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滑过城市周边的人工雪场、商场负一层的溜冰场……冬奥会的冰与雪你滑过吗？今天，在距离2022年北京冬奥会开幕式一个月之际，让我们一起打卡冬奥会的冰雪世界，揭秘冰雪制造“黑科技”！
变废为宝，二氧化碳直冷制冰技术打造“最快的冰”
走进国家速滑馆“冰丝带”，映入眼帘的便是一整块1.2万平方米的冰面，这是目前世界上采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术打造的最大的多功能全冰面。
图为国家速滑馆多功能全冰面 陈晓根摄
“早在2016年9月份，我们向奥组委建议使用二氧化碳替代氟利昂实现制冰。”北京大学工学院教授张信荣介绍，历届冬奥会都是使用氟利昂或者氨制冷剂来进行制冰，此次冬奥会在国家速滑馆首次实现利用温室气体二氧化碳跨临界直膨全热回收方式进行制冰，该技术是目前世界上最先进环保的制冰技术，碳排放值趋近于零，且制冰能效大幅提升。
想象一下用温室气体来制冰，是不是感觉一头雾水？这可难不倒冬奥会的技术团队，在速滑馆的跨临界直冷制冷热力学循环系统内，冰面下液态二氧化碳蒸发吸热实现制冷，在这个过程中水变成冰，而气态的二氧化碳经过压缩机压缩变成具有巨大能量的超临界状态，通过冷凝过程释放能量，再膨胀回到液态状态循环到冰面下。
速滑馆内整个冰面的温差不超过0.5℃，不要小看这小小的数字，这可决定了冰面的质量。张信荣表示，“利用二氧化碳跨临界直冷制冰技术造出来的冰面温差小，整个冰面硬度基本相同，利于运动员创造佳绩。”
冬奥会的冰雪世界如何实现绿色环保？
无论制冰还是造雪，都离不开“绿色冬奥”的最美底色。传统的造雪剂与制冷剂在本届冬奥会中不见踪迹，“零碳排”“低能耗”“全热回收”“无污染”成为冬奥会制冰造雪的“关键词”。
“咱们的雪没有掺杂任何的东西。”首钢滑雪大跳台场馆运行团队造雪专员介绍，首钢大跳台在造雪过程中不添加任何造雪剂，完全是天然的水造出来的雪。而在国家速滑馆内的二氧化碳直冷制冰不仅零碳排，且过程中释放的能量也不浪费，通过冷热联供一体化设计，在低压端实现制冰，高压端实现全热回收，满足国家速滑馆的除湿供热，节能达到30%以上。
如果天公不作美，遇到气温增高的情况，冬奥会又如何保障雪量充足？传统的人工造雪需要零度以下的气温条件，一旦气温处于零度及零度以上，造雪作业便无法开展，尤其是冬残奥会将在2022年3月份开展，此时已经入春，温度升高，这要如何保障造雪作业顺利开展呢？
“在自然缺雪、少雪的情况下也能保障我国2022年冬奥会和冬残奥会的顺利进行。”张信荣向记者介绍他负责的零上高品质动态人工造雪和储雪一体化技术与装备研究，当气温处于0℃—15℃时，利用二氧化碳超临界制冷技术以及新型优化的造雪设计，实现安全、高效、低成本、高品质的人工造雪。
这下在艳阳天里滑雪不再是梦，零上人工造雪技术在满足造雪需求的同时，也能同时满足低能耗、全热回收与零碳排放的环保要求。利用传统方式生产1m³的雪量大约需要30度左右的电，而零上人工造雪技术仅耗18度—22度电，同时造雪产生的热量将全部回收，用于提供热水与比赛供热。
零上人工造雪技术的另一创新之举便是利用二氧化碳制冷代替氟利昂制冷，不会对臭氧层产生破坏，体现了绿色办奥的理念。
告别“靠天吃饭”，多型号人工雪满足冬奥比赛项目不同需求
古时候下雪求天，现代下雪求啥呢？迈入2021年冬季，北京地区天然降雪次数屈指可数，而如今距离北京2022年冬奥会开幕式越来越近，“冬奥雪”又要从何而来？
其实，早在1980年的普莱西德湖冬奥会就已经开始使用人工造雪，近年来，冬奥会的雪上项目也越来越依赖人工造雪。人工造雪和自然降雪原理基本相同，人工造雪是将水和空气在造雪机内压缩混合进行雾化，喷出带晶核的水，然后迅速在空气中凝结成冰晶。
关于冬奥会的人工雪，有多少小秘密是我们不知道的呢？其实在冬奥会中，不同的比赛需要的雪质要求是不同的，因此需要多种型号的人工雪及复杂的加工程序来满足不同的比赛需求。
在零下三度的首钢滑雪大跳台内，“雪炮”与“雪枪”正在紧锣密鼓的工作中。据大跳台造雪专员介绍，雪枪和雪炮造雪原理相同，但是出雪量和雪的粗细程度不同，雪炮的出雪量更大，雪枪造出来的雪更细，根据所需的雪质要求，雪枪有9档干湿度调节，雪炮有4档干湿度调节。
图为“雪炮”和“雪枪”正在进行造雪作业
首钢滑雪大跳台的造雪工作在结束区与起跳区同步开始，并逐步向出发区推进。其中出发区雪厚将达0.5米，跳台赛道和结束区为0.5米到4米。
“我们预计在2022年1月20号左右完成所有造雪任务。”大跳台造雪专员介绍，整个造雪期，首钢滑雪大跳台赛道造雪面积约为4190平方米，储雪区面积1000平方米，造雪总量为11500立方米，其中助滑道720立方米，起跳区、着陆坡、落地区7200立方米，储雪3600立方米。
来源：中国环境
编辑：周亚楠
来源：中国环境
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