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滑過(guò)城市周邊的人工雪場(chǎng)、商場(chǎng)負(fù)一層的溜冰場(chǎng)……冬奧會(huì)的冰與雪你滑過(guò)嗎？今天，在距離2022年北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式一個(gè)月之際，讓我們一起打卡冬奧會(huì)的冰雪世界，揭秘冰雪制造“黑科技”！

走進(jìn)國(guó)家速滑館“冰絲帶”，映入眼簾的便是一整塊1.2萬(wàn)平方米的冰面，這是目前世界上采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)打造的最大的多功能全冰面。

圖為國(guó)家速滑館多功能全冰面 陳曉根攝

“早在2016年9月份，我們向奧組委建議使用二氧化碳替代氟利昂實(shí)現(xiàn)制冰。”北京大學(xué)工學(xué)院教授張信榮介紹，歷屆冬奧會(huì)都是使用氟利昂或者氨制冷劑來(lái)進(jìn)行制冰，此次冬奧會(huì)在國(guó)家速滑館首次實(shí)現(xiàn)利用溫室氣體二氧化碳跨臨界直膨全熱回收方式進(jìn)行制冰，該技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)環(huán)保的制冰技術(shù)，碳排放值趨近于零，且制冰能效大幅提升。

想象一下用溫室氣體來(lái)制冰，是不是感覺(jué)一頭霧水？這可難不倒冬奧會(huì)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，在速滑館的跨臨界直冷制冷熱力學(xué)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，冰面下液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)吸熱實(shí)現(xiàn)制冷，在這個(gè)過(guò)程中水變成冰，而氣態(tài)的二氧化碳經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮變成具有巨大能量的超臨界狀態(tài)，通過(guò)冷凝過(guò)程釋放能量，再膨脹回到液態(tài)狀態(tài)循環(huán)到冰面下。

速滑館內(nèi)整個(gè)冰面的溫差不超過(guò)0.5℃，不要小看這小小的數(shù)字，這可決定了冰面的質(zhì)量。張信榮表示，“利用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)造出來(lái)的冰面溫差小，整個(gè)冰面硬度基本相同，利于運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造佳績(jī)?！?/span>

無(wú)論制冰還是造雪，都離不開(kāi)“綠色冬奧”的最美底色。傳統(tǒng)的造雪劑與制冷劑在本屆冬奧會(huì)中不見(jiàn)蹤跡，“零碳排”“低能耗”“全熱回收”“無(wú)污染”成為冬奧會(huì)制冰造雪的“關(guān)鍵詞”。

“咱們的雪沒(méi)有摻雜任何的東西?！笔卒摶┐筇_(tái)場(chǎng)館運(yùn)行團(tuán)隊(duì)造雪專(zhuān)員介紹，首鋼大跳臺(tái)在造雪過(guò)程中不添加任何造雪劑，完全是天然的水造出來(lái)的雪。而在國(guó)家速滑館內(nèi)的二氧化碳直冷制冰不僅零碳排，且過(guò)程中釋放的能量也不浪費(fèi)，通過(guò)冷熱聯(lián)供一體化設(shè)計(jì)，在低壓端實(shí)現(xiàn)制冰，高壓端實(shí)現(xiàn)全熱回收，滿(mǎn)足國(guó)家速滑館的除濕供熱，節(jié)能達(dá)到30%以上。

如果天公不作美，遇到氣溫增高的情況，冬奧會(huì)又如何保障雪量充足？傳統(tǒng)的人工造雪需要零度以下的氣溫條件，一旦氣溫處于零度及零度以上，造雪作業(yè)便無(wú)法開(kāi)展，尤其是冬殘奧會(huì)將在2022年3月份開(kāi)展，此時(shí)已經(jīng)入春，溫度升高，這要如何保障造雪作業(yè)順利開(kāi)展呢？

