我国首个南极雪下建筑泰山站实现5大创新

中山日报 2019-03-09 03:40

“雪龙”号。“雪龙”号的第35次科考。“雪龙”号极地考察船载着中国第35次南极科学考察队队员8日下午从南海穿越巴士海峡,继续行进在返回上海的途中。

本次南极科考的一项重要成果,是泰山站二期工程建设顺利完成,在深雪之下组装建筑,安装发电、新能源、污水处理、融雪、远程无人值守供电等系统。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。

文/图 新华社

■为何建在雪下?

泰山站位于东南极内陆冰盖伊丽莎白公主地区域,距中山站520公里。这一区域具有典型的内陆气候,风大,吹雪严重。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。对没有循环利用价值的污水,则集中存放再运送到中山站进行集中处理。

■供电情况如何?

泰山站的供电系统令人眼前一亮,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。

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