探秘“中国红灯笼”:我国首个南极雪下建筑实现5大创新

    我国首个南极雪下建筑实现5大创新

    201921,中国南极泰山站二期工程建设全部完成。引人注目的是,此次工程主要任务——泰山站配套系统工程全部安装在深雪之下。


泰山站雪下建筑安装(201911摄)。

    泰山站二期工程建设是中国第35次南极科考的一项重要任务。21名泰山队队员从20181226日开始,在冰天雪地里为形似“中国红灯笼”的泰山站主体建筑进行内部装修,并完成雪下配套系统安装工程,这也是中国科考队员首次在南极雪下组装建筑和安装发电系统、新能源系统、污水处理系统、融雪系统及远程无人值守供电系统等。

    泰山站位于东南极内陆冰盖伊丽莎白公主地区域,海拔高度2621,距中山站522公里。一期主体建筑“中国红灯笼”建成后,于20142月正式开站。主体建筑以东40多米远的雪面处,就是雪下工程入口。


安装中的泰山站雪下建筑(2019年1月5日摄)。

    作为我国首个南极雪下工程,泰山站雪下建筑进行了多项创新。

    为何建在雪下?

    泰山站所处区域具有典型的内陆气候,风大,吹雪严重。受风场扰动等影响,出现强烈地吹雪等天气时,建筑物面临被积雪掩埋的风险。为减小风阻和有利于大风吹走积雪,泰山站主体建筑整体架空于雪面,此次建设的配套工程则直接选择建在了雪下。

    泰山站二期工程采用定制集装箱模块组合形式,将供配电系统、融雪系统、新风加热采暖系统、污水处理系统等,整合在集装箱模块内,实现快速安装,缩短南极现场施工周期。

    同时,创造性地采用雪下建筑的形式,变被动为主动,有效解决南极建筑被风雪掩埋的难题,最大程度减少对周围地形的影响,保证站区设施长期安全稳定运行。

    防水保温效果如何?

    雪下建筑保温和防水密封至关重要。泰山站雪下建筑,利用雪下恒温特点,可减少南极极昼、极夜温差变化对建筑内部温度的影响。同时,雪下建筑采用定制集装箱模块拼装和双层密封防水方式,有效解决极寒环境中雪下建筑的保温及防水密封。

    经测试,泰山站雪下建筑室内外温差达80摄氏度以上,雪下建筑的集装箱拼缝没有出现渗漏现象,集装箱外也没有出现融雪现象,为雪下建筑内各设备安全稳定运行提供了保障。

    生活用水如何解决?

    南极内陆冰雪覆盖,没有液态淡水,生活用水全靠融雪化水解决。雪下工程完成后,融雪水箱给水系统和污水处理系统运行,可集中解决20个科考队员的生活用水。所有用雪由考察队员就地取雪装入融雪水箱,通过化雪设备将雪化成水,再将融水输送至主楼的储水箱。

    对于生活污水,有专门的污水处理系统进行处理,回用率达80%以上,可用来洗衣服等,以减少化雪量。对没有循环利用价值的污水,则集中存放在专门的污水收集池内,科考队撤离前通过排污泵排到收集装置中,再运送到中山站进行集中处理。


泰山站的太阳能板和风力发电机为主体建筑(右)提供清洁能源(2019年2月2日摄)。新华社记者 刘诗平 摄

    供电情况如何?

    泰山站的供电系统采用的是风能-太阳能-柴油发电机-储能电池互补的智能微电网供电系统,柴油发电和新能源系统并网运行,柴油发电机可根据新能源供电量自动调整发电量,从而有效地节约燃油消耗,提供清洁能源。

    由于常规新能源设备在南极内陆无法正常使用,这套供电系统由中国电子科技集团根据泰山站极寒、大风、高海拔、低气压等特殊环境设计特制,通过控制终端对系统进行智能控制。目前,供电系统工作稳定,为站区科考设备正常供电,这对未来在南极地区大规模使用新能源供电意义重大。

    无人在现场怎么办?

    本次建设中,由东南大学研发的无人值守能源试验系统进行了全方位的功能测试。测试结果显示,由我国自主研发的这套系统能在泰山站高海拔、低温、低气压等极端环境下不间断供电。无人值守情况下,能通过铱星通信实现对本系统的远程监控及遥控操作。

    同时,无人值守能源试验系统还具备快速安装及运输方便的特点。目前,测试已完成全部数据收集,为第二阶段正式投入运行打下了良好基础。

    (来源:http://www.xinhuanet.com/politics/2019-03/08/c_1124210924.htm)

    图片来源:新华社发(中国第35次南极科考队供图)

点击微信扫一扫