2月11日，“雪游龍”國家雪車雪橇中心舉行的北京2022年冬奧會男子鋼架雪車比賽中，閆文港奪得銅牌，這是中國選手首次登上該項(xiàng)目的冬奧領(lǐng)獎臺。
2月12日，“冰絲帶”國家速滑館內(nèi)，中國選手高亭宇摘得速度滑冰男子500米賽金牌并打破奧運(yùn)會紀(jì)錄，續(xù)寫了這個(gè)場館內(nèi)不斷刷新奧運(yùn)紀(jì)錄的奇跡。
據(jù)媒體報(bào)道，截至2月13日，僅在“冰絲帶”內(nèi)已舉行的8項(xiàng)賽事中，就有7項(xiàng)賽事的奪冠成績打破奧運(yùn)會紀(jì)錄。成績背后，離不開北京冬奧場館“最快的冰”及其背后的制冷“國家隊(duì)”。
“雪游龍”其實(shí)是冰骨架
在2月11日閆文港奪得男子鋼架雪車銅牌的現(xiàn)場，中糧工科冰雪團(tuán)隊(duì)總監(jiān)、雪車雪橇道項(xiàng)目制冰保障團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人王鵬成為第一時(shí)間見證歷史的人。
雪車雪橇比賽被譽(yù)為冬奧會“冰上F1”，滑行最高時(shí)速超過130公里。位于延慶賽區(qū)的國家雪車雪橇中心賽道全長近2公里，最大坡度18度，整個(gè)賽道高差達(dá)121米。主賽道包含16個(gè)彎道及54條形狀各異的賽道段，是亞洲唯一一條具備360度回旋彎的賽道。
這條賽道的昵稱為“雪游龍”，但在實(shí)際比賽中，鋼架雪車滑過的卻是結(jié)實(shí)的冰面，整個(gè)主賽道冰面面積達(dá)1萬多平方米。如何讓盤踞在室外的這條“雪游龍”保持冰面穩(wěn)定，是比賽期間王鵬和18位同事每天的工作重點(diǎn)。
“‘雪游龍’雖然在室外，但環(huán)境溫度并不是那么低，需要人工制冰。這2公里賽道，每一個(gè)彎道、每一個(gè)區(qū)域都有著細(xì)微不同的溫控要求。”據(jù)王鵬介紹，國家雪車雪橇中心是冬奧會唯一在室外進(jìn)行的冰上比賽場館，每條賽道段通過設(shè)置遠(yuǎn)程傳感設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測賽道混凝土溫度并調(diào)整制冷負(fù)荷，滿足雪車雪橇項(xiàng)目在環(huán)境溫度更高時(shí)正常運(yùn)行。
“我們在2021年夏季室外溫度超過25℃時(shí)，就進(jìn)行過全賽道結(jié)霜及滿負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)，以確保這套制冷制冰系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。”王鵬說，他們最擔(dān)心比賽期間設(shè)備突發(fā)故障，為此團(tuán)隊(duì)對制冷設(shè)備進(jìn)行了長達(dá)1年的系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測，在冬奧會前經(jīng)過多次測試賽考驗(yàn)，并在2021年11月對整個(gè)制冰系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)故障排查和設(shè)備維保。
國家雪車雪橇中心位于延慶山區(qū)，夜間最低溫度可達(dá)到-15℃。為保障運(yùn)動員白天的訓(xùn)練，王鵬和同事們每天清晨5時(shí)就開始對賽道多次巡檢，每次巡檢來回要走4公里，賽道最低點(diǎn)到最高點(diǎn)高度差有120多米，“下來時(shí)渾身已被汗水濕透，睫毛上也會結(jié)霜?！?
