銘星冰雪科技人工造雪設備自主創新與應用研究

利汶樺，李子欣

（1.中鐵房地產集團文旅發展有限公司，河北 張家口 076250；2.銘星冰雪（北京）科技有限公司，北京 100012）

銘星冰雪科技有限公司發揚獨立自主、艱苦創業的做法，打造了具有自主知識產權的室內外造雪設備，開發出室內外滑雪場系統、真冰溜冰場系統、真雪飄雪系統、全天候人工降雪、高精度的室內環境模擬控制、低溫制冷及冷凍系統總成等一系列高新技術，為室內外雪場和真冰場、冰雪樂園、冰雪世界、冰雪小鎮等提供一體化專業解決方案與服務。在冰雪項目中，規模、技術難度和復雜程度方面創下了多項世界第一。銘星冰雪科技有限公司天津基地，是由銘星冰雪投資建設的亞洲大型冰雪裝備制造基地。該基地位于天津市靜海經濟開發區，占地50畝，兩年內可達到年產室外造雪機1000臺，飄雪機2000套，室內造雪機1000套。是銘星冰雪自主知識產權的集中體現，是銘星冰雪面對冬奧機遇的重大戰略部署。

1 研究意義

人工造雪是冬季旅游的基礎。如果不進行人工造雪的雪量補充，天然降雪是無法滿足日益增加的旅游及滑雪運動的需求的。在此項需求的推動下，造雪機應運而生。造雪機是人工造雪的核心設備，它是利用自然降雪的原理，根據自然

環境所具備的低溫條件，向環境中噴灑過冷的細小水滴產生晶核，促使大水滴和環境中的水蒸汽結晶、成雪。針對“科技冬奧”對高性能造雪機的迫切需求，以人工造雪行業國家級高新技術企業銘星冰雪（北京）科技有限公司核心產品研制中亟待破解的技術難題為對象，以高效成雪過程精準分析、關鍵部件及整機協同設計、系統高效匹配與調控為主線，突破造雪機噴嘴、核子器等部件及整機研發的共性關鍵技術，成功研制成雪率高、成雪時間短、使用壽命長的新型造雪機產品，完成新型高效智能造雪機及控制系統的典型示范，為大幅提升我國大型造雪裝備的自主研發能力做出重大貢獻。

2 研究內容

2.1 技術原理

人工造雪時，所謂的成核劑器制造水和壓縮空氣的混合物，在施布過程中，混合物在大氣環境下形成雪核（晶核）。水在通過造雪機噴嘴時被霧化成微小液滴，它將與核素結合。接著，在降落到地面上的過程中，它們凍結成雪晶。不同造雪機都將模擬這一過程：炮式造雪機通過風機，槍式造雪機則利用高達10米的自然落差。就像自然降雪一樣，在人工造雪時，空氣溫度和空氣濕度都必須滿足一定的要求。在造雪中稱為濕球溫度，即溫度和相對濕度的條件。所以，濕球溫度要始終低于傳輸外部溫度。空氣越濕，它吸收的水蒸氣就越少。同時，還需要更低的溫度，使得小液滴可以形成雪核。

目前，市場上的人工造雪機是利用雪花降落的原理，將水和空氣混合在適宜的條件下制造出雪花而用于各種未能下雪又需要雪的地方。將水注入一個專用噴嘴或噴槍，在那里接觸到高壓空氣，高壓空氣將水流分割成微小的粒子并噴入寒冷的外部空氣中，在落到地面以前這些，小水滴凝固成冰晶，也就是人們看到的雪花。

造雪機成雪全過程中水體霧化、晶核發育以及雪晶生長受造雪機結構、環境條件、運行參數等因素的綜合影響，且涉及復雜的流動、傳熱及相變等現象。因此，研究成雪全過程熱流特性高精度仿真方法，開展造雪機流動特性及傳熱特性分析，進而掌握造雪機內外因作用復雜機制是研制新型高效造雪機的關鍵。

銘星冰雪科技通過自主創新，開展造雪機系統試驗，測量溫度、濕度、風速、當地大氣壓力等環境參數，及高壓泵的壓力與流量、軸流風機的風量、造雪機的造雪量等參數，建立造雪機系統性能與環境耦合作用的數據庫；研究典型運行條件下造雪機自學習控制方法，通過監測、評估、調節和校正的迭代循環，在自我學習中不斷完善控制策略，開發全天候自適應的造雪機系統智能控制技術，研制具有自主知識產權的人工造雪控制平臺，實現造雪機系統“環境參數-反饋信號-高效造雪”的快速匹配和智能調控。

銘星冰雪科技通過噴嘴和核子器的協同設計，開發高環境溫度下高成雪率造雪機，并進行部件及整機的可靠性分析；考慮配套設備與控制設備的特性，采用已建立的造雪機系統設計優化平臺，進行新型造雪機系統全局優化與運行參數的優化匹配；采用全天候自適應的造雪機系統智能控制技術，研制新型高效造雪設備：室外造雪機、室內造雪機及飄雪機。實現在不同的地域及氣候條件下，溫度0℃、濕度50%的常態出雪。

