数藏之家 社会热点 探秘科技冬奥:近零碳排放技术落地“冰丝带”,电缆敷设护航“雪飞燕”

探秘科技冬奥:近零碳排放技术落地“冰丝带”,电缆敷设护航“雪飞燕”

探秘科技冬奥:近零碳排放技术落地“冰丝带”,电缆敷设护航“雪飞燕”

  作 者丨尤方明

  编 辑丨周上祺

  图 源丨图虫

  再有15天,北京冬奥会的大幕即将拉开。“冰丝带”国家速滑馆、“雪飞燕”国家高山滑雪中心等冬奥场馆,成为了体现绿色冬奥、科技冬奥理念的重要场景。

  “冰丝带”漫舞与“雪飞燕”腾飞的背后,是中国工匠人的热情倾注。据21世纪经济报道记者采访了解,中粮工科与远东电缆两家企业参与了冬奥场馆的建设与改造工程。

  早在2019年,中粮工科便投入到“冰丝带”的制冰系统设计和技术支持中来。国家速滑馆制冰系统设计负责人、中粮工科华商国际工程有限公司副总工程师马进告诉21世纪经济报道记者,“冰丝带”采用了二氧化碳跨临界直冷制冰技术,可以实现高效环保、冷热联供、控制冰面温差等三个方面的效果,将赛道打造为“最快冰面”。

  远东电缆则为“雪飞燕”造雪系统管线施工及设备系统工程的建设贡献力量。远东控股集团董事、远东电缆产业董事兼执行总经理陈静在接受21世纪经济报道记者采访时表示,远东电缆为本届冬奥会提供了包括耐火电缆、防火电缆、低烟无卤电缆、长寿命布电线等高品质定制电缆。在“雪飞燕”项目的建设过程中,则克服了低温、高落差、时间紧等难题,确保造雪任务顺利完成。

  锻造“冰丝带”赛道最快冰面

  坐落于北京市朝阳区的国家速滑馆,是本届冬奥会唯一新建冰上竞赛场馆,其由22条丝带状曲面玻璃幕墙环绕,因此又被称为“冰丝带”。届时,“冰丝带”将见证速度滑冰项目14块金牌的诞生,是本届冬奥会产生金牌数量最多的单个场馆。

  在2021年12月3日召开的国新办发布会上,北京冬奥会和冬残奥会运行指挥部调度中心执行主任闫成表示:“国家速滑馆在世界范围内首次采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术,经过持续改进工艺,打造了高质量的冰面,运动员屡次滑出个人历史最好成绩,并把‘冰丝带’赛道称为‘最快冰面’。”

  北京大学工学院教授张信荣在接受21世纪经济报道记者采访时表示,“二氧化碳”“跨临界”“直冷”这三个关键词缺一不可。

  相较传统制冷剂而言,使用二氧化碳制冷有何优势?张信荣说:“传统制冷剂氟利昂对于环境将造成极大破坏。使用了一吨氟利昂,相当于使用三四千吨的二氧化碳,也就是相当于三百多万度电的碳排放。从生态环保的角度,以二氧化碳替代氟利昂制冷是一个利好。”

  马进指出,“冰丝带”选用的二氧化碳制冷剂,其ODP(破坏臭氧层潜能值)为0,GWP(全球变暖潜能值)为1,无色无味,不助燃,不可燃,是环保性和可持续性最好的冷媒之一,与常规制冷剂相比,可以提升能效20%以上。

  张信荣进一步介绍,所谓“直冷”,指的是将气态的二氧化碳通过加压膨胀后成为液态,直接进入冰面下,以蒸发吸热的方式进行制冰。“与往届冬奥会普遍使用的防冻液相比,液态二氧化碳的黏度不到其1/20,可以有效降低能耗。”

  而“跨临界”则主要体现了冷热联供的节能设计理念,助推“北京冬奥会全面实现碳中和”的目标。马进表示,上述制冰系统在实现制冷的同时,可提供高温及中温热回收,高品质余热可满足生活热水供给、浇冰、除湿、融冰等需求。“冰丝带”每年仅制冷部分便可节约用电超过200万度,整个制冰系统的碳排放趋近于零。

  马进称,经理论分析,采用该制冰技术,有把握实现冰表面温差不超过0.5℃,冰面温差小,冰面的平整度和硬度便可以达到尽可能的均匀,为“最快冰面”打下坚实基础,更加有利于运动员创造好的成绩。

  出于赛后向社会开放的考虑,“冰丝带”采用1.2万平方米的全冰面设计。马进告诉21世纪经济报道记者,面对1.2万平方米的超大冰面,国家速滑馆通过分模块控制单元,可以根据不同项目分区域、分标准进行制冰。既能满足冬奥会速度滑冰比赛使用要求,亦可同时开展冰球、速度滑冰、花样滑冰、冰壶等群众性冰上运动,为赛后可持续利用奠定基础。

  马进介绍,二氧化碳跨临界直冷制冰技术先前多运用于1800平方米(60米长×30米宽)的标准冰面,要支撑“冰丝带”超大冰面的顺利运行,世界上尚无先例。

  为此,中粮工科通过实现多功能超大冰面亚临界、跨临界多工况并行二氧化碳直接蒸发制冰集中式制冷系统,亚临界、跨临界多工况并行二氧化碳集中式制冷中压回油系统等技术创新,成功解决了二氧化碳跨临界制冷技术大型化、超大并且多功能冰面制冰等技术问题。

  高品质电缆助力“雪飞燕”造雪

  高山滑雪被誉为“冬奥会皇冠上的明珠”,冬奥会的主赛场国家高山滑雪中心坐落于延庆赛区的海坨山,拥有“雪飞燕”之称。

  陈静告诉21世纪经济报道记者:“雪道起点高、赛道长、落差大、坡度陡,极大地拉高了建设难度,同时也反向要求各方必须拿出顶级水准共同建设主体展馆和配套工程。”

  陈静表示,面对北方冬季高海拔地区的低温挑战,远东电缆技术团队现场协同施工单位将电缆精准加温后进行安装敷设,保障敷设前后护套的完整,杜绝外护套破裂的潜在隐患。

  为有效解决高山滑雪场地人工造雪的电缆敷设高落差问题,远东电缆选定了最为合适的钢丝铠装电力电缆。为降低电缆敷设过程中的施工难度,技术团队经过科学评估,以80米为段依次安装敷设,分段保证每个环节有序且安全完成。

  陈静说,“时间紧”是项目承接方面临的普遍难题,特别是在这几年的疫情背景下,各种不确定因素较多,但又必须卡准交付期限。远东电缆于2018年下半年开始供货,一直到临近2021年春节都在安排施工,节后按时顺利完成对应环节的项目交付。

  在前述国新办发布会上,北京市延庆区区长于波表示,国家高山滑雪中心从2021年11月15日已经开始正式造雪,预计到2022年1月中旬能够完成造雪任务。据陈静透露,其在与项目客户回访的过程中获悉,电缆运行情况良好,造雪任务已顺利完成。

  在“雪飞燕”项目之外,远东电缆还为冬奥会新能源汽车超级充电站提供了液冷大功率充电电缆。据陈静介绍,较传统电缆而言,该产品可将功率提升3倍以上,大幅提升了载流能力,同时重量却降低50%以上,实现了充电3-5分钟续航100km,获得了莱茵T?V在国内颁发的首张液冷充电桩电缆产品认证证书。

  本期编辑 黎雨桐 实习生 林曦莹

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(责任编辑:李佳佳 HN153)
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