人民網(wǎng)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(wǎng)“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(tǒng)專家張信榮一一解答。
據(jù)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(chǎn)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(fā)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。”張信榮介紹，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(huán)境溫度低，水就結成冰，二氧化碳其實就是代替了外界環(huán)境。利用液體二氧化碳蒸發(fā)，吸收大量的熱量，也就相當于外界環(huán)境的冷來實現(xiàn)有效制冷。
據(jù)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(tǒng)制冷方式相比，實現(xiàn)節(jié)能30%以上，能效可以提升20%以上。“這一技術同時實現(xiàn)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(xiàn)了我們綠色冬奧的決心。”張信榮表示。
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(jù)場地需要的不同來造雪。
對比傳統(tǒng)的造雪，新的造雪技術有何不同？張信榮介紹說，傳統(tǒng)的造雪其實就是在一個低溫的環(huán)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(tǒng)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(zhàn)。
“所以我們研發(fā)了零上高品質動態(tài)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(yōu)化的造雪設計，實現(xiàn)安全、高效、低成本、高品質的人工造雪。”張信榮介紹，這樣一來，在艷陽天里滑雪不再是夢。
在創(chuàng)新的背后，環(huán)保考量是最重要的因素。據(jù)介紹，利用傳統(tǒng)方式生產(chǎn)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(chǎn)生的熱量將全部回收，用于提供熱水與比賽供熱。
環(huán)保制冰、低碳造雪等可持續(xù)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(fā)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(chuàng)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(chǎn)業(yè)，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。”
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