王鵬和同事冬奧保障期間在國家雪車雪橇中心進(jìn)行冰面檢查。
2022年2月9日，國際奧委會執(zhí)委、國際雪車聯(lián)合會主席伊沃·費(fèi)里亞尼為國家雪車雪橇中心頒發(fā)雪車和鋼架雪車的賽道認(rèn)證證書。他稱贊“延慶國家雪車雪橇中心是世界上最好的場館，在雪車和鋼架雪車場館的歷史上，是無與倫比的。”
“最快的冰”冰面溫差控制在0.5℃內(nèi)
奇跡不僅發(fā)生在國家雪車雪橇中心。2月12日，中國選手高亭宇在“冰絲帶”國家速滑館摘得北京冬奧會速度滑冰男子500米比賽冠軍，打破奧運(yùn)紀(jì)錄。而在這場比賽之前，這里已決出金牌的6個(gè)小項(xiàng)比賽中，冠軍成績?nèi)克⑿聤W運(yùn)紀(jì)錄，“冰絲帶”競賽場地也因此被譽(yù)為“最快的冰”。
“個(gè)別比賽刷新紀(jì)錄可能是偶然，但7項(xiàng)比賽全部刷新奧運(yùn)紀(jì)錄，這與冰面質(zhì)量應(yīng)該有很大關(guān)系?！?中糧工科冬奧項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人、冰雪團(tuán)隊(duì)創(chuàng)始人王斌說。
與“雪游龍”一樣，本屆冬奧會“冰絲帶”場館內(nèi)的制冰設(shè)計(jì)和技術(shù)保障也主要由中糧工科冰雪團(tuán)隊(duì)承擔(dān)。據(jù)王斌介紹，冰雪團(tuán)隊(duì)隸屬于中糧工科北京事業(yè)部，其前身為商業(yè)部設(shè)計(jì)院，從1954年起便從事食品冷鏈的設(shè)計(jì)和研究工作，工業(yè)制冷技術(shù)在國內(nèi)處于一流水平，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為制冷“國家隊(duì)”。
2015年年初，北京申辦冬奧會成功。同年年底，王斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了一個(gè)室內(nèi)冰雪場館的設(shè)計(jì)工作。正是通過這個(gè)項(xiàng)目，王斌了解到冰雪場館制冷領(lǐng)域缺乏國內(nèi)專業(yè)團(tuán)隊(duì)?！拔耶?dāng)時(shí)覺得冰雪產(chǎn)業(yè)前景不錯(cuò)，且我們有人員和技術(shù)儲備，于是就籌備成立了冰雪團(tuán)隊(duì)?！?
從2017年年初開始，中糧工科冰雪團(tuán)隊(duì)就參與到國家速滑館、國家雪車雪橇中心、國家高山滑雪中心等五大冬奧核心場館制冰造雪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造中。王斌坦言，壓力一直存在，不到賽事全部結(jié)束絲毫不敢松懈。
王斌的壓力不僅來自這些項(xiàng)目的重要程度，更多的是這些項(xiàng)目大多數(shù)是國內(nèi)或全球第一個(gè)，沒有多少經(jīng)驗(yàn)可以參考借鑒。如國家雪車雪橇中心是國內(nèi)第一條賽道，國家速滑館是全球首個(gè)二氧化碳跨臨界制冰的冬奧場館，國家高山滑雪中心是國內(nèi)唯一一個(gè)符合冬奧會標(biāo)準(zhǔn)的賽道。如何讓冰雪團(tuán)隊(duì)從開始學(xué)習(xí)新技術(shù)到完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，從單純的設(shè)計(jì)思路到按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)高質(zhì)量地完成項(xiàng)目施工，并在比賽期間保障系統(tǒng)順利工作，是他作為中糧工科冬奧項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人從一開始接觸這些項(xiàng)目到現(xiàn)在為止還都需要不斷思考的。
