该系统结合了热传导仿真方法，可以有效地进行冰面温度管理，以保证运动员及大众稳定、安全地使用冰面。
光伏板打造“零能耗建筑”
2021年6月，中国矿业大学与波兰克拉科夫AGH科技大学联合代表队设计“零能耗建筑”——太阳能绿色建筑木质模型，正式入选2021中国国际太阳能十项全能竞赛的决赛圈。作为张家口国家级可再生能源示范区应用技术产业园的重要组成部分，该建筑于2021年9月已建造完成，即将服务北京冬奥。
“该建筑利用太阳能光伏板与太阳能集热器等设备，产生电能和热能，实现能源自给自足。”中国矿业大学教授陈宁介绍，团队应用模块化建造技术，实现建筑的快速建造；利用管式集热器进行光热转换，实现建筑内部温度适宜，还可满足洗浴等需求，在能源系统创新上取得了实质性的进展。团队围绕相关技术提交了“一种自锁式的模块化钢结构连接节点”等多件专利申请。
张家口张北地区冬季可能出现-40℃的极寒天气，能源系统冬季的供暖设计是团队面临的一大挑战。为此，团队提出了集热器跨季节补热方案，将太阳能光热与地埋管跨季节储能相结合，实现将夏季太阳的热量储存到冬季使用。
此外，团队还在建筑的中庭空间利用上进行探索，应用了景观、水处理、加湿一体化等技术，将建筑结构、景观、能源、给排水有机结合在一起，既节省了空间又美化了环境。陈宁表示，未来，团队将继续在太阳能利用、存储、建筑与环境等领域进行探索，形成更多的创新成果，为低碳冬奥贡献力量。（刘弘一）
（编辑：晏如）
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