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      二氧化碳制冰又造雪?專家揭秘冬奧場館的“冰雪奇緣”

      2022年01月22日10:56 | 來源:人民網-強國論壇
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      人民網北京1月22日電 (記者 丁亦鑫)隨著北京冬奧會進入倒計時,各個場館的制冰造雪工作也進入沖刺階段。這些冰雪有什么特殊之處?用了怎樣的“黑科技”?又是如何踐行“綠色冬奧”的理念?人民網“強觀察”欄目記者采訪了北京大學工學院教授、國家速滑館CO2跨臨界制冷系統專家張信榮一一解答。

      據了解,國家速滑館、首都體育館等4個冰上場館選用了二氧化碳跨臨界直冷制冰技術,極大降低了制冷過程的碳排放,這也是該技術首次在冬奧會上使用。

      張信榮介紹,過去歷屆冬奧會制冰都是用氟利昂或氨,但氟利昂容易造成臭氧層破壞、地球暖化,氨具有微毒、易燃易爆的特性。而使用二氧化碳制冰,不僅使場館碳排放趨近于零,還可以將場地冰面溫差控制在0.5攝氏度以內,并且制冷過程中產生的高品質余熱還可以回收利用,用于運動員生活熱水、冰面維護澆冰等。

      試想一下,看不到摸不著的溫室氣體是如何制成冰的?在張信榮看來,這并不是什么稀奇的事情。事實上,20多年前,他帶領的團隊就開始了利用跨臨界二氧化碳發電技術的研究。

      “從我們的視角看,二氧化碳不是廢品,而是一種可以加以利用的資源!睆埿艠s介紹,二氧化碳制冰和自然界中水變成冰的過程相似,自然界外界環境溫度低,水就結成冰,二氧化碳其實就是代替了外界環境。利用液體二氧化碳蒸發,吸收大量的熱量,也就相當于外界環境的冷來實現有效制冷。

      據了解,在國家速滑館、首都體育館等四個冰上場館,均采用了全球變暖潛能值(GWP)為1的二氧化碳制冷劑,與傳統制冷方式相比,實現節能30%以上,能效可以提升20%以上!斑@一技術同時實現了直冷和跨臨界兩個難點,克服重重困難一下走到國際領先水平,也體現了我們綠色冬奧的決心!睆埿艠s表示。

      除了制冰之外,在室外造雪中也運用到了二氧化碳制雪技術。

      冬奧會的各項賽事,對于雪上的要求都不相同,因此造雪團隊會根據場地需要的不同來造雪。

      對比傳統的造雪,新的造雪技術有何不同?張信榮介紹說,傳統的造雪其實就是在一個低溫的環境里,用高壓空氣把水打成小的水花、水滴,從而凝結成雪。傳統的造雪機都是0度以下才能造雪,最高溫度不能超過2度。但對于我們來講,特別是冬殘奧會期間,3月份的北京溫度升高,這就提出了新的挑戰。

      “所以我們研發了零上高品質動態人工造雪和儲雪一體化技術,當氣溫處于0℃—15℃時,利用二氧化碳超臨界制冷技術以及新型優化的造雪設計,實現安全、高效、低成本、高品質的人工造雪!睆埿艠s介紹,這樣一來,在艷陽天里滑雪不再是夢。

      在創新的背后,環?剂渴亲钪匾囊蛩。據介紹,利用傳統方式生產1立方米的雪量大約需要30度左右的電,而零上人工造雪技術僅耗18度—22度電,同時造雪產生的熱量將全部回收,用于提供熱水與比賽供熱。

      環保制冰、低碳造雪等可持續舉措不僅是中國辦奧綠色理念的實踐,其中還包含著中長遠發展的考慮。

      作為一名科技工作者,張信榮表示,在雙碳目標下,冬奧會是一個科技創新的重要窗口,二氧化碳的有效利用可以推廣到或催生很多系列化的新興產業,未來可以應用在更多領域,甚至走入我們家家戶戶的生活。他舉例說:“日本就有500萬套家用熱水器在使用跨臨界二氧化碳制熱技術。未來,我們也可以形成一套機組,裝在家里面就可以供熱水,供暖,又可以取代空調!

      (責編:丁亦鑫、賀迎春)

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