冬奧會低碳製冰黑科技,二氧化碳大顯身手

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全民參與 冬奧有我

PROJECT REPORT

2月4日晚,北京冬奧會在國家體育場盛大開幕,舉世矚目的開幕式驚豔全球,引起高度關注。其中,此次冬奧會貫穿全程的低碳理念吸引了眾多外國媒體和專家的目光。

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冬奧小知識

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冬奧會低碳製冰黑科技,二氧化碳大顯身手

英國《自然》雜誌4日發文,專題介紹了北京冬奧會是如何實現碳中和的,並稱讚了北京為大幅減少碳排放所做的努力。英國路透社也關注到北京冬奧會背後的綠色科技,發表題為《中國為“綠色”冬奧展示低碳技術》的文章,稱從冰場的二氧化碳製冷到100%使用可再生能源的場館,中國正在努力舉辦一屆“綠色”冬奧會,以展示其在氣候友好型技術領域的領先地位。

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冬奧小知識

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二氧化碳再利用,造就冰雪勝境

為了給參賽運動員良好的冰面體驗,幫助發揮出最佳的競技水平,天津大學馬一太、田華教授團隊在國家重點研發計劃—科技冬奧專項支援下,透過校企合作,研發了國際先進的二氧化碳跨臨界直冷製冰技術,為各國運動員支撐建造了“最美、最快的冰”。

冬奧會低碳製冰黑科技,二氧化碳大顯身手

據悉,改造後的首都體育館將承辦花樣滑冰和短道速滑兩個專案的比賽。對於這兩個專案而言,優質的冰面有助於運動員取得更好成績,而獲得優質冰面除了製冰師高超技藝外,製冰系統所決定的冰面溫差均勻性和軟硬度均勻性則是關鍵性基礎。製冰機是人工冰場建設的關鍵核心,從歷屆冬奧會冰場製冰機來看,主要採用氟利昂等人工合成製冷劑技術或者氨製冷技術,前者具有嚴重的溫室效應問題、後者具有安全隱患。以二氧化碳為製冷劑、冰面下直接蒸發的製冰機技術被認為是一種綠色低碳、高效節能的方案,但其技術一直掌握在歐美等國家企業手中。此次以綠色、科技冬奧為契機,透過產學研協同攻關,天津大學和8家單位聯合研發、設計和建造了具有自主智慧財產權的二氧化碳跨臨界直冷製冰機組,在首都體育館冰場進行示範應用,服務冬奧會和國家冰雪戰略。

該方案從二氧化碳製冰系統壓縮、冷卻、節流和蒸發四個過程進行節能設計: 針對壓縮過程採用雙級壓縮讓源頭耗能實現“事半功倍”;針對冷卻過程設計全顯熱回收對冷卻熱量進行回收,實現冰場澆冰、融雪等不同溫度熱水需求;針對蒸發過程採用在冰面下直接蒸發吸熱為冰場提供穩定的冷量供應,並最佳化設計冰下蒸發盤管和土建保障冰面溫度均勻。製冰機從關鍵部件到整機整合,均實現國內設計、加工、組裝和執行,尤其是水冷式氣冷器是國際上首次應用,有效解決了首體冷卻迴路長的工程問題。方案的系統綜合節能超過50%以上,冰面溫差控制在0。3~0。4℃以內,無論是綜合能效還是冰面溫差均達到國際先進水平,從而為運動員提供一個軟硬度均勻穩定的優質冰面。

此外,由於首都體育館同時承辦花樣滑冰和短道速滑兩個專案,兩者對冰面的冰層厚度和冰面溫度有不同的嚴格要求,需要根據賽程不斷進行兩塊冰的快速轉換。專案組也充分利用了二氧化碳製冰溫度均勻的特點,結合精準控制系統和線性降溫策略,實現2小時內的快速、高效冰面轉換,遠遠小於國際奧委會3小時冰面轉換的要求。

路透社文章介紹道,中國首次在冬奧會上使用從工業廢氣中收集的二氧化碳來冷卻冰上場館,取代了會破壞臭氧層的氫氟烴。

文章引用了中國國家速滑館場館執行團隊主任武曉南的話:“與傳統的製冰方法相比,使用二氧化碳製冷工藝,我們可以節省20%—30%的電力。”

25個比賽場館(其中13個是新建的)還部署了節能技術,包括回收水泥和智慧造雪等低碳建築材料,這些材料可比傳統技術節省20%的用水量。

文章稱,中國是世界上最大的氫氣生產國,年生產能力為4100萬噸,並一直致力於在清潔能源的儲存和運輸方面取得技術突破。本屆冬奧會,所有場館實現了綠色電網全覆蓋,同時中國還將為冬奧會部署800多輛氫燃料汽車。

舊場館“華麗轉身”,節能又減排

冬奧會在北京以及延慶和張家口山區等三大賽區舉行。《自然》文章稱,北京對2008年夏季奧運會和其他體育賽事使用的7個場館進行了重新利用。例如,水立方已經“變身”冰立方,成為冰壺比賽場館。

在中國綠色建築認證體系下,所有13座新建場館都獲得了最高評級;另外5座臨時場館的碳足跡也將是有限的。

可持續發展是中國辦奧的核心

路透社的報道中提到,北京冬奧會委員會在1月份的一份賽前報告中表示,透過部署低碳能源和場館,已經減少了約15。83萬噸溫室氣體排放。

在2016—2022年北京冬奧會籌備期間和奧運會結束後,溫室氣體排放總量約為102。8萬噸二氧化碳當量,比2018年韓國平昌冬奧會排放的160萬噸少約三分之一。

《自然》報道稱,美國加州大學聖地亞哥分校能源系統研究員邁克爾·戴維森表示,北京冬奧會將減少碳排放約130萬噸,這一成就的價值在於“證明了更全面的活動實現碳中和是可能的”。

國際奧委會企業與可持續發展部主任瑪麗·薩洛伊斯表示:“(中國)希望可持續發展成為他們籌備和舉辦奧運會的核心。”她補充說,北京冬奧會是第一個從籌備初期就考慮到從各方面減少碳排放的奧運會。中國也是第一個考慮到間接排放源的國家,比如航空旅行。

薩洛伊斯說,北京在冬奧會所有階段都貫徹可持續發展的方法,是“我們在未來的奧運會上所要鼓勵的”。

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