CO₂ 跨臨界直冷制冰技術的冰質條件與速度滑冰運動成績相關性

穆亮 李海霞 柯雁容 吳迪 賀鶴 趙明元

摘 要｜北京冬季奧林匹克運動會期間，冰上項目的主要場館均采用CO2跨臨界直冷循環技術，不僅可以為減少炭排放，而且也可以有效保證冰道表面的平整度和穩定性。那么，CO2跨臨界制冷循環技術提高了冰面質量優質率是否有利于運動員的穩定發揮。對此問題，本研究2022年第24屆北京冬季奧林匹克運動會速度滑冰女子3000米項目官方成績為數據基礎，采用冰場賽道冰質與運動員成績相關性分析的方法加以檢驗。，本研究選取2022年第24屆北京冬季奧林匹克運動會速度滑冰女子3000米比賽為例，分析速度滑冰女子3000米項目比賽場館冰面質量指標數據與速度滑冰官方成績進行相關性分析。通過此項研究結論可以為提高冰上項目運動員運動表現以及運動成績提供技術基礎。研究結果表明，速度滑冰女子3000米項目成績和冰質，室內溫度以及室內濕度之間，在0.01級別（雙尾）上的相關性呈現顯著相關，相關性系數為0.676，0.764以及0.743。此外， 室內溫度與室內濕度也呈現高度相關，相關系數為0.707，因此可以通過相關指標來建立模型對比賽成績進行預測。

關鍵詞｜速度滑冰；冰質條件；運動成績；北京冬季奧運會

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1 引言

冬季奧林匹克冰上競技項目對冰場質量有較高的要求。北京冬季奧林匹克運動會期間，冰上項目測試的 5 大競賽場館中，其中 4 個都采用了二氧化碳跨

臨界直接制冰技術，這種系統碳排放量接近于零。冰表面溫差不超過 0.5 攝氏度，

冰場硬度均勻，更有利于運動員出成績。可以說，在競賽場上 0.001 秒或者 0.001 米的優勢，就能決定冠軍的歸屬。身處金字塔尖的運動員，若想取得傲人的成績， 自身的努力固然非常重要，科技創新力量的支持也不容忽視。在科技賦能下， 運動員不僅能提高其備戰訓練水平，更能在賽場上獲得事半功倍的效果。對此， CO2 跨臨界制冷循環技術為運動員更好地發揮競技水平提供了重要的科技支持。相對間冷系統而言，直冷制冰技術可以保證冰上運動項目場地冰面溫度均勻（W Lin，et al.，2019），并且冰面溫差不超過正負 0.5℃。冰面溫差越小，冰面的平整度和穩定性就越好，也就越可以保短道速滑賽事冰面的質量優質率。

此外，這項技術的應用不僅回應了《蒙特利爾議定書基加利修正案》《奧 林匹克 2020 議程》等環保共識（M Schnitzer，et al.，2019）、“十四五”能耗“雙控”和 2030 年前碳達峰（Di Wang，et al.，2019），以及全民健身冰雪運動的可持續開展（Jiaming Zhang，2020）等三個方面的要求。CO2 跨臨界直冷制冰技術主要體現為以下兩個方面。第一，工質變化。常用制冰工質的全球變暖潛 能值（GWP）差異較大（McLinden MO，et al.，2019），因而選用高效并且低GWP 制冷工質是踐行北京冬季奧林匹克運動會綠色環保理念。第二，工藝變化。以直冷制冰技術代替間冷制冰技術。直冷制冰技術是直接（膨脹）供冷將冰場 的冷卻排管作為制冷循環中的蒸發器，制冷劑通過輸送泵循環機械設備直接膨 脹制冷。

由此可見，通過 CO2 跨臨界制冷循環技術不僅體現了北京冬奧會環保要求以及競賽要求，更重要的是提高了冰面質量優質率。那么，CO2 跨臨界制冷循環技術提高了冰面質量優質率是否有利于運動員的穩定發揮。對此問題，本研究 2022 年第 24 屆北京冬季奧林匹克運動會速度滑冰女子 3000 米項目官方成績為數據基礎，采用冰場賽道冰質與運動員成績相關性分析的方法加以檢驗。

通過此項研究結論可以為提高冰上項目運動員運動表現以及運動成績提供技術基礎。

2 研究對象與研究方法

研究對象

本文以 2022 年北京冬季奧林匹克運動會國家速滑館冰質條件下速度滑冰女子 3000 米項目成績（result）為研究對象（表 1），主要基于以下三點考量。

第一，在體育比賽中，頂尖選手之間的差距往往很小。運動員的裝備和服裝為提高運動員的運動表現和競技成績提供了輔助作用，（Brownlie，et al.， 2004）。除此以外，需要考慮環境和場地相關因素對提高競技成績的影響（Jill Borresen，2008；Stephen C. Hollings，et al.，2012）。

