國家速滑館四天見證六次奧運(yùn)會(huì)紀(jì)錄刷新 “最快的冰”如何打造?
長(zhǎng)沙晚報(bào)2月9日北京訊(特派全媒體記者
趙紫名)“破紀(jì)錄”絕對(duì)是北京冬奧會(huì)速度滑冰項(xiàng)目的關(guān)鍵詞。截至2月9日,北京冬奧會(huì)速度滑冰項(xiàng)目進(jìn)行了4個(gè)小項(xiàng)的爭(zhēng)奪,冠軍成績(jī)?nèi)克⑿聤W運(yùn)會(huì)紀(jì)錄(其中兩項(xiàng)先后兩次刷新)。
能有這樣的佳績(jī),一方面體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員不斷超越極限、追求卓越的努力,另一方面也說明比賽場(chǎng)地國家速滑館“冰絲帶”的冰面無愧是“最快的冰”。9日,記者采訪到了北京大學(xué)工學(xué)院教授張信榮,作為國家速滑館二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)的專家,他解釋了如何打造“最快的冰”。
冰面溫差最終控制在0.5℃
制冰傳統(tǒng)的方式是用氟利昂作為制冷劑,但國家速滑館是世界上首個(gè)使用天然工質(zhì)二氧化碳制冷技術(shù)替代傳統(tǒng)制冷劑氟利昂來制造冰面。在兩三厘米厚的冰面下,其實(shí)埋了十余層不同結(jié)構(gòu),防潮層、防凍層、滲透層……其中有一層,是密布的制冰管,里面流動(dòng)著液態(tài)二氧化碳。
通過液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)吸熱,來讓水凍成冰,這里面有個(gè)關(guān)鍵詞是“直冷”。張信榮解釋稱:“這次冬奧會(huì)是1.2萬平方米的超大型冰面,面積越大,越難保證冰面溫度的均勻性。如果用過去使用防凍液間接制冷的話,防凍液本身鋪開后各個(gè)區(qū)域溫度不同,會(huì)導(dǎo)致冰面硬度不均勻?!?/p>
而“直冷”的意思是不使用防凍液、直接用二氧化碳蒸發(fā)吸熱去制冰。這個(gè)過程中溫度是不變的,因此做出來的冰非常均勻。冰面的硬度和均勻度直接影響選手們的成績(jī),“冰軟會(huì)滑得慢一點(diǎn),冰硬會(huì)滑得快。如果有些地方硬、有些地方軟,就會(huì)影響滑冰的速度?!?/p>
經(jīng)過研究與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的努力,國家速滑館“冰絲帶”這塊通過二氧化碳制冷制造的冰面溫差最終控制在0.5℃,低于奧組委提出的1.5℃標(biāo)準(zhǔn),硬度均勻。去年9月份舉行的國際測(cè)試賽上,6名運(yùn)動(dòng)員中,有5位在這塊冰面上創(chuàng)造了個(gè)人最好成績(jī)??梢哉f,這一次中國是“打造了冬奧歷史上最快的一塊冰”。
“跨臨界”實(shí)現(xiàn)能量再回收
張信榮介紹,這項(xiàng)技術(shù)中的另一個(gè)關(guān)鍵詞是“跨臨界”,“過去利用氟利昂制冷,吸收了很多能量,但它吸收的能量最終都散到環(huán)境里去了,浪費(fèi)掉了。而二氧化碳進(jìn)到跨臨界狀態(tài)時(shí),具有攜帶能量的特性,這樣就可以把制冰過程中吸收和釋放的能量都回收利用?!?/p>
傳統(tǒng)場(chǎng)館的熱水、供暖、除濕、預(yù)熱、防凍等都是需要燒鍋爐的,而這屆冬奧會(huì)中國家速滑館完全不需要燒鍋爐,冰面下地基防凍、冰面平整和場(chǎng)館供暖等,完全靠二氧化碳制冰時(shí)吸收的能量再回收實(shí)現(xiàn)的。
“二氧化碳就是個(gè)搬運(yùn)能量的載體,用二氧化碳把需要制冷區(qū)域的能量攜帶到需要制熱區(qū)域,這樣兩個(gè)區(qū)域的制冷、制熱就同時(shí)實(shí)現(xiàn)了,非常的節(jié)能環(huán)保?!?/p>
“這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國家速滑館得到了成功的應(yīng)用,而它的意義不僅在于此,如何把二氧化碳這樣的溫室氣體變廢為寶,其實(shí)是一個(gè)很大的課題,通過冬奧會(huì)的成功實(shí)踐,也將為未來在更多領(lǐng)域的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。這不僅僅是一塊冰的問題,還關(guān)系到國家的綜合國力和國際競(jìng)爭(zhēng)力以及未來雙碳目標(biāo)的達(dá)成?!睆埿艠s說。
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