近零碳排放技術(shù) 鍛造“冰絲帶”賽道最快冰面

張正曄

奧林匹克格言的第一個(gè)單詞，就是Faster（更快）。而在北京冬奧會(huì)標(biāo)志性建筑“冰絲帶”里，有最快的冰。

在此之前，速度滑冰所有的世界紀(jì)錄都是在加拿大卡爾加里和美國(guó)鹽湖城的高原冰場(chǎng)上創(chuàng)造的。高原有著天然的地理優(yōu)勢(shì)。高原低氣壓、低空氣密度、低重力加速度，會(huì)讓阻力變小，對(duì)動(dòng)輒以0.001秒論成敗的速度滑冰來(lái)說(shuō)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)是巨大的。

但紀(jì)錄是用來(lái)打破的。2022冬奧會(huì)中，全新建造的國(guó)家速滑館則采用二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)，是全球首個(gè)采用二氧化碳跨臨界直接蒸發(fā)制冷的冬奧速滑場(chǎng)館。采用該技術(shù)的“冰絲帶”，可以讓整個(gè)冰面溫差控制在0.5攝氏度。溫差越小，冰面的硬度就越均勻，冰面就越平整，也就越有利于運(yùn)動(dòng)員滑行、創(chuàng)造更好的成績(jī)。

“冰冷”技術(shù)鍛造出“最快的冰”

全新建造的國(guó)家速滑館，是本屆冬奧會(huì)北京主賽區(qū)標(biāo)志性場(chǎng)館，也是唯一新建的冰上競(jìng)賽場(chǎng)館，擁有亞洲最大的全冰面設(shè)計(jì)，冰面面積達(dá)1.2萬(wàn)平方米。

二氧化碳制冰技術(shù)是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)2019年批復(fù)啟動(dòng)的“國(guó)家速滑館智慧場(chǎng)館建設(shè)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應(yīng)用”項(xiàng)目重點(diǎn)研發(fā)成果之一。場(chǎng)館的多功能超大冰面亞臨界、跨臨界多工況并行二氧化碳直接蒸發(fā)制冰集中式制冷系統(tǒng)，亞臨界、跨臨界多工況并行二氧化碳集中式制冷中壓回油系統(tǒng)等應(yīng)用均屬?lài)?guó)際首次。

國(guó)家速滑館的1.2萬(wàn)平方米冰面，通過(guò)分模塊控制單元，可以根據(jù)不同項(xiàng)目分區(qū)域、分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制冰，既能滿(mǎn)足冬奧會(huì)速度滑冰比賽使用要求，還可以根據(jù)不同冰上項(xiàng)目對(duì)冰面的使用需求分區(qū)域制冰。通過(guò)二氧化碳制冰方法可以在2小時(shí)之內(nèi)滿(mǎn)足不同項(xiàng)目對(duì)冰面的要求，精準(zhǔn)控制冰溫和軟硬度。比如短道速滑和花樣滑冰都在同一個(gè)賽場(chǎng)，但是兩個(gè)項(xiàng)目對(duì)于冰面需求不同?；踊媸撬袏W運(yùn)會(huì)冰面中最柔軟的，有助于滑冰運(yùn)動(dòng)員完成跳躍和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，短道速滑的冰面則要求較硬，二氧化碳制冰法能很好地保障冰面轉(zhuǎn)換。

“熱度”處理讓冬奧“綠意盎然”

除了有最平整、最光滑的冰面，“冰絲帶”在建造過(guò)程中還踐行了綠色奧運(yùn)的理念。二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)是當(dāng)前冬季運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館最先進(jìn)、最環(huán)保、最高效的制冰技術(shù)之一。二氧化碳跨臨界直冷制冰，將氣態(tài)二氧化碳通過(guò)加溫加壓形成超臨界二氧化碳流體，再對(duì)超臨界二氧化碳進(jìn)行降溫降壓達(dá)到-20°C至-15°C，再相變蒸發(fā)吸熱完成制冷和制冰的過(guò)程——這種制冰技術(shù)使得國(guó)家速滑館的碳排放量接近于零，還配有一套場(chǎng)館智能化能源管理系統(tǒng)，能把制冰產(chǎn)生的廢熱用于除濕、冰面維護(hù)、場(chǎng)館生活熱水等，全冰面模式下每年僅制冷部分就能節(jié)省200多萬(wàn)度電;整個(gè)系統(tǒng)的碳減排量，相當(dāng)于近3900輛汽車(chē)產(chǎn)生的二氧化碳年排放量，或種植超過(guò)120萬(wàn)棵樹(shù)實(shí)現(xiàn)的碳減排量。

和傳統(tǒng)的制冷劑相比，二氧化碳制冷劑破壞臭氧層潛能值為0，全球變暖潛能值僅為1。使用相同數(shù)量的傳統(tǒng)制冷劑的碳排放量，是二氧化碳制冷劑的3800多倍。這項(xiàng)技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用于冬奧會(huì)也是奧運(yùn)史上首次，可以說(shuō)將綠色、低碳發(fā)揮到了新的高度。

在古代，天時(shí)地利，不如人和。如今，天時(shí)地利，不如科技。冰上運(yùn)動(dòng)，是人的競(jìng)爭(zhēng)，也是科技的競(jìng)爭(zhēng)。冰面的光滑和堅(jiān)實(shí)，讓本屆冬奧會(huì)在科技的“庇護(hù)”下“綠意盎然”。

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