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　　北京冬奧會的臨時看臺和集裝箱房。受訪者供圖

　　冰冷的建筑到底能承受多低的溫度？在北京建筑大學土木與交通工程學院教授張艷霞牽頭做的模擬試驗里，使用新型材料搭建的結(jié)構(gòu)，在-40℃條件下仍有較好的性能，而這樣的材料就被用于北京冬奧會的臨時設施中。

　　冬奧會賽場上，臨時設施量大面廣，并扮演著重要角色。據(jù)初步統(tǒng)計，三大賽區(qū)的臨時看臺數(shù)量超過1.4萬座，臨時用房達3.8萬多平方米，臨時廁所2600多平方米。

　　“科技冬奧”臨時設施項目負責人張愛林教授曾在受訪時介紹，與歷屆冬奧會相比，北京冬奧會坡地賽場地形更復雜，臨時設施數(shù)量及規(guī)模更大，臨時支承架體搭建技術(shù)要求更高；臨時用房和廁所數(shù)量及規(guī)模大，對可持續(xù)性、零排放、低碳供熱保溫與通風技術(shù)要求高。

　　然而，我國缺乏嚴寒、山地、強風條件下的大規(guī)模臨時設施建設經(jīng)驗，亟須對嚴寒條件下臨時設施搭建與運維進行創(chuàng)新研究。

　　對張艷霞來說，臨時設施在北京冬奧會上的應用，是一次絕佳的科研機會，亦是一個頗具挑戰(zhàn)的技術(shù)難關。張艷霞此前一直鉆研永久建筑和鋼結(jié)構(gòu)，大興機場的設計中就有她的手筆。但在臨時設施領域，她還是一個新手。

　　這次，根據(jù)可循環(huán)、環(huán)保、耐寒等性能要求，項目團隊選擇了不銹鋼材料來搭建臨時建筑的架體，采用這種材料的支承架體還未在如此嚴寒的環(huán)境下驗證過。

　　創(chuàng)造低溫條件是試驗成功的關鍵因素，也是項目團隊遇到的第一個難題——沒有可滿足低溫條件的試驗設備。團隊里一位90后博士生提出，以“液氮”為主要降溫手段，營造低溫加載環(huán)境的思路。師生共同努力，設計制作了液氮低溫箱，研制了制冷封閉性試驗裝置和試驗方法，既兼顧了經(jīng)濟性，又實現(xiàn)了溫度控制與試件加載相分離的試驗條件，順利開展了支承架體關鍵節(jié)點的低溫性能試驗。

　　在此基礎上，張艷霞團隊還通過模型計算，評估嚴寒、大風和大雪耦合極端天氣下的建筑安全性能。

　　然而，試驗也只是驗證現(xiàn)實中可能出現(xiàn)的幾種常見情況，除此之外，還有很多復雜情景。比如，臨時設施相關標準預設的情況是，設施上的雪可以被及時清掃。可就在去年冬季的一天，張家口半夜下起了大雪，賽區(qū)棚房的積雪根本來不及清理，在這種特殊情況下，臨時結(jié)構(gòu)的安全問題急需評估。

　　在不同的賽區(qū)，臨時設施面臨的考驗也有很大差異。相比延慶賽區(qū)，張家口賽區(qū)臨時設施體量大，一些架體上還有三層的臨時用房。有一次，在一場國際測試賽事舉辦前，一封函件從張家口發(fā)來，希望張艷霞所在項目團隊去做賽區(qū)臨時設施的安全評估檢測，之后才能放心投入使用。

　　一周的時間里，張艷霞帶領團隊檢查了奧運餐廳、領隊會議室棚房、國家越野滑雪中心的臨時看臺等，并同步進行監(jiān)測、三維激光掃描、圖紙對比、以及計算評估。張家口賽區(qū)各部門，都在等待他們將要出具的這份“體檢報告”。

　　“可以說，這是我在科研這條路上最大的一次挑戰(zhàn)。”張艷霞記得，在崇禮的每個晚上，她與團隊成員都要核算到深夜兩三點，“國際測試賽馬上就要開始了，時間急迫，任務繁重。所以當時我的壓力非常大。”評估報告在最后一天的凌晨2點發(fā)出，相關方得到報告后，迅速落實，最終確保了國際測試賽順利進行。

　　“賽事能夠圓滿開展，那時我的幸福感也是最大的。”從大興機場，到冬奧臨時設施，張艷霞帶著使命感完成一項項重大工程。“有幸能盡自己的所能參與到這個時代的工程建設中，我覺得自己非常幸福。”

