北京冬奥会这样打造“最快的冰”

北京冬奥会这样打造“最快的冰” 字体： 小 中 大 分享到： 北京冬奥会这样打造“最快的冰” 2022-02-11 09:05:23 来源：科技日报

“带动3亿人参与冰雪运动”的北京冬奥会正在如火如荼地进行。2月5日，由武大靖、任、范可欣、曲春雨组成的中国短道速滑队在北京冬奥会短道速滑混合团体2000米接力赛中夺冠，为中国队夺得本届冬奥会首枚金牌。

第一金被誉为“最快的冰遇到最亮的星”。

速滑冰一直是冬奥会最重要的运动项目之一。除了短道速滑，还有很多冬奥会项目需要在冰上激烈竞争，比如速滑、花样滑冰、冰壶、冰球等等。

这个“冰雪”和自然界的冰雪有很大的不同。它不仅是影响比赛成绩的关键因素，而且关系到运动员的比赛安全。冬奥会用冰的制作工艺复杂，标准严格，这块冰下面藏着很多科技成果。

不同的项目使用不同的冰。

在自然界中，水在零度以下会结冰。然而，“冬奥冰”的制作并不那么简单。它不仅需要成型时间快、表面光滑，还需要满足不同比赛项目对冰面温度和厚度的不同需求。

那么，冬奥会不同冰上项目所需的冰有什么区别呢？

本届冬奥会首金项目中国队短道速滑需要“速度最快的冰”，要求冰厚3厘米至5厘米，冰温-7℃至-6℃。

短道速滑被称为“短道”，其冰道为每圈111.12米。与被称为“大道”的速滑相比，冰道的周长要长得多，有400米。因此，“大道”要求冰厚为2.5厘米至3厘米，理想冰温为-9℃至-5℃。

花样滑冰被称为“冰上舞蹈”，它要求冰面厚度为6厘米至7厘米，冰面温度为-4℃至-3℃。为了漂亮，运动员也会穿轻薄有光泽的衣服，所以室温也要营造出春天般温暖的感觉。

冬奥会除了滑冰，还有冰球、冰壶等冰上运动，这也对“冬奥冰”提出了不同的要求。

冰球和冰壶的比赛要求冰面温度为-6℃，冰面极其平坦。冰壶比赛中，冰面1毫米的平整度偏差会对冰壶走势产生很大影响，进而影响选手的成绩。国家体育馆冰球场上，要求1800平方米的冰面为水平面，误差不得超过0.5毫米，本届冬奥会中国制冰队力争将误差控制在0.1毫米-0.2毫米以内。

冬季和奥运会不同比赛用冰需要不同的温度和厚度。归根结底是因为每次比赛都需要不同硬度的冰。冰面的温度和厚度会影响冰面的硬度，从而影响运动员的成绩。

以花样滑冰为例。如果冰面温度过低，运动员起跳和下落时冰面容易开裂。如果温度高，冰会变软，运动员会觉得冰刀拉不出来，影响起跳。速度型短道速滑等项目对冰温要求较低，这样冰面会更硬，可以为运动员提供更好的力量支撑，有利于速度的提高。

建造“冬奥冰”有这些门道

为了满足冬奥会各项赛事的用冰需求，中国制冰队早早就努力做好了准备。

一般来说，制冰过程由制作基础冰、喷白漆、粘贴标志和画线、制作面冰等步骤组成。制冰前，地板应彻底清洁。地板预冷12-18小时后，就可以做基础冰了。

制作基础冰可以看作是“打基础”的环节，其中保证基础冰的平整极其重要。如果基础冰和混凝土地板没有完全贴合，运动员踩上去后可能会导致冰裂开。所以基础冰需要制冰机用喷棒在比赛场地的每一个点上均匀喷水，做成2cm左右厚的冰层。

铺好基础冰后，球场就不是观众熟悉的“乳白色”冰场了。这是因为制冰机还没喷完白漆。通过在基础冰层上喷涂白色涂料，原本呈现混凝土地板颜色的冰会变成乳白色。

白漆定色后，制冰机会贴上logo，将称量好的油漆与软水按比例混合，然后开始画线。画线的位置和宽度应符合国际冰联标准的要求。

贴好logo，画好线，就可以开始做表面冰了，厚度3厘米左右。最后，只有用扫冰机打磨平整，才能真正完成制冰工作。同时还需要满足3平方米以内任意冰面最大高度差不超过2 mm的平整度要求。

如果要制作冰壶赛道，制冰机需要“打点”工作，即在冰面上喷洒纯水，形成均匀的冰粒，用扫冰机把赛道刮到需要的高度和形状。

在制冰过程中，保证精度是一大难点。比如制冰机需要给制冰管道浇水，把水冻成冰，形成一整块冰面。在这个过程中，如果浇水时制冰机的节奏和速度不一致，很容易造成冻冰厚度不一致。所以制冰机制冰的时候，既需要时间限制，也需要精确控制。

这意味着制冰是一项“体力活动”。“脏活多，工具重，溜冰场很冷。有时候，你要在-6℃的冰上连续工作16到18个小时。”北京冬奥会冰壶比赛场地的制冰者张志远说。

Ice促进技术支持竞赛

除了“体力活动”，还有很多制冰科技成果加持的“技术活动”。

北京冬奥会首次采用清洁低碳的二氧化碳跨临界直接冷却制冰技术。这是目前世界上最环保的制冰技术，碳排放接近于零，有助于打造最快最环保的冰面。与传统制冰技术相比，不仅能效提高20%以上，而且可以将冰面上的温差控制在0.5℃以内，使冰更加均匀，避免了各部分温度不一、冰面硬度不均的情况。

北京大学教授、国际著名自然工质研究领域专家张新荣认为，二氧化碳跨临界直接冷却制冰技术具有安全性高、能耗和运行成本低、环境友好等优点，热量全部可以回收利用。它是冰场馆能源系统中最有前途的工质之一，可以使冰场馆能源系统冷热一体化高效运行，在国际上具有广阔的应用前景。

国际体育组织的专家曾建议采用国际通用的环保制冰技术，但经过一年半的探索，中国队决定选择二氧化碳跨临界直接冷却制冰技术。

二氧化碳跨临界直接冷却制冰是指将气态二氧化碳加热加压形成超临界二氧化碳流体，然后将超临界二氧化碳流体冷却减压至-20℃至-15℃，再通过相变蒸发吸热完成制冷制冰的过程。

国家速滑博物馆“冰带”是世界上第一个采用二氧化碳跨临界直接冷却制冰技术的冬奥会场馆。在“冰带”中，12000平方米晶莹剔透的冰面为世界观众展现了精彩的竞技场景。

此外，监控系统也是ice项目的有效“助手”。曾经的“水立方”和现在的“艾斯·库伯”场馆的工作人员专门为冰壶场馆设置了一套“健康监测”系统，包括加速度传感器、应变传感器、环境温度传感器等。，不仅可以监测结构的变形和振动，还可以监测环境温度和整个结构的倾斜角度，对结构的安全性和舒适性做出实时评估。

智能建筑管理系统也为冬奥会贡献了科技力量。

冰立方场馆运营部负责工程师、国际制冰机助理张金泉表示，冰壶比赛对赛场环境要求严格，必须根据冰面温度、冰面以上1.5米温度、看台温度控制场馆温度，每层温度控制必须达到高精度。“艾斯·库伯”升级了智能楼宇管理系统，增加了除湿功能，保证了球场的冰面质量。(记者孙宇)

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