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二氧化碳造就冰雪胜境

　　1月17日，五棵松体育中心竞赛馆冬奥会制冰工作完成。在2022年北京冬奥会期间，这里将举办冰球比赛。北京冬奥会此次在制冰方面大规模使用了二氧化碳作为制冷剂，从五棵松体育中心到首都体育馆，再到国家速滑馆“冰丝带”，这项名为二氧化碳跨临界直冷制冰的先进技术在多座冬奥场馆得到应用，为本届冬奥会打造了独一无二的冰雪胜境。

　　采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术制作的冰面，在2021年10~12月期间经过“相约北京”冬奥会系列测试赛的考验，受到了来自国内外各冰上项目选手们的好评。

　　承担北京冬奥会花样滑冰和短道速滑比赛项目的场馆是拥有50多年历史的首都体育馆。首都体育馆于1968年建成，拥有国内第一座人工室内冰场，曾举办2008年北京奥运会排球比赛，也是北京冬奥会第一项完工的改扩建竞赛场馆工程。首都体育馆在改造过程中采用了二氧化碳跨临界直冷制冰系统。2021年10月，亚洲花样滑冰公开赛和国际滑联短道速滑世界杯测试赛在这里举行。比赛结束后，首都体育馆的优质冰面被认为是“最美、最快的冰”，高质量冰面保障测试赛取得了多项优异成绩，共诞生了4项世界纪录，国际滑联短道速滑技术委员会代表兰伯特也提出官方赞赏。

　　优质冰面除了需要制冰师技术高超外，制冰系统也起到关键作用。它决定了冰面的软硬度均匀性和温差均匀性，二氧化碳跨临界直冷制冰系统有效保障了冰面质量。首都体育馆在改造过程中采用了该项技术，由欧悦冰雪投资管理(北京)有限公司、天津大学和艾斯特制冷与太阳能技术(北京)有限公司等单位负责研发、设计和建造。二氧化碳跨临界直冷制冰技术是国家重点研发计划科技冬奥专项——制冰机研发及应用示范项目的核心成果。该技术利用二氧化碳在冰底直接蒸发为冰场提供稳定的冷源供应，通过双级压缩结合全显热回收实现系统综合节能超过50%以上，采用盘管优化和土建设计控制冰面温差在0.3℃～0.4℃，无论是综合能效还是冰面温差均达到国际先进水平。

　　此外，首都体育馆冰场还需要适应花样滑冰和短道速滑两项赛事的快速转场。短道速滑和花样滑冰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较薄。科技冬奥项目组提供的制冰系统在测试赛中，仅用时2个小时就完成了花滑比赛(-3℃～-5℃)到短道比赛(-7℃～-8℃)的冰温转换，也创造了历届最快纪录，得到了来自法国制冰师的赞赏。

　　作为北京冬奥会唯一新建的冰上竞赛场馆，国家速滑馆“冰丝带”也成为冬奥历史上第一个使用二氧化碳作为制冷剂的速滑场馆。从空中俯瞰，国家速滑馆宛若冰刀在冰面上刻下的晶莹轨迹，沿着外墙由低到高盘旋而成的玻璃幕墙，仿佛是速滑运动员在冰面上留下一道道风驰电掣的轨迹，“冰丝带”也因此得名。国家速滑馆将承担大道速滑比赛项目，产生14块金牌，是冬奥会产生金牌数量最多的单个场馆。

　　国家速滑馆拥有亚洲最大的全冰面设计，馆内冰面超过1.2万平方米。该场馆采用了二氧化碳跨临界直膨全热回收方式。该技术的碳排放值趋近于零，还使得制冰能效大幅提升。在速滑馆的冰面下，液态二氧化碳蒸发吸热实现制冷，使水变成冰;气态二氧化碳经压缩机压缩到超临界状态，通过冷凝过程释放能量，再膨胀回到液态状态循环到冰面下。这使得速滑馆内整个冰面的温差不超过0.5℃，冰面温差小保证整个冰面硬度基本相同，利于运动员创造佳绩。

　　与传统制冷系统相比，使用二氧化碳制冷剂可将能效提升20%以上，整个制冷系统的碳排放量则趋近于零。这是因为二氧化碳是天然工质，臭氧消耗潜值(ODP)为零，全球变暖潜值(GWP)为1。而目前常用的氟利昂类制冷剂如R404A的GWP值为3850，R448A的GWP值为1273，R134A的GWP值为1300。据北京冬奥组委发布的《可持续·向未来——北京冬奥会可持续发展报告(赛前)》中显示，北京冬奥会国家速滑馆、首都体育馆、首体短道速滑训练馆以及五棵松冰上运行中心使用的二氧化碳制冷剂，是从工业副产品收集提纯获取的，在2021年底初次填充过程中共计减少900吨二氧化碳排放。

首钢滑雪大跳台在进行造雪工作，为冬奥会做赛前准备

　　此外，在室外造雪中也运用到了二氧化碳制冷技术。首钢滑雪大跳台将在北京冬奥会期间承担单板和自由式滑雪大跳台比赛项目，设计理念源自中国敦煌壁画中传统的飞天造型，从侧面看去犹如一只灵动的“水晶鞋”。首钢大跳台在造雪过程中不添加任何造雪剂，完全使用天然水造雪。为了应对冬日出现气温升高的情况，他们采用了北京大学张信荣教授团队开发的零上高品质动态人工造雪和储雪一体化技术与装备，可以在气温处于0℃~15℃时，利用二氧化碳超临界制冷技术以及新型优化的造雪设计，实现安全、高效、低成本、高品质的人工造雪。即使出现自然缺雪、少雪，也能够保障北京冬奥会和冬残奥会的顺利进行。

　　北京冬奥会的举办也推动了我国冰雪装备国产化的发展与技术升级。中国重汽黄河氢燃料电池雪蜡车是我国第一辆具有完全自主知识产权的智能雪蜡车。国产雪蜡车整车涉及新能源动力、光伏发电、5G通信、赛事直播、仿生光源等领域的专业技术，具有绿色环保、智能化程度高、车体空间大等特点，是我国冬季运动装备新突破的缩影。河北宣化工程机械股份有限公司自主研发的压雪机打破了国外在压雪机领域的垄断，填补了国内同类产品空白。国产压雪机将在河北张家口崇礼雪场的雪道上现身，助力中国冬奥健儿驰骋雪场。

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