第二，場館采用新的制冰技術。由于場館采用 CO2 跨臨界直冷制冰技術， 可以為冰上競賽項目提供相對穩定的冰道質量，冰場硬度均勻，更有利于運動員出成績。

第三，較為理想的運動空間。研究表明，比賽中存在著一些諸如場地高度、天氣條件、人群噪音和運動員的身心健康不能控制潛在的混雜變量（Kuper and Sterken，2008）。因受疫情防控需要，本屆冬奧會滑冰賽事場館內觀眾較人數少， 極大地減少了人為因素介入對運動員成績的影響。

研究方法

數據的來源

本項研究目的是通過收集記錄與整理賽事運動員成績，總結冰場賽道冰質對運動員成績的影響規律，分析二氧化碳跨臨界直冷冰場對冰上運動項目運動員成績影響規律。對此，本項研究以速度滑冰女子 3000 米項目為例，使用的數據是主要來自兩個方面。第一，場地參數來自速度滑冰女子 3000 米項目比賽場 地國家速滑館，主要指標包括時間、室內溫度、室內濕度、冰道厚度、冰道硬度、冰道表面溫度以及冰面質量優質率等；第二，2022 年第 24 屆北京冬季奧林匹克運動會速度滑冰女子 3000 米項目官方成績冊。

數據整理

將速度滑冰女子 3000 米項目成績（result）的原始數據中時間的分鐘格式轉化為以秒為單位。同時，把 ice condition（good＼normal＼abnormal）中的字符轉化為數字的形式。清洗后數據如表1 所示。

描述統計

數據的描述性統計數據如表2 所示。數據列表中共 20 個比賽成績數據，其中小值為 236.93 秒，最大值為 257.16 秒。冰場表面溫度在 -6.1 和 -7.2 之間，室內溫度保持在 17.5he 19.0 攝氏度之間，室內濕度則在 18%-25% 這一區間。此外，根據競賽當天記錄表顯示冰質優質情況全部為優質，因此賦值為 1。

3 結果與發現

正態性檢驗

由于樣本量較少，所以采用夏皮洛—威爾克進行正態性檢驗，由表3 可知， 速度滑冰女子 3000 米項目成績和 Thickness of ice（cm）的 p<0.05，即數據不滿足正態性。

冰場物理指標與成績相關性分析

由于不是所有的變量都滿足正態性，所以采用斯皮爾曼來進行相關性檢驗。由表4 相關性表可以看出，速度滑冰女子 3000 米項目成績和冰質，室內溫度以及室內濕度之間，在 0.01 級別（雙尾）上的相關性呈現顯著相關，相關性系數為 0.676，0.764 以及 0.743。此外，室內溫度與室內濕度也呈現高度相關，相關系數為 0.707。

4 結論

由相關性分析的結果可知，速度滑冰女子 3000 米項目成績和冰質之間的相關性是顯著的，因此可以通過這兩個指標來建立模型對 Times 進行預測。

參考文獻

［1］Schnitzer M，Haizinger L．Does the Olympic Agenda 2020 Have the Power to Create a New Olympic Heritage？An Analysis for the 2026 Winter Olympic Games Bid［J］．Sustainability，2019，11（2）：442．

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Correlation Between CO2 Cooling Conditions and Ice Movement Speed in Ice Making Technology

—Example of Womens 3000 m

Mu Liang Li Haixia Ke Yanrong Wu Di He He Zhao Mingyuan

Winter Olympicschool of Harbin Sport University， Harbin

Abstract： During the Beijing Winter Olympics， the main venues of the ice

events all adopted the CO2 transcritical direct cooling cycle technology， which not only reduces carbon emissions， but also effectively ensures the smoothness and stability of the ice track surface. Then， whether CO2 transcritical refrigeration cycle technology improves the high-quality rate of ice surface quality is conducive to the stable performance of athletes. In this regard， this study uses the official results of the womens 3000 m speed skating event at the 24th Beijing Winter Olympic Games in 2022 as the data basis， and uses the method of correlation analysis between ice quality on the ice rink and athletes performance to test. ， This study takes the 24th Beijing Winter Olympic Games in 2022 as an example of the womens 3000 m speed skating competition， and analyzes the correlation between the ice surface quality index data of the speed skating womens 3000 m event venues and the official speed skating performance. The conclusions of this study can provide a technical basis for improving the sports performance and sports performance of athletes in ice sports. The results of the study showed that there was a significant correlation at the 0.01 level （two-tailed） between the speed skating womens 3000 m event performance and ice quality， indoor temperature and indoor humidity， with correlation coefficients of 0.676， 0.764 and 0.743. In addition， the indoor temperature and indoor humidity are also highly correlated， and the correlation coefficient is 0.707， so a model can be established to predict the game performance through relevant indicators.

Key words： Speed skating; Ice conditions; Sports performance; Beijing Winter Olympics