速度滑冰比賽女子3000米、速度滑冰比賽男子5000米、速度滑冰比賽女子1500米、速度滑冰比賽男子1500米……北京冬奧會(hui) 開賽以來，國家速滑館“冰絲(si) 帶”四天六刷奧運會(hui) 紀錄。實際上，除了新的紀錄和奪冠的運動員，這裏還有一塊“冬奧曆史上最快的一塊冰”。在這個(ge) 臻於(yu) 完美的冰雪場地背後，隱藏著硬核新科技——天然工質二氧化碳技術。

　　北京大學工學院教授張信榮率先挑戰與(yu) 攻克了大型跨臨(lin) 界二氧化碳製冷核心技術與(yu) 裝備。這項技術作為(wei) 北京冬奧會(hui) 冰雪世界的堅實保障，並將成功用於(yu) 打造造雪溫度和冰麵溫差的極限，讓溫室氣體(ti) 化身高效資源在賽場上實現環保節能最大化，助力打造了“冬奧曆史上最快的一塊冰”。

　　國家速滑館是北京冬奧會(hui) 唯一新建的冰上競賽場館，從(cong) 開始建設到正式比賽，這塊1.2萬(wan) 平方米的超大冰麵一直是外界矚目的焦點。在百年冬奧曆史上，它第一次使用了二氧化碳作為(wei) 製冷劑。

　　時間退回到2016年9月9日，北京冬奧組委各部門雲(yun) 集首鋼冬奧組委辦公區。關(guan) 於(yu) 北京冬奧會(hui) 冰場製冰問題的會(hui) 議上，張信榮亮明了自己的觀點：“我們(men) 的冰場再也不能用氟利昂製冰了。”

　　據了解，傳(chuan) 統的製冰技術使用氨或氟利昂。氟利昂嚴(yan) 重破壞環境，安全性差；同時氨具有一定爆炸和毒性危險。因此他主張將更為(wei) 環保的二氧化碳製冰技術應用於(yu) 北京冬奧會(hui) 。這一新穎的提議贏得了支持，天然工質二氧化碳製冰的論證工作正式啟動。

　　論證工作並非一帆風順。幾年時間裏，北京冬奧組委派人走遍江南塞北，尋訪大洋彼岸，最終才通過了這份方案。

　　“氨安全性難以控製，氟利昂則是臭氧層空洞和地球溫暖化的元凶，兩(liang) 種物質都無法與(yu) 天然的二氧化碳比肩。加上在當時，傳(chuan) 統製冷劑設備配件全部來自美國等西方國家，我國自主產(chan) 品仍是空白。因此，二氧化碳製冰成為(wei) 了最優(you) 解。”張信榮說。

　　張信榮教授介紹道，二氧化碳熱力學循環是一個(ge) 物理過程，通過液態二氧化碳吸熱製冰，再將吸收熱量的二氧化碳提升到高溫高壓狀態下冷凝釋放能量。釋放出的能量也不會(hui) 被浪費，而是用於(yu) 冰麵下地基防凍、冰麵平整和場館供暖，梯級利用，一舉(ju) 多得。

　　在被稱為(wei) “冰絲(si) 帶”的國家速滑館中，1.2萬(wan) 平方米的冰麵就是二氧化碳製冰技術的傑作。如果應用傳(chuan) 統製冰技術，冰麵不同區域的溫差較大，會(hui) 導致冰麵軟硬不均，影響參賽選手成績。而二氧化碳製冰技術能將“冰絲(si) 帶”的冰麵溫差控製在0.5℃之內(nei) ，硬度均勻，任運動員馳騁其上。

　　“‘冰絲(si) 帶’連續多天誕生新的速度滑冰奧運會(hui) 紀錄，可見冰的質量是不錯的。比賽是一個(ge) 動態的過程，經過幾天的運行，這可以看出此技術非常穩定，足夠保證賽事的需要。”張信榮告訴中青報·中青網記者，去年10月結束的國際測試賽上，6名運動員中有5位在這塊冰麵上創造了個(ge) 人最好成績。他笑言，這一技術“打造了人類冬奧曆史上最快的一塊冰”。

　　事實上，“冰絲(si) 帶”的超大冰麵會(hui) 給製冰技術帶來很多挑戰。

　　“這個(ge) 巨大的冰麵就相當於(yu) 一個(ge) 巨大的二氧化碳蒸發器，如何製作設計如此龐大的製冰係統是一個(ge) 難題。另外冰麵大了以後，如何保證硬度的均勻，達到運動員進行比賽的標準也是一個(ge) 難題。”張信榮說。

　　因此，整個(ge) 冬奧團隊設計了超大型的二氧化碳蒸發器，並優(you) 化了二氧化碳跨臨(lin) 界循環係統，通過參數控製、動態調整等方式進行優(you) 化調控，成功解決(jue) 了這些難題。

　　相較於(yu) 其他舉(ju) 辦冬奧會(hui) 的城市，北京冬季溫度高，降雪偏少，造雪技術的運用對賽會(hui) 成功舉(ju) 辦至關(guan) 重要。特別是到了冬殘奧會(hui) 舉(ju) 辦的3月，北京的平均氣溫可以達到8℃，而目前國內(nei) 外造雪機普遍工作溫度是零攝氏度以下，造雪極限溫度不能超過2℃。這為(wei) 北京冬奧會(hui) 出了又一個(ge) 難題。

　　張信榮提出以二氧化碳技術作為(wei) 解決(jue) 思路。目前國際上雖然已經有零攝氏度上人工造雪技術的應用，但往往是先製冰，再將冰碾碎，索契和平昌舉(ju) 辦冬奧會(hui) 時采用的便是這種方法。這種“雪”硬度很大，會(hui) 讓高山滑雪運動員的膝蓋承受較大壓力，影響成績。

　　張信榮主張將二氧化碳技術運用在人工造雪領域，直接造出與(yu) 天然雪最接近的人工雪：“我們(men) 是全世界第一個(ge) 提出用這個(ge) 大膽設想的，在國際上沒有的設計”。他們(men) 還發明了魚骨式造雪法，在延慶高山滑雪中心21公裏的賽道上可設置多個(ge) 造雪點，能隨時補雪。

　　“我們(men) 提出的零攝氏度以上的人工造雪和儲(chu) 雪一體(ti) 化技術，成功實現在0-15℃甚至20℃-25℃的人工造雪，成為(wei) 北京冬奧會(hui) 零攝氏度以上人工造雪的解決(jue) 方案之一。”在冬奧組委和北京市科委的支持下，張信榮的團隊在延慶小海陀山冬奧賽場做了示範，取得圓滿成功。二氧化碳零攝氏度上人工造雪技術使在春風暖陽中躍然雪上不再是夢。

　　張信榮表示，如今在北歐等一些體(ti) 育賽事中，二氧化碳製冰技術也在湧現。在後冬奧時代，這一技術會(hui) 發揮出更大的作用。“我們(men) 國家要三億(yi) 人參與(yu) 冰雪運動，製冰會(hui) 消耗很多的能源和資源，運用二氧化碳製冰可以減少氟利昂對環境的破壞，降低碳排放，從(cong) 經濟社會(hui) 發展的角度來說，這將是一個(ge) 很好的發展方向。”

　　“在未來，二氧化碳高效冷熱供應技術還將飛入尋常百姓家，在生產(chan) 生活的更多領域煥發光彩，帶給我們(men) 無限驚喜。”張信榮說。

　　中青報·中青網記者 葉雨婷 來源：中國青年報