“冰面的質(zhì)量受多重因素影響，最核心因素是制冰溫度的高低和溫度的均勻性。相比傳統(tǒng)氟利昂制冷+乙二醇載冷的制冰技術(shù)，‘冰絲帶’里創(chuàng)新性地采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)，二氧化碳作為制冷劑有著非常優(yōu)異的熱物理性質(zhì)，其高效換熱特性以及由相變換熱而帶來的均勻的制冰盤管蒸發(fā)溫度是非常有利于打造優(yōu)質(zhì)冰面的?！蓖醣蠓Q。經(jīng)過各方團(tuán)隊(duì)的共同努力，最終， “冰絲帶”的冰面溫差控制在0.5℃以內(nèi)，低于北京冬奧組委要求的1.5℃，讓場館具備了成為“最快的冰”的硬件條件。
“冰絲帶”制冰現(xiàn)場。
制冰技術(shù)論證了18個(gè)月
據(jù)了解，制冰系統(tǒng)原理類似于家庭“地?zé)岵膳?，冰面下安置若干制冷管道，通過制冷劑在其中流動換熱使冰面降溫。由于前幾屆冬奧會場館普遍采用氟利昂制冷+乙二醇載冷的制冰系統(tǒng)，因此在最初討論國家速滑館制冰方案時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)的呼聲也最高。
“這個(gè)方案無論從技術(shù)成熟性還是實(shí)施難度方面，都沒有問題。但瑕疵是采用氟利昂制冷劑，其全球變暖潛值較大，環(huán)保性欠佳，且載冷劑制冷二次換熱所帶來的能耗也較大，因此這個(gè)方案雖好，但還不是最完美的?！蓖醣笳f。
綠色和可持續(xù)發(fā)展，是北京冬奧場館建設(shè)的一個(gè)主旨，傳統(tǒng)氟利昂制冷技術(shù)顯然并不完全符合“綠色冬奧”理念。2017年年底，王斌團(tuán)隊(duì)開始接觸“冰絲帶”場館項(xiàng)目前期技術(shù)討論工作，光是論證“冰絲帶”采用什么樣的制冷工質(zhì)及制冷技術(shù)，就用了18個(gè)月，最終確定采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)。
“從這一漫長的過程可以看出奧運(yùn)場館建設(shè)的嚴(yán)謹(jǐn)性和高標(biāo)準(zhǔn)，所有的付出都是為了保障冬奧場館建設(shè)萬無一失?！蓖醣笳f，“選擇制冷工質(zhì)的這18個(gè)月，所有人在方案論證和決策過程中的認(rèn)真和負(fù)責(zé)的態(tài)度是最讓我難忘的。有時(shí)選擇一個(gè)正確的方向比選擇后走完這段路還要重要，過程可能也更艱辛”。
王斌稱，二氧化碳跨臨界制冰技術(shù)路線剛一確定，立刻在業(yè)內(nèi)引起反響，并在2019年作為“綠色冬奧”的代表性技術(shù)，在第25屆聯(lián)合國氣候變化大會上向世界展示了中國的綠色冬奧理念?！安⑶?，在國家速滑館選擇了二氧化碳跨臨界直冷制冰技術(shù)后，很多冬奧會的其他場館也都參照國家速滑館的經(jīng)驗(yàn)，采用類似技術(shù)進(jìn)行制冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)?！蓖醣笱a(bǔ)充道。
提到具體技術(shù)，王斌解釋稱， 二氧化碳制冷系統(tǒng)在制冰過程中會帶走冰層下的熱量，實(shí)現(xiàn)冰場迅速降溫，這部分余熱在常規(guī)系統(tǒng)中由于品位較低一般會直接排到室外環(huán)境中，“如果我們加以利用，會大大提高整個(gè)制冷系統(tǒng)能效?！?
為此，國家速滑館制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用冷熱聯(lián)供一體化技術(shù)，將二氧化碳制冷所產(chǎn)生的高品位熱能儲存于水箱里，用于冰面維護(hù)澆冰、場館生活熱水等，降低了場館運(yùn)營能耗。國家雪車雪橇中心也采用類似的氨熱泵冷熱聯(lián)供技術(shù)，將余熱進(jìn)行能級提升并應(yīng)用于場館冬季采暖，實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的低碳運(yùn)行，踐行綠色冬奧理念。
王斌（右二）和同事在國家雪車雪橇中心制冷機(jī)房內(nèi)巡檢。
“綠色低碳制冷技術(shù)在北京冬奧會的成功應(yīng)用，更加堅(jiān)定了我們對于自然工質(zhì)制冷，冷熱聯(lián)供技術(shù)路線和方向的堅(jiān)持?！蓖醣笳f。
文章來源：新京報(bào)
