冬奥会低碳制冰黑科技，二氧化碳大显身手
文章导读
2月4日晚，北京冬奥会在国家体育场盛大开幕，举世瞩目的开幕式惊艳全球，引起高度关注。其中，此次冬奥会贯穿全程的低碳理念吸引了众多外国媒体和专家的目光。
2月4日晚，第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。图为主火炬。新华社记者 王毓国 摄
英国《自然》杂志4日发文，专题介绍了北京冬奥会是如何实现碳中和的，并称赞了北京为大幅减少碳排放所做的努力。英国路透社也关注到北京冬奥会背后的绿色科技，发表题为《中国为“绿色”冬奥展示低碳技术》的文章，称从冰场的二氧化碳制冷到100%使用可再生能源的场馆，中国正在努力举办一届“绿色”冬奥会，以展示其在气候友好型技术领域的领先地位。
二氧化碳再利用，造就冰雪胜境
为了给参赛运动员良好的冰面体验，帮助发挥出最佳的竞技水平，天津大学马一太、田华教授团队在国家重点研发计划—科技冬奥专项支持下，通过校企合作，研发了国际先进的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，为各国运动员支撑建造了“最美、最快的冰”。
据悉，改造后的首都体育馆将承办花样滑冰和短道速滑两个项目的比赛。对于这两个项目而言，优质的冰面有助于运动员取得更好成绩，而获得优质冰面除了制冰师高超技艺外，制冰系统所决定的冰面温差均匀性和软硬度均匀性则是关键性基础。制冰机是人工冰场建设的关键核心，从历届冬奥会冰场制冰机来看，主要采用氟利昂等人工合成制冷剂技术或者氨制冷技术，前者具有严重的温室效应问题、后者具有安全隐患。以二氧化碳为制冷剂、冰面下直接蒸发的制冰机技术被认为是一种绿色低碳、高效节能的方案，但其技术一直掌握在欧美等国家企业手中。此次以绿色、科技冬奥为契机，通过产学研协同攻关，天津大学和8家单位联合研发、设计和建造了具有自主知识产权的二氧化碳跨临界直冷制冰机组，在首都体育馆冰场进行示范应用，服务冬奥会和国家冰雪战略。
该方案从二氧化碳制冰系统压缩、冷却、节流和蒸发四个过程进行节能设计: 针对压缩过程采用双级压缩让源头耗能实现“事半功倍”；针对冷却过程设计全显热回收对冷却热量进行回收，实现冰场浇冰、融雪等不同温度热水需求；针对蒸发过程采用在冰面下直接蒸发吸热为冰场提供稳定的冷量供应，并优化设计冰下蒸发盘管和土建保障冰面温度均匀。制冰机从关键部件到整机集成，均实现国内设计、加工、组装和运行，尤其是水冷式气冷器是国际上首次应用，有效解决了首体冷却回路长的工程问题。方案的系统综合节能超过50%以上，冰面温差控制在0.3～0.4℃以内，无论是综合能效还是冰面温差均达到国际先进水平，从而为运动员提供一个软硬度均匀稳定的优质冰面。
此外，由于首都体育馆同时承办花样滑冰和短道速滑两个项目，两者对冰面的冰层厚度和冰面温度有不同的严格要求，需要根据赛程不断进行两块冰的快速转换。项目组也充分利用了二氧化碳制冰温度均匀的特点，结合精准控制系统和线性降温策略，实现2小时内的快速、高效冰面转换，远远小于国际奥委会3小时冰面转换的要求。
路透社文章介绍道，中国首次在冬奥会上使用从工业废气中收集的二氧化碳来冷却冰上场馆，取代了会破坏臭氧层的氢氟烃。
文章引用了中国国家速滑馆场馆运行团队主任武晓南的话：“与传统的制冰方法相比，使用二氧化碳制冷工艺，我们可以节省20%—30%的电力。”
25个比赛场馆(其中13个是新建的)还部署了节能技术，包括回收水泥和智能造雪等低碳建筑材料，这些材料可比传统技术节省20%的用水量。
文章称，中国是世界上最大的氢气生产国，年生产能力为4100万吨，并一直致力于在清洁能源的储存和运输方面取得技术突破。本届冬奥会，所有场馆实现了绿色电网全覆盖，同时中国还将为冬奥会部署800多辆氢燃料汽车。
旧场馆“华丽转身”，节能又减排
冬奥会在北京以及延庆和张家口山区等三大赛区举行。《自然》文章称，北京对2008年夏季奥运会和其他体育赛事使用的7个场馆进行了重新利用。例如，水立方已经“变身”冰立方，成为冰壶比赛场馆。
在中国绿色建筑认证体系下，所有13座新建场馆都获得了最高评级；另外5座临时场馆的碳足迹也将是有限的。
可持续发展是中国办奥的核心
路透社的报道中提到，北京冬奥会委员会在1月份的一份赛前报告中表示，通过部署低碳能源和场馆，已经减少了约15.83万吨温室气体排放。
在2016—2022年北京冬奥会筹备期间和奥运会结束后，温室气体排放总量约为102.8万吨二氧化碳当量，比2018年韩国平昌冬奥会排放的160万吨少约三分之一。
《自然》报道称，美国加州大学圣地亚哥分校能源系统研究员迈克尔·戴维森表示，北京冬奥会将减少碳排放约130万吨，这一成就的价值在于“证明了更全面的活动实现碳中和是可能的”。
国际奥委会企业与可持续发展部主任玛丽·萨洛伊斯表示：“(中国)希望可持续发展成为他们筹备和举办奥运会的核心。”她补充说，北京冬奥会是第一个从筹备初期就考虑到从各方面减少碳排放的奥运会。中国也是第一个考虑到间接排放源的国家，比如航空旅行。
萨洛伊斯说，北京在冬奥会所有阶段都贯彻可持续发展的方法，是“我们在未来的奥运会上所要鼓励的”。
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