科技日?qǐng)?bào)記者 劉園園

“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點(diǎn)半，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”專項(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)。

圖片說(shuō)明：科技冬奧專項(xiàng)“制冰機(jī)研發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目部分成員在首都體育館冰場(chǎng)合影。

制冰機(jī)：人工冰場(chǎng)建設(shè)的幕后“神器”

“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。” 劉楷笑著說(shuō)。

他解釋說(shuō)，制冰有好多步驟：先澆底冰，再噴冰漆，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)。

圖片說(shuō)明：項(xiàng)目組成員在測(cè)量冰面溫度。

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零下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零下6.7-7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”專項(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。

冬奧史上“最環(huán)?！?，系統(tǒng)綜合節(jié)能超50%

本屆冬奧會(huì)的制冰系統(tǒng)，被媒體稱為冬奧史上“最環(huán)?！?。

“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。

圖片說(shuō)明：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

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是國(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)。

冰面溫差0.3攝氏度，冰面轉(zhuǎn)換僅需2小時(shí)

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。

圖片說(shuō)明：項(xiàng)目成員在二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)機(jī)房

“我們的制冰系統(tǒng)可以更好地控制冰面的溫差。” 劉楷告訴科技日?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)。

圖片說(shuō)明：制冰系統(tǒng)中的二氧化碳桶泵機(jī)組

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)。

（圖片均由受訪者提供）

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