　　冰天雪地的環(huán)境里，這些臨時設施不僅要耐得住嚴寒，還要給人以溫暖。

　　在小海坨山，山頂極限溫度可達-30℃，極限風力可達12級。工作人員在一個個集裝箱房內(nèi)辦公，如何給他們提供一個溫暖的環(huán)境？

　　傳統(tǒng)臨時用房的供暖方式是直接電加熱供暖，但這種方式能效低、能耗大，不夠低碳節(jié)能。2021年6月，北京建筑大學環(huán)境與能源工程學院教授郝學軍接到這一任務。那時距離冬奧會開幕只有不到8個月，時間十分緊張，兩所高校和兩家企業(yè)協(xié)作高效攻關，中青年教師和在校碩士研究生成為團隊主力。

　　要做到綠色辦奧，團隊給出一個理想方案：百分百使用可再生能源，實現(xiàn)零碳供暖——通過太陽能光伏、光熱一體化熱泵技術(shù)，利用太陽能和空氣能，為集裝箱房提供熱源。他們還對集裝箱房圍護結(jié)構(gòu)保溫材料進行了優(yōu)化設計，通過毛細管墻面輻射的方式，營造節(jié)能舒適的室內(nèi)環(huán)境——管網(wǎng)系統(tǒng)像房子的“血管”一樣鋪設在天花板和墻壁里，通過輻射的方式調(diào)節(jié)室溫。

　　一般的集裝箱房只能依靠自然通風改善內(nèi)空氣品質(zhì)，尤其在寒冷的冬天，一通風，室內(nèi)溫度就迅速下降，供暖的能耗也大幅增加。郝學軍團隊研發(fā)了一種適用于冬奧低溫環(huán)境下的全溫度段熱回收新風換氣裝置，把熱泵和全熱回收裝置配合用在新風換氣機上，形成模塊化高效熱回收。

　　郝學軍介紹，熱泵輻射供暖和新風換氣系統(tǒng)都可以實現(xiàn)自動控制。使用者可以通過溫控器設定室內(nèi)溫度，當室溫低于設定溫度時自動供暖，室溫能達到設定溫度時，熱泵機組自動停機，新風換氣機組也會根據(jù)設定溫度和室內(nèi)溫度自動控制熱泵機組的熱回收啟停。

　　在國家高山滑雪中心競技結(jié)束區(qū)臨時看臺媒體用房，這項“暖心”成果已投入使用。郝學軍團隊也投入賽事保障工作中。白天，他們在賽場，緊盯無線傳感器實時監(jiān)測示范用房室內(nèi)外溫度、濕度、二氧化碳濃度、熱泵系統(tǒng)運行狀態(tài)和逐時耗電量等數(shù)據(jù)；晚上，商討運行狀態(tài)，制定系統(tǒng)故障應急預案，隨時準備應對突發(fā)情況。

　　郝學軍說，未來，這種技術(shù)方案還可應用在很多應急場景里，比如冬季地震、疫情下的救災、醫(yī)療或臨時隔離用房、邊防部隊臨時營房等，實現(xiàn)獨立的低碳供暖和通風換氣。

　　臨時設施有搭建效率高、賽后可周轉(zhuǎn)、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，如果能好好利用，便是“綠色”辦奧理念的生動實踐。

　　相較于永久建筑，各種設備在臨時設施內(nèi)的組合難度更大，受到的限制更多。郝學軍記得，幾個月前，由于運輸、安裝過程中產(chǎn)生的震動，裝有制冷劑的部分管路破損，團隊在現(xiàn)場連夜檢查維修才恢復了系統(tǒng)功能。“臨時設施的構(gòu)件要便于拆裝和移動，設備使用壽命也不如永久建筑，因此還要考慮經(jīng)濟性。”

　　科學技術(shù)的創(chuàng)新與改進一直是進行時，冬奧會并非研究的終點。幾天前，張艷霞團隊還在室外深夜拆裝架體，為賽后循環(huán)利用做測試。郝學軍團隊也一直在收集計算集裝箱房內(nèi)各環(huán)節(jié)碳排放的數(shù)據(jù)。項目在2022年年底迎來驗收，屆時，他們將在臨時設施領域交出一份溫暖答卷。

　　中青報·中青網(wǎng)記者 張藝 來源：中國青年報

　　2022年02月10日 06 版