暖呼呼觀冬奧

文/鄧悅（清華大學）

鄧悅，清華大學建筑學院2019級直碩生，研究方向為建筑環(huán)境與人體熱舒適。2020年年末開始在北京2022年冬奧會和冬殘奧會組織委員會規(guī)劃建設部擔任場館和基礎設施主管。長期工作在張家口崇禮賽區(qū)，參與國家自然科學基金項目和十三五“科技冬奧”重點專項課題，設計研發(fā)多項改善場館觀賽環(huán)境的人體熱舒適提升技術(shù)

研究生入學伊始，我便接到了學校選拔冬奧賽時實習生的通知，十分激動并滿懷期待，但也為課業(yè)科研及實習所帶來的雙重任務而感到壓力巨大。我做一件事總是習慣提前很久便著手計劃準備，但要把為期一年、覆蓋兩個重要階段的冬奧實習加進碩士三年的規(guī)劃里，一時竟不知該從何調(diào)整。

兵馬未動，糧草先行。為了能夠在研二、研三期間投入大量時間到冬奧實習中，同時保證校內(nèi)課業(yè)任務和碩士課題的進度不受影響，在與導師溝通后，我將學習與科研工作前置，進行了細致的規(guī)劃和落實。

研一階段，我高質(zhì)量地完成了培養(yǎng)方案內(nèi)的全部課程，總績點在2019級建環(huán)專業(yè)研究生中排名第一。課業(yè)之余，我在導師的指導下，將碩士課題聚焦冬奧，通過大量的文獻和實地調(diào)研，挖掘冬奧觀賽環(huán)境方面存在的問題和研究點，并提前收集實驗所需的數(shù)據(jù)。

-20℃露天里一待三四小時

2020年11月，我正式加入北京冬奧組委規(guī)劃建設部，擔任場館和基礎設施主管。在選擇場館駐地的時候，我選了離北京最遠、條件最艱苦的張家口崇禮賽區(qū)。

從第一次來崇禮的時候距今已400天有余，當時太子城高鐵站還沒有建好，出站口還是用集裝箱和棉布簾臨時搭建的。

2020年年底正是場館建設的攻堅階段，走出去做現(xiàn)場踏勘是我日常工作中必不可少的一環(huán)。沒有通勤大巴，就徒步走去場館，沒有通電的電梯，就從跳臺底部沿臺階一步步爬至160米高的頂峰，再沿另一側(cè)臺階返回。8公里的山路，50層樓的高度，-20℃的露天一待就是三四個小時。在結(jié)冰的路面上摔過很多跤，雙手常常凍得失去知覺，不聽使喚，耳朵也被凜冽的寒風吹到凍傷，條件雖然艱苦，但我總能尋得自己的樂趣。

除了現(xiàn)場踏勘，回到駐地后我還要處理龐雜的辦公事務，比如，與國際雪聯(lián)專家、場館業(yè)主和設計團隊各方協(xié)調(diào)對接場館及基礎設施的建設完善工作，綜合考慮每一方的表達和訴求，共同商定建設方案的推進節(jié)點。與此同時，與其他25個業(yè)務領域進行高效配合也同樣至關(guān)重要。穿梭在會議、電話和郵件中，每天連續(xù)工作12個小時已是常態(tài)。

得益于對場館建設細致深入的了解，在冬奧測試賽籌備期間，我主筆撰寫了《賽時運行方案書》，進一步落實了業(yè)務領域54名人員的崗位職責和工作計劃，保障了各團隊協(xié)同高效完成任務。同時，我負責編制了《場館風險清單與應急預案》等重要運行指導文件，從前期風險防范、中期處理措施到后期控制方案，力爭有效地保障場館設施安全穩(wěn)定運行。

崇禮有鋪天漫地的冰雪和因冬奧燃起的熱情，從方案對接、場館建設到賽事運行，我很幸運參與到了北京冬奧全流程的籌備工作。

極端低溫試驗十幾次

我的專業(yè)是建筑環(huán)境及人體熱舒適，因此對冬奧場館的環(huán)境條件格外關(guān)注。在場館長時間工作的經(jīng)歷更讓我深刻體會到，天寒風疾的室外環(huán)境會對人員的長時間停留帶來極大的挑戰(zhàn)。

為此，我調(diào)閱了歷屆冬奧會舉辦地的氣象數(shù)據(jù)，2018年韓國平昌冬奧會曾因賽時的低溫天氣被稱為“史上最冷的冬奧會”，而根據(jù)張家口賽區(qū)近10年（2011～2020年）的賽時同期氣象數(shù)據(jù)，2022年冬奧賽時最低氣溫或?qū)⒌椭?17 ℃，達到近年來冬奧會的歷史最低值。

而觀眾作為現(xiàn)場人員占比最大、停留時長最長的人群，長時間處于低代謝率、低產(chǎn)熱量狀態(tài)，很容易因室外寒冷的觀賽環(huán)境產(chǎn)生不適感，甚至存在感冒、凍傷、失溫等健康風險。上屆冬奧會中，主辦方曾在觀賽區(qū)設置火爐等防寒措施，但效果甚微，賽時仍出現(xiàn)大批觀眾紛紛退場的現(xiàn)象，極大地影響了冬奧辦賽效果。這些亟待解決的問題，堅定了我對“場館觀賽環(huán)境保障措施”進行研究的想法。

