“最美、最快的冰”这样造

  在首都体育馆进行的北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力决赛中，中国队勇夺首金。而远在天津大学，马一太、田华教授团队通过校企合作，研发出国际先进的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，正式应用在首都体育馆的冰场上，他们努力为各国运动员建造“最美、最快的冰”。平昌冬奥会花滑男单银牌得主宇野昌磨训练后表示：“冰面平滑，跳跃好、旋转也好，丝毫没感到有什么障碍。”

  田华介绍，优质冰面中，冰面温差均匀性和软硬度均匀性是关键。从历届冬奥会的经验看，冰场制冰机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，后者则具有安全隐患。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。此次以绿色冬奥、科技冬奥为契机，通过产学研协同攻关，天津大学等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。

  新方案的二氧化碳制冰系统分为压缩、冷却、节流和蒸发4个过程进行设计。该方案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%，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，由于花样滑冰和短道速滑两个项目对冰面的冰层厚度和冰面温度有不同的严格要求，需要根据赛程进行快速转换。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。

  另悉，天津大学是国内最早开展二氧化碳跨临界制冷热泵技术研究的团队之一。设备所采用的二氧化碳跨临界直冷制冰技术是国家重点研发计划科技冬奥专项“制冰机研发及应用示范”项目的核心成果。

  （本报记者 刘茜 陈建强）