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世界首次!二氧化碳直冷制冰铸就“冰丝带”

2021年01月25日08:20 | 来源:科技日报
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原标题:世界首次!二氧化碳直冷制冰铸就“冰丝带”

  1月22日,科技日报记者从北京市重大项目办获悉,有“冰丝带”之称的北京2022年冬奥会国家速滑馆已完成速滑滑冰赛道的首次制冰工作,正式具备了迎接测试赛的条件。

  国家速滑馆拥有亚洲最大的全冰面设计,面积达1.2万平方米。值得注意的是,国家速滑馆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。

  1月19日,习近平总书记在考察国家跳台滑雪中心时表示,中国冰雪运动必须走科技创新之路。

  科技日报记者了解到,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。

  二氧化碳跨临界直冷制冰技术的“中国方案”

  国家速滑馆是最早提出使用二氧化碳跨临界直冷制冰系统的冬奥场馆,也是技术最复杂、功能最多、制冰面积最大的二氧化碳跨临界直冷制冰系统的冬奥场馆。

  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。据国家速滑馆制冰系统设计负责人马进介绍,“冰丝带”采用了环保性和安全性最佳的自然冷媒——二氧化碳制冷剂,其ODP(破坏臭氧层潜能值)为0,GWP(全球变暖潜能值)为1,并且无异味、不可燃、不助燃,是可持续性最好的冷媒之一。与传统制冷系统比,能效提升20%以上。

  通过场馆的智能能源管理系统,还能够把制冰过程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,相当于约120万棵树实现的碳减排量,整个制冷系统的碳排放趋近于零。

  经理论分析,采用二氧化碳制冷,有把握实现冰表面温差不超过0.5℃。由此,“冰丝带”是一座真正的智慧场馆、绿色场馆。

  为“最快的冰”筑牢基础

  冰面以下,同样是技术的坚实支撑。

  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。

  目前,工程设计和建设单位已经在制冰系统的集成设计、冰板结构设计两个最关键的设计方案上取得实用新型专利。

  据施工单位北京城建亚泰制冰联合体负责人李燕敏介绍,制冰工艺管道设计压力高,均采用无缝不锈钢管,尤其是冰板内的制冷排管采用了单根40—50米长的无缝不锈长钢盘。

  马进表示,这种人工冰场超长不锈钢冷排管的应用,是国际首次。

  为了确保冰板制冰效果均匀,施工中要求严格控制管道的位置、标高以及混凝土的表面平整度。他们引入第三方检测团队,进行管道三维激光扫描及混凝土平整度惯导检测,为项目施工提供了极大的校准考核和保证。最终,17厘米的完整混凝土地面,水平高差控制在4毫米左右。

  这些扎实的工作,为制作“最快的冰”打下坚实基础。

  做可持续的冬奥场馆

  据悉,国家速滑馆比赛区包括3条400米速度滑冰比赛道、一条速滑比赛练习道、一块60×30米多功能冰场(短道速滑模式)、一块61×31米多功能冰场(冰球与花样滑冰模式)及一块活动冰场,能同时满足举办滑冰、冰壶、冰球等多项赛事以及大众进行冰上活动的多功能需求。

  “冰丝带”是北京2022冬奥会新建标志性场馆。冬奥会后,这里也有望成为以冰雪运动为突出特色的新体育综合体,可接待超过2000名市民开展各项冰上运动。

  北京国资公司党委书记、董事长岳鹏表示,在习近平总书记关于冬奥筹办的重要指示指引下,公司有序推进鸟巢、水立方、冰丝带三大冬奥场馆的建设改造工作,践行了“反复利用、综合利用、持久利用”的中国经验,为举办一届精彩、非凡、卓越的冬奥盛会贡献力量。(记者 崔 爽)

(责编:赵竹青、吕骞)

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