穿著保暖衣服觀看冰雪比賽,以往在零下二十幾度室外冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館中被凍得瑟瑟發(fā)抖的觀眾們,此刻卻再也不用置身于“寒風(fēng)料峭”中了,而是盡情沉浸于周圍的一片暖意,享受冰雪運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的無(wú)窮魅力。如此溫暖的觀賽體驗(yàn)是由復(fù)合材料帶來(lái)的。作為“賽道環(huán)境營(yíng)造及觀賽環(huán)境保障技術(shù)研究”的重要成果之一,將柔性石墨烯、氣凝膠、疊加態(tài)等材料復(fù)合使用的新技術(shù),能為冰雪運(yùn)動(dòng)提供熱舒適保障,可以有效消除觀眾在寒冷環(huán)境下的不適感,創(chuàng)造出更良好的觀賽體驗(yàn)。
提供這項(xiàng)保暖“黑科技”的幕后功臣,正是清華大學(xué)建筑學(xué)院副教授曹彬及其團(tuán)隊(duì)。曹彬表示,自己帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的研究課題是“賽道環(huán)境營(yíng)造及觀賽環(huán)境保障技術(shù)研究”,課題研究以人體的熱調(diào)節(jié)作為理論基礎(chǔ),使用暖體假人模擬真人的產(chǎn)熱和散熱過(guò)程,將暖體假人置身于不同的氣象條件下,通過(guò)分析假人各個(gè)部位的表面溫度和導(dǎo)出指標(biāo),判斷人的熱舒適狀況。
基于人體的熱調(diào)節(jié)理論,研究團(tuán)隊(duì)充分考慮了觀賽區(qū)的實(shí)際場(chǎng)景和觀眾的觀賽行為,對(duì)熱舒適保障措施的形式進(jìn)行了有針對(duì)性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。曹彬向《中國(guó)電子報(bào)》記者指出,無(wú)論是哪種觀賽場(chǎng)景,復(fù)合材料的應(yīng)用都能在冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的熱舒適保障過(guò)程中扮演重要角色!拔覀儾捎玫膹(fù)合材料中主要包括柔性石墨烯發(fā)熱材料、氣凝膠材料和疊加態(tài)材料!睋(jù)曹彬介紹,柔性石墨烯發(fā)熱材料起效迅速,加熱狀態(tài)下表面溫度可穩(wěn)定在40攝氏度以上,溫度分布均勻;氣凝膠材料在同等隔熱性能下,厚度約為傳統(tǒng)隔熱材料的1/3至1/5,且具備防火疏水性;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的疊加態(tài)材料單位面積重量48g/m2,在相同保暖效果下,厚度相當(dāng)于羽絨服的1/5。
將加熱功能與觀眾席進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)就是團(tuán)隊(duì)研發(fā)成果的一種實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景,在這個(gè)場(chǎng)景中,研發(fā)人員要考慮到發(fā)熱、隔熱和避免能源損耗這三個(gè)方面。發(fā)熱方面,曹彬向記者談道,針對(duì)新建的冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館觀眾席,可在坐席臺(tái)階表面鋪設(shè)一層具有封裝外殼的坐板,外殼內(nèi)裝有石墨烯片,通過(guò)實(shí)時(shí)通電來(lái)發(fā)揮石墨烯的發(fā)熱功能,使座板表面溫度迅速提升。
在外部環(huán)境寒冷的情況下,如果要確保熱量充分向人體傳導(dǎo),就要同時(shí)保證坐板非加熱側(cè)的隔熱性能;谶@一考慮,曹彬團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)坐板時(shí)將氣凝膠材料與石墨烯片結(jié)合使用,發(fā)揮氣凝膠的隔熱作用,減少熱量向環(huán)境的散失。
當(dāng)坐席沒(méi)有觀眾或是觀眾稀少時(shí),避免對(duì)坐席無(wú)謂加熱造成能源浪費(fèi)就顯得十分關(guān)鍵。曹彬?qū)τ浾弑硎,加熱坐席?huì)設(shè)置傳感器,通過(guò)傳感器可以判斷是否有人坐在座位上!爸唤o有觀眾坐的座位加熱,以避免熱量損失和能源浪費(fèi)!辈鼙蛘f(shuō)。