2.2 技術水平及產品參數

銘星冰雪科技中國內最早專注于冰雪技術研發的企業，一直專注從事冰雪設備的創新；擁有業內最頂級的產品技術研發團隊；打被行業技術的國際感壘，創造多個國內第一；投資8000萬建造現代化天津工；擁有完整設備生產線，規?；a三大實驗室，測試質檢，保質保編。

銘星冰雪是國內唯一一家提供一體化規劃設計、項目施工等服務的專業企業擁有超30人的專業設計團隊，包括海歸背景設計師；團隊成功為數十個大型冰雪項目主題包裝，實戰經驗豐富；根據客戶需求量身定制，規劃設計時充分考慮后期落地；專業化服務，流程化協作，保質保量。超過15人的專業機電系統設計團隊，實戰經驗豐富；擁有自主知識產權和核心降雪技術專利的“室內分布式造雷系統”，在國內外諸多大型雪場已成功應用；充分考量系統每一細節，提前預備后續階段；各系統兼容性強，規劃合理，銜接對口。

資深專業團隊，實戰經驗豐富；國內首家成功研發并應用了“室內滑雪場專用工藝保溫系統”；“制冷造雪+工藝保溫一體化解決方案”已在重慶融創雪世界等項目成功實施，為項目節約成本、提高效率和項目管理質量等方面創造價值。造雪設備規劃設計技術含量高、專業性強，是項目成功最關鍵的因素之一。

暴雪ESB-A8室內造雪機是銘星冰雪自主研發制造的高科技室內造雪設備，設計研發理念先進，專門采用特殊材質精心打造內外部結構，機身體積小。僅為進口造雪機七分之一重量，即裝即用。暴雪ESB-A8室內造雪機安裝簡單，即裝即用，大幅減少了對場館鋼結構的要求。設備穩定，可持續造雪造雪量大，雪質為干雪、濕雪可調，媲美天然雪，在多個場館受到國家級專業運動員和教練員的好評。

暴雪ESB-A8造雪功能強大，適用于零下溫度的任何環境，且兼容性極佳；出雪量大、雪質優，可以替代天然降雪。在保證造雪效果的情況下，將能耗控制在最低，節約環保，調試維護方便，故障率幾乎為零，造雪技術遙遙領先國際水平，為用戶提供高品質冰雪體驗。

2.3 專業服務與市場應用

銘星冰雪科技已在冰雪領域構筑了全產業服務鏈。目前，已開發出室內外滑雪場系統、真冰溜冰場系統、真雪飄雪系統、全天候人工降雪、高精度的室內環境模擬控制、低溫制冷及冷凍系統總成等一系列高新技術，為室內外雪場和真冰場、冰雪樂園、冰雪世界、冰雪小鎮等提供一體化專業解決方案與服務。在室內造雪技術和裝備領域的市場占有率高達85%以上，完成了超過200多個海內外冰雪項目。其中，多個項目的規模、技術難度和復雜程度方面創下了多項世界第一。

銘星冰雪科技涵蓋多個冰雪小鎮、50多個冰面系統、50多個室外滑雪場、100多個室內冰雪世界以及多個國家級冰雪實驗室，并在全國設立多家分公司。即將開業天津工廠，更將成為促進中國乃至世界冰雪體育快速發展的重大力量。

2.4 國內市場代替水平

據不完全統計，截至2019年6月，全球已建成并運營的室內滑雪場約有90家；其中，國內室內滑雪場有31家，約占全球市場份額1/3。銘星冰雪科技作為國內冰雪行業的龍頭企業，在室內造雪技術和裝備領域的市場占有率高達85%以上，完成了眾多大型室內冰雪項目。包括榮獲吉尼斯世界紀錄“最大的室內滑雪設施”認證的哈爾濱融創雪世界、全球第二大和第三大的成都融創雪世界及廣州融創雪世界、備戰2022冬奧而建的吉林北山國家越野滑雪訓練基地、國家級首批運動休閑特色小鎮—重慶際華園室內滑雪館、貴州首家室內滑雪館—關嶺奇緣谷冰雪小鎮室內滑雪場、貴州荔波冰雪水世界室內滑雪場、重慶武隆仙女山室內滑雪場、石家莊西部長青室內滑雪場、洛陽伏牛山室內滑雪場、邯鄲四季室內滑雪場、廣西忻城冰河世紀室內滑雪場以及即將開業的重慶融創雪世界等項目。

3 研究結論

人工造雪機設備的發展是建立在滑雪場冬季運營市場發展的需要基礎上的，也是開展室內冬季運動項目的重要保證。銘星冰雪科技的人工造雪設備適用于任何環境，且兼容性極佳；出雪量大、雪質優，可以替代自然降雪。在保證造雪效果的情況下，將能耗控制在最低，節約環保，調試維護方便，故障率幾乎為零。銘星冰雪科技接軌國際自主研發環境，深化冰雪裝備制造業的提質升級，人工造雪技術遙遙領先國際水平，為用戶提供高品質冰雪體驗，提高了人工冰雪裝備的國產化比重，是我國人工造雪領域自主創新的代表，是促進中國乃至世界冰雪體育產業快速發展的重要力量。