观冬奥•向未来丨“最顺滑的冰”是如何诞生的？

2月12日，北京2022年冬奥会速度滑冰女子团体追逐1/4决赛在国家速滑馆“冰丝带”举行。图片来源：新华社记者 丁旭 摄

自北京冬奥会开赛以来，国家速滑馆“冰丝带”诞生多个奥运纪录。

2月13日上午，北京冬奥组委副主席杨树安在发布会上介绍：“截至目前，本届冬奥会在短道速滑和速度滑冰这两个项目中多次打破奥运会纪录。其中，短道速滑共打破了5项奥运会纪录和1项世界纪录，速度滑冰比赛中共打破了8项奥运会纪录和1项世界纪录。”

运动员们在这块冰面上接连取得佳绩，也对“冰丝带”给予了高度评价。据了解，本届冬奥会采用了一种创新且环保制冰方式，即应用天然二氧化碳制冷系统制成冰面，这是奥运会历史上首次使用该技术制冰。

“冰丝带”为何如此顺滑？还有哪些独到之处？为进一步了解二氧化碳直冷制冰技术，《每日经济新闻》记者采访了国际奥委会制冰工程顾问、北京冬奥会特聘顾问亚瑟·苏瑟兰德（Arthur Sutherland）以及挪威科技大学能源与过程工程系制冷技术教授Armin Hafner。

冰面温差不超过0.5℃

冰面质量是速度滑冰项目的重中之重。

国家速滑馆“冰丝带”作为本届冬奥会唯一一个新建的竞赛场馆，是全球首个采用二氧化碳跨临界直冷制冰的冬奥速度滑冰场馆，其冰面面积达到了1.2万平方米，也是目前中国应用二氧化碳跨临界直冷制冰系统建设的最大场地之一。

速度滑冰女子3000米银牌获得者意大利运动员洛洛布里吉达（Lollobrigida）表示，“冰丝带”的冰面允许高速滑行，一些人说它比之前其他场地更软，她很期待着在“冰丝带”的下一次转弯。

亚瑟·苏瑟兰德服务过八届冬奥会，他告诉《每日经济新闻》记者，之所以选择二氧化碳制冷剂，是因为它的臭氧消耗（ODP）为零，全球变暖潜能值（GWP）为1，而之前曾经计划采用的氢氟碳化合物（HFC）制冷剂的全球变暖潜能值达到了3422。“直冷制冰技术将二氧化碳通过非常小的泵直接注入需要冷冻的地板，这样有利于节约能源。而制冰时产生的热量将被压缩并转化为非常高温的气体，经回收后再次用于生产热水、设施供暖、以及除湿器供电，除湿设备是冰场的设施中极为重要的组成部分。”

亚瑟·苏瑟兰德补充道，在制冰过程中，二氧化碳在冰场地板下铺设的管道中游走，而制冰师们通过控制管道中的二氧化碳吸收热量和蒸发时，冰场地板的压力和温度所产生的变化，将二氧化碳温度保持在精确且均匀的温度上，从而为运动员们提供了最好的比赛冰面。

据了解，二氧化碳作为制冷剂来制冰，冰面温度均匀，冰面温差不超过0.5℃，经理论分析，有利于运动员创造好的成绩。

Armin Hafner也告诉每经记者，二氧化碳直冷制冰技术相比过去的制冷方案能耗更低，制出的冰质量很高，同时有利于减少体育运动带来的碳排放，该技术值得向更多行业进行推广。他进一步表示，从冰的质量、能效、环境影响和成本方面来看，本次冬奥会所采用的的R744二氧化碳制冷技术是目前建设奥运会冰场的最佳选择，该技术能够制成质量最高的冰、且能源利用效率高于过去采用的HFC制冷。

一年可节省200万度电

绿色低碳是本届冬奥会的特色之一。国际奥委会企业与可持续发展部主任玛丽·萨洛伊斯（Marie Sallois）表示，北京冬奥会是第一个从筹备初期就考虑到从各方面减少碳排放的奥运会。萨洛伊斯说道，北京将可持续发展的理念融入奥运会所有阶段，这一做法是“我们将鼓励未来每一届奥运会都去做的事情”。

亚瑟·苏瑟兰德表示，相比传统制冷方式，二氧化碳制冷新型技术能效可提升30%、一年可节省约200万度电。

从减少碳排放方面来讲，使用天然二氧化碳制冷剂，相当于减少了2.6万吨的碳排放，约3900辆汽车的年度碳排放量，或等于种植大约120万棵树所实现的碳减排量。

相比而言，HFC类制冷剂不仅能效和制冰效果不能优于二氧化碳制冷剂，且其环保性也较差。Armin Hafner告诉《每日经济新闻》记者，“HFC制冷剂正在逐步被禁用，因为其分解产物会对我们的环境和饮用水产生危害。”HFC是此前奥运场馆广泛采用的制冷剂。

此外，在Armin Hafner看来，二氧化碳制冷系统除了能够助力体育赛事的低碳化，其在更多其他行业也有广阔的节能减碳应用前景，应用形式包括商用制冷系统，超市是其中一种应用场景。中国已经有一些超市使用了基于二氧化碳的制冷系统，以及建筑和酒店用热泵系统，和新型电动汽车热泵空调系统，后者可以在不影响乘客舒适度的情况下，增加电动汽车的行驶距离。

封面图片来源：新华社记者 丁旭 摄