近零碳排放技术 锻造“冰丝带”赛道最快冰面

张正晔

奥林匹克格言的第一个单词，就是Faster（更快）。而在北京冬奥会标志性建筑“冰丝带”里，有最快的冰。

在此之前，速度滑冰所有的世界紀录都是在加拿大卡尔加里和美国盐湖城的高原冰场上创造的。高原有着天然的地理优势。高原低气压、低空气密度、低重力加速度，会让阻力变小，对动辄以0.001秒论成败的速度滑冰来说，这个优势是巨大的。

但纪录是用来打破的。2022冬奥会中，全新建造的国家速滑馆则采用二氧化碳跨临界直冷制冰系统，是全球首个采用二氧化碳跨临界直接蒸发制冷的冬奥速滑场馆。采用该技术的“冰丝带”，可以让整个冰面温差控制在0.5摄氏度。温差越小，冰面的硬度就越均匀，冰面就越平整，也就越有利于运动员滑行、创造更好的成绩。

“冰冷”技术锻造出“最快的冰”

全新建造的国家速滑馆，是本届冬奥会北京主赛区标志性场馆，也是唯一新建的冰上竞赛场馆，拥有亚洲最大的全冰面设计，冰面面积达1.2万平方米。

二氧化碳制冰技术是国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项2019年批复启动的“国家速滑馆智慧场馆建设和应用关键技术研究与示范应用”项目重点研发成果之一。场馆的多功能超大冰面亚临界、跨临界多工况并行二氧化碳直接蒸发制冰集中式制冷系统，亚临界、跨临界多工况并行二氧化碳集中式制冷中压回油系统等应用均属国际首次。

国家速滑馆的1.2万平方米冰面，通过分模块控制单元，可以根据不同项目分区域、分标准进行制冰，既能满足冬奥会速度滑冰比赛使用要求，还可以根据不同冰上项目对冰面的使用需求分区域制冰。通过二氧化碳制冰方法可以在2小时之内满足不同项目对冰面的要求，精准控制冰温和软硬度。比如短道速滑和花样滑冰都在同一个赛场，但是两个项目对于冰面需求不同。花样滑冰冰面是所有奥运会冰面中最柔软的，有助于滑冰运动员完成跳跃和旋转动作，短道速滑的冰面则要求较硬，二氧化碳制冰法能很好地保障冰面转换。

“热度”处理让冬奥“绿意盎然”

除了有最平整、最光滑的冰面，“冰丝带”在建造过程中还践行了绿色奥运的理念。二氧化碳跨临界直冷制冰技术是当前冬季运动场馆最先进、最环保、最高效的制冰技术之一。二氧化碳跨临界直冷制冰，将气态二氧化碳通过加温加压形成超临界二氧化碳流体，再对超临界二氧化碳进行降温降压达到-20°C至-15°C，再相变蒸发吸热完成制冷和制冰的过程——这种制冰技术使得国家速滑馆的碳排放量接近于零，还配有一套场馆智能化能源管理系统，能把制冰产生的废热用于除湿、冰面维护、场馆生活热水等，全冰面模式下每年仅制冷部分就能节省200多万度电;整个系统的碳减排量，相当于近3900辆汽车产生的二氧化碳年排放量，或种植超过120万棵树实现的碳减排量。

和传统的制冷剂相比，二氧化碳制冷剂破坏臭氧层潜能值为0，全球变暖潜能值仅为1。使用相同数量的传统制冷剂的碳排放量，是二氧化碳制冷剂的3800多倍。这项技术被大规模应用于冬奥会也是奥运史上首次，可以说将绿色、低碳发挥到了新的高度。

在古代，天时地利，不如人和。如今，天时地利，不如科技。冰上运动，是人的竞争，也是科技的竞争。冰面的光滑和坚实，让本届冬奥会在科技的“庇护”下“绿意盎然”。

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