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探秘!走进北京体育大学国家冰雪运动训练科研基地

2020-11-12 北京体育大学

旧厂换新颜,科技做保障


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速滑馆的前身二七厂是铁路牵引动力内燃机车的专业生产厂,被誉为“新中国的火车头”。将二七厂老厂区改建国家冰雪运动训练科研基地,既解决了国家冰雪集训队备战2022年北京冬奥会的训练场馆问题,也调整了二七厂老厂区的经济结构和空间结构。这为旧厂房带来了新生,开启了新的未来。


改建前期,施工工作采用冷拆除技术对原建筑物进行保护性拆除,将旧钢柱拔出后送进工厂进行除锈、翻新等处理,然后两根旧钢柱合为一根,重新加工粉刷后变废为宝。建成后的速滑馆内有42组、84根钢柱,都是通过这样的方法制成,成为速滑馆支撑结构的一部分,这一做法节约钢材约400吨。拆除的建筑碎料也以新形式留存——通过引进的建筑垃圾资源化处置新工艺,将建筑垃圾粉碎为再生骨料,以这些骨料为原料生产再生水泥制品,并原位用于基地的工程建设。


这种充分利用原厂旧钢柱的改建技术申报了“老旧工业建筑钢结构构件改造再利用综合施工技术研究”的科技成果鉴定,经北京市住建委鉴定达到国际先进水平。此项技术应用不仅解决工程旧钢柱再利用问题,也为国内外老工业遗址改造提供了一种新的发展思路。

       

作为国内一次性整体提升面积最大的网架工程之一,速滑馆场馆区屋顶网架共三层1.5万平方米,总重量约1400吨,跨度达78米,由2367颗螺栓球、747颗焊接球和14208根杆件,通过5976条焊缝现场焊接而成。钢网架采用“超大型构件液压同步提升技术”,经过31天施工完成整体吊装。从厂房拆除到整体网架提升,总工时仅用114天。施工速度达到国内同行顶尖水平。


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速滑馆的前世今生


高科技打造高水准冰面

     

北体大国家冰雪训练科研基地速滑馆是亚洲首个二氧化碳制冰的速滑训练馆,包含一块400m速度滑冰训练用冰场和两块短道速滑训练用冰场,冰面尺寸和各项技术要求完全对标2022年北京冬奥会比赛标准。其中大道速滑赛道宽度为5m+4m+5m,中间两块标准冰场冰面尺寸为31m*61m,大道速滑冰面厚度25-30mm,冰面温度控制在-7℃到-9℃区间,整个1万平方米的冰面温差不超过0.5℃,水平误差小于5mm,室内温度范围15℃±2℃,室内湿度小于50%。

     

制冰机组采用热回收技术用于底板加热,冰场智能控制系统精密控制环保二氧化碳载冷剂在冰面下方10公里长的合金钢管中24小时循环流动,以保证一万平方米的真冰冰面具有良好的稳定性和冰面温度均匀性。同时作为最环保的制冷剂,二氧化碳制冷剂不会破坏臭氧层,相比较传统的乙二醇制冰技术,二氧化碳制冰具有良好的环保、节能、安全、无毒、不可燃等特性。 

    

此外,为了尽可能避免冰面低温对地面带来的影响、冰面热胀冷缩产生的压力、冰面潮气渗透带来的影响等可能会对冰场结构和性能等带来潜在问题,冰场除最底部基础层外,从下至上依次为含有加热管道的底板加热层、抗压防火挤塑板铺设的保温绝热层、防水层、防水保护层、滑动层和制冷承压混凝土层等功能层。每个层次都有其特定功能和要求,这些层面相辅相成,互为依托又相互独立。其中在底板加热层和制冷承压混凝土层中设有温度传感器,数据可实时反馈到冰场智能控制系统中进行调控。


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基地速滑馆冰场的工艺要求


基地速滑馆由国际知名的加拿大制冰师马克•梅瑟(Mark Messer)亲自制冰。基地冰场保障人员接受了马克的专业培训,确保每天24小时不间断巡检,统筹调控各类机组,保障场馆内温度、湿度、风速等多元参数达到最佳水平,每日的维护工作都可以保证冰场的最高质量。


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马克先生正在为冰场保障人员进行培训


关注细节,节能减耗


速滑馆的建设围绕“可持续发展、节俭办赛”的奥运办赛理念,大量应用新技术,新工艺,在保障国家队日常训练的基础上,也在最大限度地实现节能减耗。

    

 对于拥有一块标准400米大道以及两块短道的专业速滑馆,最大能耗无疑来自于制冰机组。北体大冰雪团队对大能耗设备始终非常重视,并且还对冰面进行24小时不间断记录,确保测量数值的准确性。要知道,整个制冰机组的能耗占到整个基地的70%-75%,制冰机组的节能效果,会关乎到整个基地的能耗走势。

    

由于“峰谷平”不同时段用电负荷及取费标准差别很大,高峰用电高于平段,低谷用电低于平段。因此,基地工程技术人员会合理运用“峰谷平”三个分段,将制冰机组及转轮除湿机等耗能大的设备尽量放在夜间开启。同时,工程技术人员还会实时记录“峰谷平”三个分段的详细数据,有了数据支撑,专业技工便可以做到心中有数,随时动态调整,最终做到既节能减耗,又能满足运动队的训练标准。 

     

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制冰机组    

     

值得一提的是,速滑馆的灯光调节,也是节能减耗工作的一大重点。基地工程师通过不断研究,按照不同场景需求,在与灯光厂家反复沟通协调后,最终重新设计了两种节能的灯光开启模式。


此外,在公共区域照明方面,基地工程师也修改了原有设备的操作模式,在保证一定照度的前提下,改造出“间隔照明”模式。这种看似细微的改变,一举可以让公共区照明能耗节省50%。


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训练模式下的速滑馆灯光亮度


同时,根据外界环境,专业技工还会随时调整场馆运行方案。在室外天气适宜前提下,关掉场馆内部分耗能制热除湿设备,通过新风换气的方式,将馆外干燥暖空气与馆内空气进行置换,同样可以让场馆温湿度达到正常标准,从而实现节能目的。


可以说,基地在节能减耗方面确实是下足了功夫。大能耗设备,控制在合理范围之内;小能耗设施,绝不放松警惕。从电、水、气这些方面来看,基地工程师每天都会进行能耗数据分析,并结合当日设备运转情况来总结工作。同时,对于各类设备的异常波动会给出及时处理方案,这样便可以更加有效的避免能源浪费。

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