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北京冬奥场馆的冰与雪,究竟是从哪里来的?

2022-01-13 21:59 来源:南方plus

  北京冬奥会的脚步越来越近,冬奥各项筹备工作也进入最后的冲刺阶段。

北京冬奥会张家口冬奥村(冬残奥村)。 图源:新华社

北京冬奥会张家口冬奥村(冬残奥村)。 图源:新华社

吉祥物“冰墩墩”和“雪容融”景观。图源:新华社

吉祥物“冰墩墩”和“雪容融”景观。图源:新华社

国家越野滑雪中心。图源:新华社

国家越野滑雪中心。图源:新华社

国家速滑馆“冰丝带”。图源:新华社

国家速滑馆“冰丝带”。图源:新华社

首钢滑雪大跳台。图源:新华社

首钢滑雪大跳台。图源:新华社

  洁白无暇的冰雪,美轮美奂的场馆,一切整装待发。

  而你是否想过——冬奥场地的冰和雪从何而来?

  纵观历届冬奥会,大多使用氟利昂或者氨制冷剂进行人工制冰,以满足赛事场地的需求。而北京冬奥会,有点不一样。

  让我们从国家速滑馆“冰丝带”寻找答案——

  坐落在奥林匹克森林公园西侧的国家速滑馆,有着被称为“最快的冰”的全冰面。这不仅是亚洲最大的全冰面,也是世界上首个采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术的冬奥速滑场馆。

  二氧化碳也能制冰?其实,这是一项“元老级”的制冰技术,早在一百多年前的欧洲,就有将二氧化碳用作制冷剂的先例。之后,“安全可靠”的人工合成制冷剂问世,二氧化碳逐渐退场。

  然而,诸如氟利昂一类的人工合成制冷剂,有着最明显的弊端——破坏臭氧层,加剧温室效应。因此,北京冬奥会技术团队才提出,要用二氧化碳替代氟利昂。

  相比一百年前,北京冬奥会采用的二氧化碳制冰技术实现全新升级,即在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。

  这是目前世界上最先进、最环保、最节能的制冰技术,整个制冷系统的碳排放趋近于零,每年可节省200多万度电,相当于北京6000个家庭一个月的用电量,制冰能效大幅提升。

  “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。”北京大学工学院教授张信荣说。这也是“最快的冰”美誉的由来。

国家速滑馆内景。图源:新华社

国家速滑馆内景。图源:新华社

  不只是“冰丝带”,此次冬奥会的首都体育馆、首体短道速滑训练馆和五棵松冰球训练馆等多个场馆,均选用了二氧化碳跨临界直接制冷系统,这在冬奥会历史上尚属首次。

首都体育馆内景。图源:新华社

首都体育馆内景。图源:新华社

  除了室内场馆,用二氧化碳制冷的方法,也被运用到雪上项目中。

  “我们国家举办1996年第三届亚洲冬季运动会的时候,还是把林子里的降雪用编织袋背出来,再覆盖到雪道上。”张家口赛区古杨树场馆群山地运行场地经理魏庆华在接受采访时说。

  如今,雪场“靠天吃饭”早已成为历史。不用任何造雪剂,“雪炮”“雪枪”也能造出满足不同比赛需求的人工雪。

国家高山滑雪中心内,一台造雪设备正在工作。 图源:新华社

国家高山滑雪中心内,一台造雪设备正在工作。 图源:新华社

  即使是气温升高,也有零上人工造雪技术作后盾。在满足造雪需求的同时,能同时满足低能耗、全热回收与零碳排放的环保要求。

  “咱们的雪没有掺杂任何的东西。”

