青岛造,一片冰“芯”在玉壶!国家速滑馆首用跨临界二氧化碳制冰技术 青企立大功

2022-01-28 20:32 大众报业·半岛新闻阅读 (164393) 扫描到手机

半岛全媒体记者 毛梓权

速滑,以0.001秒计时的高水平竞技,是冬奥会的焦点项目。国家速滑馆是北京冬奥会唯一新建冰上竞赛场馆,由22条丝带状曲面玻璃幕墙环绕而成,又称“冰丝带”。 它与“鸟巢”、 “水立方”一起,组成北京“双奥之城”的标志性建筑群。

“双奥总工”李久林介绍,国家速滑馆冰面面积约1.2万平方米,是目前亚洲最大冰面。其制冷方式,比传统方式效能提升20%以上,而且制冷均匀,不会出现各部位温度不同、冰面硬度不一的情况。产生余热还用于运动员生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰等,每年可节电200万度。

为揭秘这个采用先进技术的冬奥场馆,记者专程来到位于西海岸新区的青岛海尔开利冷冻设备有限公司探秘。

制冰完成的场馆

冰面温差不超0.5℃,比国际标准提高两倍

据介绍,跨临界二氧化碳制冰技术也是在冬奥会上首次应用。海尔开利全程参与了国家速滑馆制冰系统方案深化设计,系统安装调试以及首次制冰活动。

“虽然二氧化碳在自然界中更稳定,制冰技术更加环保,但是现在国内由于技术和开发成本,复叠机组居多。” 青岛海尔开利冷冻设备有限公司工程及开发总监姜典举告诉记者。“按照国际滑联的要求,赛场整个冰面的温度偏差不能超过1.5℃,且冰面必须平整。单就个要求来说,是很严格的。对制冰主机的控制、智能制冷,制冰剂的传输、换热等集成要求非常高。选择合适的制冰方式成为问题的关键。经过多轮技术磋商和专家研究,国家速滑馆最终选择二氧化碳作为制冷剂并采用跨临界制冷方式,而我们更实现了冰面温差不超过0.5℃。”

整个冬奥速度滑冰场馆的建设是一个联合体,海尔开利负责提供核心设备,二氧化碳制冰的主机包括调试。“要达到这个水准,首先要对二氧化碳的三种形态的变化掌握的非常准。再就是阀件的设计和压缩机的应用,以及末端控制系统完美融合。单就这个技术来说十多年的设备改进和技术升级已经让海尔开利做到了行业领航水准。”

由于海尔开利的海外客户非常多,在2010年左右,欧洲的客商就提出了严格的环保要求,这样海尔开利很早就走上了利用二氧化碳跨临界制冷的研发道路。并且和麦德龙进行过在仓储冷库和冷链运输行业的磨合应用。

制冰完成后,冰面温差不超过0.5℃。

现场调试争分夺秒,一年两赛通过考验

自2021年1月完成首次制冰至以来,这6台单台制冷量600 kW,总制冷量3600kW的核心制冰设备一直在为场馆进行制冰工作。

在前期方案设计过程中,海尔开利的技术人员全力配合设计院完成了系统的优化设计。在系统安装过程中,公司也委派专人赶赴现场提供安装指导。工程、研发、应用和服务人员前后多批次来到北京对设备进行优化调试,多的时候十几个人在现场工作。

海尔开利现场统筹王小林在短道速滑馆。

受到新冠病毒的影响,场馆建设和一些设备难免出现延迟。从系统安装完成到完成首次制冰,留给最后一项制冰调试的时间不足1个月,时间紧任务重。最终现场调试团队克服种种困难,于2020年12月底完成制冰系统调试,并在2021年1月初完成首次制冰任务。

据海尔开利现场统筹王小林透露,按照奥组委的要求,竞赛场馆在移交给奥组委之前要经过一段试运行期以检验这个场馆所有的设施达到奥运会比赛的要求。“冰丝带”经过了2021年4月的“相约北京”冰上项目测试活动,以及2021年10月的“相约北京”速度滑冰中国公开赛的两次“考验”。这一年“两考”并没有出现对机组的运行机制变更、设计调整和设备改动等大范围修正需求。现在整个场馆已经完全移交本届冬奥会组委会来管理。

王小林为北京冬奥组委可持续发展处主任一行做讲解。

盘管长达120千米,攻克抽真空拦路虎

在首次制冰前的调试过程中,王小林遇到了抽真空的挑战。整个冰面系统规模非常大,盘管有120千米长。加之这个是国内首个大型跨临界二氧化碳系统,完全没有抽真空案例参考。

按照国内惯例,真空度达到200帕是二氧化碳复叠制冰的要求。那么在管路达到120千米长、冰面焊口超过8900个的“冰丝带”这个参数是否适用呢?经过多轮的讨论和沟通,王小林依然坚持真空度必须达到60帕,才能保证二氧化碳制冰的最佳效果,这比采用氟利昂和氨气制冰真空度要高很多。但是这么大的系统要怎么样处理才能达到60帕的要求呢?

王小林在查看设备。

经过设计院、施工方和专家团队的多次商讨,制冰团队采取了分段抽真空的方法。他们把一个大的系统,切分成各个小的系统、小单元,分批分次抽;完成后再将小系统小单元整合成一个大的系统。最后在验收的真空度是达到了45帕,在没有先例和经验的情况之下解决了抽真空的问题。更重要的是大家只用了约20天,圆满完成了首席制冰的任务。

而现在王小林又一次来到了“冰丝带”,他将留在北京,直到冬奥会的结束。2022年1月,冬奥制冰工作完成后,将开始向各国运动员开放适应性训练。而王小林也来到“冰丝带”的制冰机房集控室开始制冰的工作。除了现场统筹外,他还要为投入冬奥的赛时保障的公司技术团队制定排24小时值守排班表,力争高质量、高效率、高水平地完成冬奥期间制冰系统的保障工作。

6台核心设备

王小林说,“在所有比赛结束前,核心设备必须是7*24小时有专人值守。在赛时期间,核心设备的对外网络连接会断开的,没有办法通过远程监控来了解设备的运行状态,要依靠现场人员来保障设备的正常运行。”

实现国家“绿色、安全、节俭“办奥运的承诺。作为海尔开利的一员,能亲身参与并协助实现这一承诺王小林和整个团队的感到非常自豪。场馆举行完奥运赛事后,未来将对公众开放冰球、速度滑冰、花样滑冰、冰壶等冰上运动项目,实现场馆的绿色可持续应用。

工作人员调试设备。