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我國首個南極雪下建筑實現5大創新

發布時間:2019-03-09

泰山站二期工程建設順利完成是中國第35次南極考察的一項重要成果,在深雪之下組裝建筑,安裝發電、新能源、污水處理、融雪、遠程無人值守供電等系統。作為我國首個南極雪下工程,泰山站雪下建筑進行了多項創新。

為何建在雪下?

泰山站位于東南極內陸冰蓋伊麗莎白公主地區域,距中山站520公里。這一區域具有典型的內陸氣候,風大,吹雪嚴重。受風場擾動等影響,出現強烈地吹雪等天氣時,建筑物面臨被積雪掩埋的風險。為減小風阻和有利于大風吹走積雪,泰山站主體建筑整體架空于雪面,此次建設的配套工程則直接選擇建在了雪下。

受南極特殊的氣候條件和地理位置影響,各國內陸冰蓋考察站建筑都不同程度地出現被積雪掩埋的情況。同時,施工窗口周期短,施工條件有限,也是各國科考建設共同面對的難題。”中國第35次南極科考隊泰山站站長姚旭說。

考慮到以上特點,泰山站二期工程采用定制集裝箱模塊組合形式,將供配電系統、融雪系統、新風加熱采暖系統、污水處理系統等,整合在集裝箱模塊內,實現快速安裝,縮短南極現場施工周期。同時,創造性地采用雪下建筑的形式,變被動為主動,有效解決南極建筑被風雪掩埋的難題,最大程度減少對周圍地形的影響,保證站區設施長期安全穩定運行。

防水保溫效果如何?

雪下建筑保溫和防水密封至關重要。中國第35次南極科考隊隊員、泰山站二期工程現場經理周靈說,由中國寶武集團總承包并設計、中冶集團負責施工的泰山站雪下建筑,利用雪下恒溫特點,可減少南極極晝、極夜溫差變化對建筑內部溫度的影響。

同時,雪下建筑采用定制集裝箱模塊拼裝和雙層密封防水方式,有效解決極寒環境中雪下建筑的保溫及防水密封。

經測試,泰山站雪下建筑室內外溫差達80攝氏度以上,雪下建筑的集裝箱拼縫沒有出現滲漏現象,集裝箱外也沒有出現融雪現象,為雪下建筑內各設備安全穩定運行提供了保障。

生活用水如何解決?

南極內陸冰雪覆蓋,沒有液態淡水,生活用水全靠融雪化水解決。雪下工程完成后,融雪水箱給水系統和污水處理系統運行,可集中解決20個科考隊員的生活用水。所有用雪由考察隊員就地取雪裝入融雪水箱,通過化雪設備將雪化成水,再將融水輸送至主樓的儲水箱。

對于生活污水,有專門的污水處理系統進行處理,回用率達80%以上,可用來洗衣服等,以減少化雪量。對沒有循環利用價值的污水,則集中存放在專門的污水收集池內,科考隊撤離前通過排污泵排到收集裝置中,再運送到中山站進行集中處理。

供電情況如何?

泰山站的供電系統令人眼前一亮,采用的是風能-太陽能-柴油發電機-儲能電池互補的智能微電網供電系統,柴油發電和新能源系統并網運行,柴油發電機可根據新能源供電量自動調整發電量,從而有效地節約燃油消耗,提供清潔能源。

由于常規新能源設備在南極內陸無法正常使用,這套供電系統由中國電子科技集團根據泰山站極寒、大風、高海拔、低氣壓等特殊環境設計特制,通過控制終端對系統進行智能控制。

目前,供電系統工作穩定,為站區科考設備正常供電,這對未來在南極地區大規模使用新能源供電意義重大。

無人在現場怎么辦?

本次建設中,由東南大學研發的無人值守能源試驗系統進行了全方位的功能測試。測試結果顯示,由我國自主研發的這套系統能在泰山站高海拔、低溫、低氣壓等極端環境下不間斷供電。無人值守情況下,能通過銥星通信實現對本系統的遠程監控及遙控操作。

同時,無人值守能源試驗系統還具備快速安裝及運輸方便的特點。目前,測試已完成全部數據收集,為第二階段正式投入運行打下了良好基礎。

安裝中的泰山站雪下建筑  新華社發(中國第35次南極科考隊供圖)

(來源:新華網)



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