“在自然缺雪、少雪的情況下也能保障我國(guó)2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)的順利進(jìn)行。”張信榮向記者介紹他負(fù)責(zé)的零上高品質(zhì)動(dòng)態(tài)人工造雪和儲(chǔ)雪一體化技術(shù)與裝備研究，當(dāng)氣溫處于0℃—15℃時(shí)，利用二氧化碳超臨界制冷技術(shù)以及新型優(yōu)化的造雪設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)安全、高效、低成本、高品質(zhì)的人工造雪。

這下在艷陽(yáng)天里滑雪不再是夢(mèng)，零上人工造雪技術(shù)在滿(mǎn)足造雪需求的同時(shí)，也能同時(shí)滿(mǎn)足低能耗、全熱回收與零碳排放的環(huán)保要求。利用傳統(tǒng)方式生產(chǎn)1m3的雪量大約需要30度左右的電，而零上人工造雪技術(shù)僅耗18度—22度電，同時(shí)造雪產(chǎn)生的熱量將全部回收，用于提供熱水與比賽供熱。

零上人工造雪技術(shù)的另一創(chuàng)新之舉便是利用二氧化碳制冷代替氟利昂制冷，不會(huì)對(duì)臭氧層產(chǎn)生破壞，體現(xiàn)了綠色辦奧的理念。

古時(shí)候下雪求天，現(xiàn)代下雪求啥呢？邁入2021年冬季，北京地區(qū)天然降雪次數(shù)屈指可數(shù)，而如今距離北京2022年冬奧會(huì)開(kāi)幕式越來(lái)越近，“冬奧雪”又要從何而來(lái)？

其實(shí)，早在1980年的普萊西德湖冬奧會(huì)就已經(jīng)開(kāi)始使用人工造雪，近年來(lái)，冬奧會(huì)的雪上項(xiàng)目也越來(lái)越依賴(lài)人工造雪。人工造雪和自然降雪原理基本相同，人工造雪是將水和空氣在造雪機(jī)內(nèi)壓縮混合進(jìn)行霧化，噴出帶晶核的水，然后迅速在空氣中凝結(jié)成冰晶。

關(guān)于冬奧會(huì)的人工雪，有多少小秘密是我們不知道的呢？其實(shí)在冬奧會(huì)中，不同的比賽需要的雪質(zhì)要求是不同的，因此需要多種型號(hào)的人工雪及復(fù)雜的加工程序來(lái)滿(mǎn)足不同的比賽需求。

在零下三度的首鋼滑雪大跳臺(tái)內(nèi)，“雪炮”與“雪槍”正在緊鑼密鼓的工作中。據(jù)大跳臺(tái)造雪專(zhuān)員介紹，雪槍和雪炮造雪原理相同，但是出雪量和雪的粗細(xì)程度不同，雪炮的出雪量更大，雪槍造出來(lái)的雪更細(xì)，根據(jù)所需的雪質(zhì)要求，雪槍有9檔干濕度調(diào)節(jié)，雪炮有4檔干濕度調(diào)節(jié)。

圖為“雪炮”和“雪槍”正在進(jìn)行造雪作業(yè)

首鋼滑雪大跳臺(tái)的造雪工作在結(jié)束區(qū)與起跳區(qū)同步開(kāi)始，并逐步向出發(fā)區(qū)推進(jìn)。其中出發(fā)區(qū)雪厚將達(dá)0.5米，跳臺(tái)賽道和結(jié)束區(qū)為0.5米到4米。

“我們預(yù)計(jì)在2022年1月20號(hào)左右完成所有造雪任務(wù)?！贝筇_(tái)造雪專(zhuān)員介紹，整個(gè)造雪期，首鋼滑雪大跳臺(tái)賽道造雪面積約為4190平方米，儲(chǔ)雪區(qū)面積1000平方米，造雪總量為11500立方米，其中助滑道720立方米，起跳區(qū)、著陸坡、落地區(qū)7200立方米，儲(chǔ)雪3600立方米。

來(lái)源：中國(guó)環(huán)境