科技日報記者 劉園園

“短道速滑收官，共9個項目，7個項目破奧運紀錄，1個項目破世界紀錄……”

2月16日晚上10點半，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項“制冰機研發(fā)及應用示范”項目制冰機總工程師劉楷給科技日報記者發(fā)來微信。

北京冬奧會期間，首都體育館承辦花樣滑冰和短道速滑兩個項目的比賽。值守在制冰機房的劉楷，時刻關注著冰場上“破紀錄”的消息。

在他看來，冰場上不斷被打破的紀錄，側面看也是對中國“造冰”技術的肯定。“破紀錄需要天時地利人和嘛！”劉楷操著一口濃重的重慶口音，不無自豪地說。

圖片說明：科技冬奧專項“制冰機研發(fā)及應用示范”項目部分成員在首都體育館冰場合影。

制冰機：人工冰場建設的幕后“神器”

“冬奧會冰場，制冰過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。

他解釋說，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。

圖片說明：項目組成員在測量冰面溫度。

不同比賽項目，對冰場也有不同要求。以冰溫來說，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，運動員在空中旋轉三周或四周后，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，冰面相對硬一些。太軟，不利于冰刀抓地；太硬，冰面又比較脆。

整個制冰過程中，澆冰師在冰場發(fā)出各種指令，制冰系統(tǒng)則是幕后“神器”，負責滿足種種嚴苛要求。

“優(yōu)質的冰面有助于運動員取得更好成績，而獲得優(yōu)質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鍵性基礎。”“科技冬奧”專項“制冰機研發(fā)及應用示范”項目負責人、天津大學機械工程學院田華教授如此總結。

可以說，制冰機是人工冰場建設的關鍵。

冬奧史上“最環(huán)保”，系統(tǒng)綜合節(jié)能超50%

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

“從歷屆冬奧會冰場制冰機來看，主要采用氟利昂等人工合成制冷劑技術或者氨制冷技術，前者存在嚴重的溫室效應問題，后者又存在安全隱患。”田華說。

以二氧化碳為制冷劑的“二氧化碳跨臨界直冷制冰技術”，被認為是一種綠色低碳、高效節(jié)能的方案，但其技術一直掌握在歐美等國家企業(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、天津大學等8家單位通過產學研協(xié)同攻關，聯(lián)合研發(fā)、設計和建造了具有自主知識產權的二氧化碳跨臨界直冷制冰機組，在首都體育館冰場進行示范應用。

圖片說明：具有自主知識產權的二氧化碳跨臨界直冷制冰機組

田華告訴科技日報記者，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)四個過程進行節(jié)能設計。例如，采用雙級壓縮讓源頭耗能實現(xiàn)“事半功倍”，采用全顯熱回收對冷卻熱量進行回收。

“制冰機從關鍵部件到整機集成，均實現(xiàn)國內設計、加工、組裝和運行，尤其是水冷式氣冷器是國際上首次應用，有效解決了首體冷卻回路長的工程問題，方案的系統(tǒng)綜合節(jié)能超過50%。”田華說。

冰面溫差0.3攝氏度，冰面轉換僅需2小時

冬奧會期間，日本花樣滑冰名將羽生結弦點贊說：“我在這里可以滑得非常輕松，跳得非常高，我太喜歡這個場館的冰面了。”

這可離不開“中國造”制冰機的加持。

圖片說明：項目成員在二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)機房

“我們的制冰系統(tǒng)可以更好地控制冰面的溫差。” 劉楷告訴科技日報記者，系統(tǒng)可以實現(xiàn)在1800平方米的冰場上，實際冰面溫差只有0.3攝氏度，最佳時可達0.1攝氏度，冰面溫度非常均勻。

劉楷說，之前的冬奧會冰場對冰溫沒有如此精細化的控制，而這次北京冬奧會上，澆冰師需要什么樣的冰溫，制冰系統(tǒng)就可以精準提供什么樣的冰溫。

“一位法國澆冰師體驗了我們的制冰機之后，認為它很神奇。”劉楷笑著說。

圖片說明：制冰系統(tǒng)中的二氧化碳桶泵機組

值得一提的是，由于承辦兩種賽事，整個冬奧會期間，首都體育館的冰場需要進行30次轉換，以滿足花樣滑冰和短道速滑兩種比賽項目的不同需求，有時中間只有3個小時的轉換時間。

但這并沒有難倒背后的制冰系統(tǒng)。

“項目組充分利用二氧化碳制冰溫度均勻的特點，結合精準控制系統(tǒng)和線性降溫策略，實現(xiàn)2小時內完成快速、高效的冰面轉換，遠遠小于國際奧委會3小時冰面轉換的要求。”田華說。

（圖片均由受訪者提供）

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