由于實驗階段需要營造極端的低溫環(huán)境，每次我都要前往天津的低溫實驗艙開展實驗。為了更貼近實際的觀賽場景，我們在實驗艙的一側(cè)搭建了可容納4名受試者的看臺，另一側(cè)布置了投影屏幕，實驗中播放跳臺滑雪比賽視頻供受試者觀看。然而，在低溫環(huán)境下開展熱舒適實驗并非易事：由于現(xiàn)有低溫環(huán)境的熱舒適研究幾乎空白，從實驗方案的確定開始就需要不斷嘗試摸索，很多儀器在低溫環(huán)境下都不能正常工作，為了能夠準確測量生理參數(shù)，受試者需要在冷暴露中保持長時間靜止，對參與者也提出了很高的要求，由于環(huán)境帶來的不利因素，僅預實驗就調(diào)整了十幾次。

理論模型

1.親眼目睹國家跳臺滑雪中心“雪如意”建設過程

2.駐守場館期間迎來冬奧倒計時100天

3.圓滿完成“相約北京”系列冬奧測試賽籌辦工作

在導師的指導和支持下，我將工作分理論研究與應用研究兩個階段展開。在理論研究層面，我將真人受試者實驗與暖體假人實驗相結(jié)合，篩選確定出冷暴露時長、環(huán)境溫度、風速等關(guān)鍵影響因素，設計完成數(shù)十組工況的正交實驗，揭示了極端低溫環(huán)境下，人的皮膚溫度、核心溫度、血流量等多項生理指標隨冷暴露時長的變化規(guī)律，量化了九個身體部位的熱舒適需求，并揭示了人體肢端部位的凍傷風險。

在此基礎上，建立起適用于低溫環(huán)境的人體熱評價預測模型，該模型以各部位的皮膚溫度作為中間量，建立起客觀環(huán)境參數(shù)（空氣溫度、風速）與人體主觀熱評價（熱感覺、熱舒適、熱可接受度）之間的相關(guān)關(guān)系。它克服了真人受試者實驗難以覆蓋所有可能出現(xiàn)的環(huán)境參數(shù)組合的局限性，可以利用有限的實測數(shù)據(jù)來對更廣范圍的環(huán)境參數(shù)組合下人體的主觀熱評價進行預測。

該模型能夠根據(jù)各賽區(qū)當?shù)氐沫h(huán)境參數(shù)預測出觀眾在觀賽期間的熱舒適現(xiàn)狀，判斷是否有必要在觀賽區(qū)設置熱舒適改善措施，為冰雪運動場館觀眾熱舒適度評估和觀賽環(huán)境設計提供重要的理論支持。

4.正式入職冬奧組委規(guī)劃建設部

5.在北京科博會展示研究成果

-20℃環(huán)境中，體溫度提升10-15℃

在應用研究層面，針對人體各部位的熱舒適改善需求，同時兼顧動靜狀態(tài)下多場景觀賽需要，我們設計研發(fā)了多項個體局部加熱技術(shù)，實現(xiàn)了全方位防護和輔助支持。在熱舒適保障措施的設計上，注重新功能、新技術(shù)的開發(fā)和新材料、新工藝的應用。

功能設計中，“高效”“綠色”“智能”是聚焦的重點?？紤]人體自身的蓄熱和調(diào)節(jié)能力，采用交替間歇式局部加熱，輔以手機APP遠端自主調(diào)節(jié)、末端檔位直控、壓力感控等功能，來滿足動態(tài)化的個體取暖需求，使熱量得以“按需分配，物盡其用”，發(fā)揮了較大的節(jié)能效益。

材料應用上，將氣凝膠保溫隔熱材料、柔性石墨烯發(fā)熱材料等新型材料有機結(jié)合，使被動保溫和主動加熱配合生效，減少人體向外界環(huán)境的熱量損失，同時兼具起效迅速、調(diào)節(jié)靈活、成本低廉等優(yōu)點。這些個體局部加熱技術(shù)的使用，可在-15℃的低溫環(huán)境下，使人體體感溫度提升10～15℃，熱舒適維持時間延長至3小時以上，顯著改善觀眾在寒冷環(huán)境中的觀賽體驗。

在上述工作的基礎上，我將研究成果整理發(fā)表于國際建筑環(huán)境領域頂級期刊，并多次參與國內(nèi)外學術(shù)會議作口頭報告。同時，這些研究工作受邀在第二十三屆北京科技博覽會上參展，受到了來自社會各界的廣泛關(guān)注。相關(guān)成果有望應用于冰雪運動場館中，為觀眾和工作人員提供溫暖保障。

能夠?qū)⒆约旱恼n題研究與冬奧籌備相結(jié)合，把論文寫在冬奧的冰天雪地上，我覺得意義非凡。共襄盛舉，與有榮焉。2022年2月，點亮冬奧，希望也有我們的一束光。