近零碳排放技術 鍛造“冰絲帶”賽道最快冰面

張正曄

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

在此之前，速度滑冰所有的世界紀錄都是在加拿大卡爾加里和美國鹽湖城的高原冰場上創造的。高原有著天然的地理優勢。高原低氣壓、低空氣密度、低重力加速度，會讓阻力變小，對動輒以0.001秒論成敗的速度滑冰來說，這個優勢是巨大的。

但紀錄是用來打破的。2022冬奧會中，全新建造的國家速滑館則采用二氧化碳跨臨界直冷制冰系統，是全球首個采用二氧化碳跨臨界直接蒸發制冷的冬奧速滑場館。采用該技術的“冰絲帶”，可以讓整個冰面溫差控制在0.5攝氏度。溫差越小，冰面的硬度就越均勻，冰面就越平整，也就越有利于運動員滑行、創造更好的成績。

“冰冷”技術鍛造出“最快的冰”

全新建造的國家速滑館，是本屆冬奧會北京主賽區標志性場館，也是唯一新建的冰上競賽場館，擁有亞洲最大的全冰面設計，冰面面積達1.2萬平方米。

二氧化碳制冰技術是國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項2019年批復啟動的“國家速滑館智慧場館建設和應用關鍵技術研究與示范應用”項目重點研發成果之一。場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制冰集中式制冷系統，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等應用均屬國際首次。

國家速滑館的1.2萬平方米冰面，通過分模塊控制單元，可以根據不同項目分區域、分標準進行制冰，既能滿足冬奧會速度滑冰比賽使用要求，還可以根據不同冰上項目對冰面的使用需求分區域制冰。通過二氧化碳制冰方法可以在2小時之內滿足不同項目對冰面的要求，精準控制冰溫和軟硬度。比如短道速滑和花樣滑冰都在同一個賽場，但是兩個項目對于冰面需求不同。花樣滑冰冰面是所有奧運會冰面中最柔軟的，有助于滑冰運動員完成跳躍和旋轉動作，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”在建造過程中還踐行了綠色奧運的理念。二氧化碳跨臨界直冷制冰技術是當前冬季運動場館最先進、最環保、最高效的制冰技術之一。二氧化碳跨臨界直冷制冰，將氣態二氧化碳通過加溫加壓形成超臨界二氧化碳流體，再對超臨界二氧化碳進行降溫降壓達到-20°C至-15°C，再相變蒸發吸熱完成制冷和制冰的過程——這種制冰技術使得國家速滑館的碳排放量接近于零，還配有一套場館智能化能源管理系統，能把制冰產生的廢熱用于除濕、冰面維護、場館生活熱水等，全冰面模式下每年僅制冷部分就能節省200多萬度電;整個系統的碳減排量，相當于近3900輛汽車產生的二氧化碳年排放量，或種植超過120萬棵樹實現的碳減排量。

和傳統的制冷劑相比，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。使用相同數量的傳統制冷劑的碳排放量，是二氧化碳制冷劑的3800多倍。這項技術被大規模應用于冬奧會也是奧運史上首次，可以說將綠色、低碳發揮到了新的高度。

在古代，天時地利，不如人和。如今，天時地利，不如科技。冰上運動，是人的競爭，也是科技的競爭。冰面的光滑和堅實，讓本屆冬奧會在科技的“庇護”下“綠意盎然”。

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