  无论制冰还是造雪,都离不开“绿色办奥”的最美底色。

国家高山滑雪中心。图源:新华社

国家高山滑雪中心。图源:新华社

  事实上,节能减排、低碳环保,早已融入北京冬奥的方方面面——

  “用张北的风点亮北京的灯。”这句耳熟能详的口号已经成为现实。

  曾经不稳定、利用不充分的风能,经世界首条柔性直流电网工程——张北柔性直流工程先进的柔性直流电网技术处理,转换为清洁电力,输向北京,点亮万家灯火。

  这是冬奥会场馆采用100%可再生能源供电,实现低碳排放的有力保障。

  “这里承载着从夏奥到冬奥的传承。”国家游泳中心“水立方”是奥运遗产可持续利用的一次成功实践。

国家游泳中心。图源:新华社

国家游泳中心。图源:新华社

  考虑到冬奥会后场馆的可持续发展,“水立方”在经历了2008年的辉煌后,迎来新的使命——变身“冰立方”。

  从游泳场馆到冰壶赛场,可不是简单地把水冻住,它包含一系列复杂的流程:放空水池、搭建钢架和支撑结构、铺设保温层和防水层、安装可拆卸制冰系统、制作冰面……

  其中,“水立方”原有的“蓝色泡泡外墙”透光性强,容易给冰面带来影响。研究团队通过多次模拟和试验,最终才选定了一种厚约0.26毫米的膜材材料,给“水立方”拉上“窗帘”,降低热辐射对制冰和场地的影响。

  像这样的例子还有很多很多。为了解决“水冰转换”的各种难题,来自哈工大、中国研究院、清华大学的专家进行了长达2年的技术攻坚,在结构、温度、湿度、照明、声学等方面展开反复论证、不断试验,才换来最终的成功。

  “水立方变身冰立方,是科技的较量。”

  科技赋能,让北京冬奥会成为前所未有的绿色奥运。

  至于如何平衡冬奥会和生态,北京冬奥会也考虑到了——

  “在2019年,我们面临着要移植13棵树的情况。围绕这13棵树,我们展开了长达数月的认证。”国家冬季两项中心,貌似总和树“过不去”。

  为保护场馆南侧的原始森林,多次微调赛道、改变灯杆安装方案;为避免泉眼侵蚀赛道,特地做了景观湖进行引流,将溪流和景观湖相结合……把赛道建设与自然环境相融合,最大程度减少对自然的破坏,贯穿国家冬季两项中心的建设始终。

  “这或许就是‘人与自然’的共处哲学。”国家冬季两项中心场馆和基础设施经理陈国徽说。

国家冬季两项中心。图源:新华社

国家冬季两项中心。图源:新华社

  这一理念,也充分运用到各大雪上项目赛区。植被调查、环境评估确定保护措施,就地、近地、迁地保护赛区植物,动物通道、人工鸟巢、规范施工保护赛区动物……全方面、多层次的生态举措,为的是从设计源头减少对环境影响,守护赛区的绿水青山。

  “随着冬奥绿化,树多了,环境也好了。”河北张家口市崇礼区霍素太村护林员刘廷波感叹。

  曾经的崇礼自然植被差,裸露土地多,漫天飞沙一度给当地村民带来困扰。如今,随着北京冬奥会筹办,一批批造林项目落地崇礼,赛事核心区实施造林绿化面积3.08万亩,森林覆盖率达80%以上。

  不只是崇礼,近年来,北京、河北大力推进国土绿化工作,北京市森林覆盖率达到44.4%,河北张家口市的森林面积超过1.8万平方千米,绿化程度大大提升。

  “北京冬奥会正在助力中国的可持续发展,向世人展示,面向未来的,更加可持续的解决方案。”

  1月13日,《可持续·向未来——北京冬奥会可持续发展报告(赛前)》正式发布,国际奥委会主席巴赫再次对北京冬奥会予以肯定。

  把北京冬奥会办成一届绿色可持续的冬奥会,是中国一直以来的目标。

  六年前,北京申办2022年冬奥会,提出“以运动员为中心、可持续发展、节俭办赛”三大理念。

  六年过去,可持续性发展从口号变成行动,“绿色办奥”从承诺变为现实。

  我们相信,北京冬奥会一定能向国际社会递上一份亮眼的“绿色成绩单”,中国一定能为世界奉献一届简约、安全、精彩的奥运盛会!

  参考资料:

  国际在线《水冰转换 科技赋能双奥场馆可持续发展》

  中国新闻网《国家冬季两项中心为什么总和树“过不去”?》

  中国环境《二氧化碳制冰造雪!来看看冬奥会碳减排有哪些硬核技术》

  话题整合:辜继漫

  策划:胡良光 张哲

编辑:陈雨昀
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