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中國(guó)“造冰”技術(shù)助力冬奧冰場(chǎng)屢破紀(jì)錄

日期:2022-02-20 08:56:08    來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)    

“短道速滑收官,共9個(gè)項(xiàng)目,7個(gè)項(xiàng)目破奧運(yùn)紀(jì)錄,1個(gè)項(xiàng)目破世界紀(jì)錄……”

2月16日晚上10時(shí)30分,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“制冰機(jī)研發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目制冰機(jī)總工程師劉楷給科技日?qǐng)?bào)記者發(fā)來(lái)微信。

北京冬奧會(huì)期間,首都體育館承辦花樣滑冰和短道速滑兩個(gè)項(xiàng)目的比賽。值守在制冰機(jī)房的劉楷,時(shí)刻關(guān)注著冰場(chǎng)上“破紀(jì)錄”的消息。

在他看來(lái),冰場(chǎng)上不斷被打破的紀(jì)錄,側(cè)面看也是對(duì)中國(guó)“造冰”技術(shù)的肯定?!捌萍o(jì)錄需要天時(shí)地利人和嘛!”劉楷操著一口濃重的重慶口音,不無(wú)自豪地說(shuō)。

“冬奧會(huì)冰場(chǎng),制冰過(guò)程可不像普通人想象的那樣,直接把水澆上去就完了?!眲⒖χf(shuō)。

他解釋說(shuō),制冰有好多步驟:先澆底冰,再?lài)姳?,然后覆蓋冰漆,再劃線,還要噴LOGO等等。一般噴一層水,只能澆出0.5毫米厚的冰。就這樣,一層又一層,澆制出一塊冰場(chǎng)。

不同比賽項(xiàng)目,對(duì)冰場(chǎng)也有不同要求。以冰溫來(lái)說(shuō),花樣滑冰一般要求冰面溫度-3.5攝氏度,這樣冰面比較軟,運(yùn)動(dòng)員在空中旋轉(zhuǎn)三周或四周后,落冰的沖擊力不至于太大。短道速滑一般要求冰面溫度-6.7攝氏度到-7攝氏度,冰面相對(duì)硬一些。太軟,不利于冰刀抓地;太硬,冰面又比較脆。

整個(gè)制冰過(guò)程中,澆冰師在冰場(chǎng)發(fā)出各種指令,制冰系統(tǒng)則是幕后“神器”,負(fù)責(zé)滿足種種嚴(yán)苛要求。

“優(yōu)質(zhì)的冰面有助于運(yùn)動(dòng)員取得更好成績(jī),而獲得優(yōu)質(zhì)冰面除了制冰師高超技藝外,制冰系統(tǒng)所決定的冰面溫差均勻性和軟硬度均勻性則是關(guān)鍵性基礎(chǔ)?!薄翱萍级瑠W”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“制冰機(jī)研發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院田華教授如此總結(jié)。

可以說(shuō),制冰機(jī)是人工冰場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。

本屆冬奧會(huì)的制冰系統(tǒng),被媒體稱(chēng)為冬奧史上“最環(huán)保”。

“從歷屆冬奧會(huì)冰場(chǎng)制冰機(jī)來(lái)看,主要采用氟利昂等人工合成制冷劑技術(shù)或者氨制冷技術(shù),前者存在嚴(yán)重的溫室效應(yīng)問(wèn)題,后者又存在安全隱患?!碧锶A說(shuō)。

以二氧化碳為制冷劑的“二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)”,被認(rèn)為是一種綠色低碳、高效節(jié)能的方案,但其技術(shù)一直掌握在歐美等國(guó)家企業(yè)手中。

為助力綠色冬奧、科技冬奧,歐悅冰雪投資管理(北京)有限公司、天津大學(xué)等8家單位通過(guò)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān),聯(lián)合研發(fā)、設(shè)計(jì)和建造了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二氧化碳跨臨界直冷制冰機(jī)組,在首都體育館冰場(chǎng)進(jìn)行示范應(yīng)用。

田華告訴科技日?qǐng)?bào)記者,這套方案從二氧化碳制冰系統(tǒng)壓縮、冷卻、節(jié)流和蒸發(fā)四個(gè)過(guò)程進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。例如,采用雙級(jí)壓縮讓源頭耗能實(shí)現(xiàn)“事半功倍”,采用全顯熱回收對(duì)冷卻熱量進(jìn)行回收。

“制冰機(jī)從關(guān)鍵部件到整機(jī)集成,均實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、加工、組裝和運(yùn)行,尤其是水冷式氣冷器為國(guó)際上首次應(yīng)用,有效解決了首體冷卻回路長(zhǎng)的工程問(wèn)題,方案的系統(tǒng)綜合節(jié)能超過(guò)50%?!碧锶A說(shuō)。

冬奧會(huì)期間,日本花樣滑冰名將羽生結(jié)弦點(diǎn)贊說(shuō):“我在這里可以滑得非常輕松,跳得非常高,我太喜歡這個(gè)場(chǎng)館的冰面了?!?/p>

這可離不開(kāi)“中國(guó)造”制冰機(jī)的加持。

“我們的制冰系統(tǒng)可以更好地控制冰面的溫差?!眲⒖嬖V科技日?qǐng)?bào)記者,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在1800平方米的冰場(chǎng)上,實(shí)際冰面溫差只有0.3攝氏度,最佳時(shí)可達(dá)0.1攝氏度,冰面溫度非常均勻。

劉楷說(shuō),之前的冬奧會(huì)冰場(chǎng)對(duì)冰溫沒(méi)有如此精細(xì)化的控制,而這次北京冬奧會(huì)上,澆冰師需要什么樣的冰溫,制冰系統(tǒng)就可以精準(zhǔn)提供什么樣的冰溫。

“一位法國(guó)澆冰師體驗(yàn)了我們的制冰機(jī)之后,認(rèn)為它很神奇?!眲⒖χf(shuō)。

值得一提的是,由于承辦兩種賽事,整個(gè)冬奧會(huì)期間,首都體育館的冰場(chǎng)需要進(jìn)行30次轉(zhuǎn)換,以滿足花樣滑冰和短道速滑兩種比賽項(xiàng)目的不同需求,有時(shí)中間只有3個(gè)小時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。

但這并沒(méi)有難倒背后的制冰系統(tǒng)。

“項(xiàng)目組充分利用二氧化碳制冰溫度均勻的特點(diǎn),結(jié)合精準(zhǔn)控制系統(tǒng)和線性降溫策略,實(shí)現(xiàn)2小時(shí)內(nèi)完成快速、高效的冰面轉(zhuǎn)換,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)際奧委會(huì)3小時(shí)冰面轉(zhuǎn)換的要求。”田華說(shuō)。

(責(zé)編:王仁宏、陳鍵)

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