“冰絲帶”英姿。曉南攝

抗疫不誤“冰”。時(shí)新攝

北京2022冬奧會(huì)標(biāo)志性場(chǎng)館——國(guó)家速滑館“冰絲帶”，在冬奧會(huì)期間承擔(dān)速度滑冰項(xiàng)目的比賽和訓(xùn)練；冬奧會(huì)后，該館將向公眾開放，成為能夠舉辦滑冰、冰球和冰壺等賽事及大眾冰上活動(dòng)的多功能場(chǎng)館。“冰絲帶”超過(guò)12000平方米冰面制作，一直是公眾感興趣的問(wèn)題。日前，中糧集團(tuán)華商國(guó)際工程有限公司工業(yè)設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng)王斌告訴記者，包括國(guó)家速滑館在內(nèi)的幾個(gè)北京冬奧會(huì)場(chǎng)館，將采用二氧化碳跨臨界直接制冷方式制冰。

“建成后，國(guó)家速滑館將是全球首個(gè)采用二氧化碳跨臨界制冷的冬奧大道速滑場(chǎng)館，也是目前中國(guó)最大的二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)。事實(shí)上，國(guó)家速滑館已成為未來(lái)同類項(xiàng)目的標(biāo)桿，在國(guó)家速滑館確定采用二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)后，大多數(shù)的北京冬奧會(huì)其他場(chǎng)館的冰場(chǎng)都采用這一系統(tǒng)。”王斌說(shuō)。

作為這套制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，王斌說(shuō)，根據(jù)北京冬奧組委可持續(xù)性工作的總體要求，秉承“綠色辦奧”理念，此次所有冬奧會(huì)場(chǎng)館都嚴(yán)格按照綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。國(guó)家速滑館的建設(shè)使用了大量的綠色技術(shù)，如核心的制冷制冰系統(tǒng)，不僅制冷劑體現(xiàn)了綠色環(huán)保理念，整個(gè)制冷系統(tǒng)也體現(xiàn)了綠色節(jié)能要求，將在長(zhǎng)期運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)低能耗。

據(jù)了解，在設(shè)計(jì)國(guó)家速滑館制冷系統(tǒng)之前，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)梳理了從1988年加拿大卡爾加里冬奧會(huì)到2018年韓國(guó)平昌冬奧會(huì)之間8屆冬奧會(huì)速滑館所采用的制冷劑一半為氨，一半為氟利昂；制冷方案除了1988年卡爾加里采用氨直接蒸發(fā)系統(tǒng)，其余的項(xiàng)目幾乎都通過(guò)二次換熱，采用乙二醇或鹽水作為載冷劑。

國(guó)家速滑館選擇制冷劑經(jīng)過(guò)了一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過(guò)程，從2017年底開始，經(jīng)過(guò)將近18個(gè)月的比選，研究了歷屆冬奧會(huì)的速滑館制冷系統(tǒng)，對(duì)比了目前常見的各種不同的制冷劑，最終確定采用二氧化碳跨臨界直接制冷方式。

在冬奧場(chǎng)館使用二氧化碳跨臨界直接制冷方式有什么好處？王斌認(rèn)為此舉主要是基于幾點(diǎn)考慮。

首要的考慮當(dāng)然是綠色辦奧的理念，二氧化碳是天然工質(zhì)，環(huán)境友好，其臭氧消耗潛值（ODP）為零，全球變暖潛值（GWP）為1。相比之下目前常用的氟利昂類制冷劑如R404A的GWP值為3850，R448A的GWP值為1273，R134A的GWP值為1300。因此，采用二氧化碳制冷劑很大程度提升了“冰絲帶”項(xiàng)目的綠色品質(zhì)。

其次，從冰面質(zhì)量的角度進(jìn)行了考慮，速滑館的業(yè)主對(duì)冰面質(zhì)量提出了很高的要求，而二氧化碳會(huì)比乙二醇系統(tǒng)對(duì)冰面質(zhì)量的把控更有優(yōu)勢(shì)。經(jīng)模擬分析，采用二氧化碳制冷，冰表面溫差不超過(guò)0.26攝氏度，對(duì)比常規(guī)乙二醇載冷系統(tǒng)的1.5至2攝氏度的溫差， 二氧化碳制冷的冰面整體效果更好。而且采用二氧化碳制冷系統(tǒng)后，其制冷工質(zhì)輸送泵的功率也僅有采用乙二醇載冷系統(tǒng)輸送泵功率的十分之一左右，極大的節(jié)約了能源。

此外，考慮到二氧化碳系統(tǒng)未來(lái)的長(zhǎng)期運(yùn)行能耗優(yōu)勢(shì)，采用直冷系統(tǒng)，避免載冷劑系統(tǒng)的二次換熱，系統(tǒng)蒸發(fā)溫度高，系統(tǒng)能效提高。

雖然采用二氧化碳跨臨界系統(tǒng)使投資增加，但二氧化碳系統(tǒng)的綜合COP(能效比 Coefficient Of Performance)相比較傳統(tǒng)系統(tǒng)更高效，而且制冷過(guò)程中產(chǎn)生大量高品質(zhì)余熱通過(guò)冷熱聯(lián)供一體化設(shè)計(jì)可進(jìn)行回收利用，用于場(chǎng)館的熱水、澆冰、除濕等場(chǎng)景，國(guó)家速滑館項(xiàng)目經(jīng)過(guò)了大量的數(shù)據(jù)對(duì)比和理論模擬，相比較傳統(tǒng)氟利昂/乙二醇系統(tǒng)，現(xiàn)有二氧化碳系統(tǒng)可以有30%以上的能效提升。項(xiàng)目前期建設(shè)增加的投資在未來(lái)的運(yùn)行中很快會(huì)從能耗的減少中得到補(bǔ)償。

王斌介紹，目前國(guó)家速滑館的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)基本完成，整個(gè)場(chǎng)館的主體結(jié)構(gòu)也已經(jīng)基本完成，制冷系統(tǒng)也會(huì)在今年年底前完成。