“水立方”——世界首座完成“水冰转换”的奥运场馆

“水立方”是世界上首座完成“水冰转换”的奥运场馆。无论是“水立方”还是“冰立方”，“绿色”都是它们不褪色的标签。凝水成冰，国家游泳中心完成双奥任务的背后，又有什么样的秘密？

凝水成冰

把“水立方”冻成“冰立方”需要几步？冻上就行？不不不……看上去只是字面上多了“两点”，事实并没有那么简单。

为了实现“冰”“水”自由切换、让场馆一年四季都得到充分利用是最大的挑战。国家游泳中心联合哈尔滨工业大学等组建科研团队，提出了前所未有的构想——在泳池上方架设可拆卸冰场。

冰壶比赛对冰面要求极高，每平方米赛道在承受150公斤重量的情况下，冰面变形不能超过1毫米。而支撑冰面的“骨架”分为8层，可转换的钢结构，是冰壶赛道最基础的一层，想要保证冰面不变形，必须要做到稳健又牢固。它是由2600根3米高、2米长的钢搭建而成，每根梁柱装有柱脚，每个连接点装有可拆卸高强度螺栓，确保钢架坚固结实。另外，钢架上还装有传感器，稍有一点震动或不稳都能监测到。

有了钢筋铁骨，还得有冰肌雪肤——铺设的最上层，就是600根制冰排管，制冰排管相当于毛细血管一样与动脉静脉相连。而室外制冷机组就是“心脏”，将载冷剂通过管道循环输送至制冰场，保证赛场制冰顺利进行。

通过层层浇水，形成大约5-6厘米的底冰，然后在
底
冰上面封一层白色底漆。在底漆上，铺设赛事景观和logo，之后再浇水，形成大约2厘米左右的冰面，最终，形成一个完整的冰面。整个过程至少需要浇50-60次的水。而为了维护冰面，场馆的湿度控制也很重要，布袋风管源源不断地将干冷空气送入比赛大厅，并将大厅内的湿热空气带出去。

这样一套“冰水转换”系统建成后，只用二十天时间，“水立方”就能通过快速组装搭建变成“冰立方”。

升级换代

夜色中，充满一个个泡泡外表的“冰立方”格外梦幻。随着音乐变化出七彩的光芒，犹如一出光影童话剧正在这里上演。但又有谁知道，“水立方”标志性的泡泡膜屋顶，曾经差点使“变身”失败。

2008年的北京夏奥会，“水立方”设计出半透明式屋顶，整栋建筑透光性好，可以充分利用自然光线变化满足场馆内泳池温度需求。但阳光却是冰面的天敌！为了顺利变身，工程设计团队决定给“冰立方”穿上一层“防晒服”。

为了找到合适材料，团队反复模拟试验，最终选择一种厚约0.26毫米的膜材，覆盖在“水立方”的每个泡泡上，有效将游泳馆的高温高湿环境变成冰壶场地所需的低温低湿环境，并降低热辐射对制冰系统运转的负荷。

除此之外，工程师还为冰壶赛场建立了一套“健康监测”系统，包含加速传感器、应变传感器、环境温度传感器等，不仅能
监测
结构的变形、震动，还能监测环境温度和整体结构倾角，对结构的安全性和比赛舒适度进行实时评估。

冰面要始终保持低温，那观众也要跟着瑟瑟发抖吗？当然不是。大厅内的不同点位设置了传感设备，感知着比赛大厅温湿度、声光等环境的变化，场馆的群智能系统会根据数据反馈的实际情况自动调节。最终可实现室内高大空间温度的分区调控。冰壶赛场内会确保三种不同温度并存——赛道需要始终保持－8.5℃；冰面上方1.5米控制在10℃左右；看台区温度则在16℃到18℃之间，由座椅下的出风口吹出热风，确保观众舒适观赛。

“北京正在用一个充满智慧的方式举办奥运会。” 2018年9月，国际奥委会副主席、北京冬奥会协调委员会主席小萨马兰奇来到国家游泳中心“水立方”，对场馆的变身，惊叹不已。

2019年底，“水立方”第一次圆满完成“水冰转换”，耗时近60天。2020年12月，第二次“水冰转换”的结构搭建顺利完成，仅用十几天，达到“科技冬奥”重点专项的既定目标。

昨天下午，在国际奥委会吹风会上，国际奥委会奥运会部运行主任皮埃尔·杜克雷在会上表示，北京是第一座双奥之城，这是优势，现在用的很多场馆都是2008年奥运会的场馆，比如以前的“水立方”变成“冰立方”，这是非常骄傲的事情，现有的遗产重复利用，可以充分体现奥运会的目标。

冬奥会赛后，国家游泳中心比赛大厅将可实现“冰水”自由切换，让北京奥运场馆遗产再次焕发活力。