揭秘中国南极泰山站

作者: 赵 宁  来源: 中国海洋报   发布时间:2017-02-07 15:27:10   [打印本页] [关闭窗口]

  在中国第4个南极考察站“泰山站”这个名字还没有确定之前,考察队员们习惯称它为“520”。“520”是一个代号,因为泰山站站址距南极中山站的距离为520公里。而另一个巧合的意思则带有几分浪漫色彩,那就是——“我爱你”。

  2月8日,经过建站队员53天的不懈努力,承载着中国极地人无限爱意的泰山站终于建成。日前,泰山站总设计师王中军接受本报记者专访,揭开了这座矗立在南极内陆上的考察站的神秘“面纱”。

  造型 中国“灯笼”点亮南极内陆

  整个泰山站的主体建筑平面呈正16边形,建筑底部架空,由8根圆柱支撑。整体形态犹如一架飞碟,富有极强的科幻色彩和现代气息,同时还具有中国传统文化特色的红灯笼元素,色彩鲜艳,具有很好的识别性。但王中军告诉记者,之所以这么设计可不单是为了造型好看。

  在南极,内陆站大多建在积雪上,加之内陆每年的降雪量非常大,考察站常常会面临被降雪掩埋及建筑沉陷的情况,导致考察站的使用寿命缩短。

  “因为建筑物对风场产生扰动,大风吹来的飞雪会在建筑周围积聚。只需一两年的时间,南极传统的地上建筑物就会被积雪掩埋。虽然泰山站所在区域每年降雪只有二三厘米,但暴风带来的积雪会在短时间内掩盖坐落在雪面上的建筑。”王中军说,“由于南极没有解冻期,这些建筑物会被积雪掩埋得越来越深而无法进入,被压变形后最终只能废弃。”

  为解决这个问题,泰山站主体建筑设计成流线型,同时整体建筑被架空两米,不但可减小风阻,还有利于吹走建筑附近积雪,从而延长建筑的使用年限。另外,建筑外围护材料根据高尔夫球体表面凸凹不平风阻更小的原理,结合风洞试验比对,采用表面有波纹的夹芯保温钢板,使建筑整体更有利于气流通过,大大减少风阻。外围护屋面及地面板有一定坡度,也可减少积雪堆积。

  然而,在环境恶劣的南极内陆建设这样一个考察站是非常不容易的事情。泰山站站址位于1900米厚的冰层之上。冬季最低温度达零下60℃,极端下降风速达到每秒60米,这对考察站的建筑材料有很高的要求。经过多次测试和检验,泰山站最终采用了一种耐低温的特种钢作为建筑主材料,能抵抗强风、暴雪、酷寒、冻融、冻胀、强紫外线照射、盐蚀等不利因素的影响。

  能源 就地取“材”绿色减排

  降低碳排放量是泰山站建设及使用过程中的一个努力方向。“目前已建的南极考察站所用能源都靠柴油火力发电机使用低温柴油燃料而产生的。这些燃料全部要依赖外部运送,不仅成本高,而且每次运送的数量也很有限。因此,节能从而减少燃料的消耗具有重要意义。”王中军介绍说,“我们在设计时选用了太阳能发电系统和风电系统为考察站提供能源。南极地区尤其是泰山站建设地,夏季的太阳能、风能充足。一般情况下,太阳能光伏和风力发电可提供充足的电力,完全可以满足整栋建筑的用电需求。”

  根据太阳能板和风力机的不同特性,泰山站一般独立电源采用了光伏电池和风力机配合使用的方式。王中军说,这样既可以达到提高电源总供电功率的问题,又可以有效降低总成本,还解决了经常有风无光或有光无风情况下的供电难题,是业界公认的比较合理的配置。而且还可以将多余的电力储存到蓄电池中,作为备用电源。

  所有的能源保障系统都采用智能化管理,可自动关闭或立即启动燃机发电,适时调配能源供应,“这样的搭配可以在任何时候、任何情况下,使考察站的工作负载获得安全、稳定、可靠的能源保障。”王中军说。

  环境 空间设计凸显人性化

  公共交往空间与私密空间合理分布是泰山站的一大亮点。泰山站主体建筑内部分内圈、外圈两部分,外圈为主要使用层,包括宿舍及厨卫、医疗等功能房间,内圈是一个中厅,作为餐厅兼综合活动中心。

  综合活动中心集餐饮、酒吧、运动、视听、阅读、聊天等休闲活动场所于一体。在这里,考察队员既可以开展自己喜爱的活动,又能与其他队员进行交流。

  在南极内陆,考察队员面对的是恶劣天气、高海拔以及单调的生活,这给他们的身心带来极大的压力,因此考察站对室内环境的要求更为严格。泰山站每间宿舍都有自然采光窗,中厅也可利用天窗采光,既节约能源,又可减轻工作人员的心里压力。此外,泰山站内部设置了二氧化碳实时监控系统,并与通风系统相结合,及时调控室内二氧化碳的含量。同时,安排了进风口和出风口来增加通风效率,并使气流的感觉最小化。此外,考察站还设置了独立的吸烟室,并采用单独的通风系统,有效地排除烟雾,减少火灾隐患。

  科技、低碳、环保、安全、人性化……人们所能想到的很多建筑特点都能在泰山站中找寻到。泰山站建设项目经理、南极内陆考察队副队长叶超说,我们的建设目标就是要增强泰山站的自动化、智能化及绿色建筑的研究与应用,加大清洁能源的应用比重,使之成为南极考察站中高科技与环境保护的示范站。