一年可以省200万度电！北京冬奥会二氧化碳制冰是怎么回事？

众所周知，冬奥会是在冰上竞技，冰面情况是影响比赛结果的重要因素之一，为了比赛的公平性，承办方对赛场冰面的要求非常高。

很多人好奇过，这次北京冬奥会中比赛场馆里那一块块比赛场地的冰面是如何制作出来的。

有些人可能看过制冰师傅在冰面上洒水，然后一步步把比赛冰面制作出来，但如果我们多了解一点的话，就很容易看到外国制冰师傅的身影，比如这次北京冬奥会的制冰师傅也可以看到外援。

那么，这样简单的“晒水作业”，为什么在中国的还要请外国团队来制作冰面呢？冬奥会的冰面制作原理又到底是什么样的呢？

图注：首钢制冰师刘博强

为什么要请外援？

那些“晒水作业”的人被称作制冰师，他们是冰上运动的幕后英雄。

在比赛之前很长时间里，制冰师就已经为运动员准备好了冰面，而且之后每天都需要维护冰面，保证冰面不影响运动员的发挥。

我们需要请外国团队来帮助制冰的原因很简单——中国能为国际赛事制冰的师傅很少。制冰师这个职业在中国刚刚兴起，干这行的人本身就不多且“资历不足”，而一些比赛冰面需要有长期工作积累的制冰师才能被认可。

据信，制冰师被分为四个等级，最高级别是四级，目前在中国取得一级制冰师资格的人也就十来个，拿到这个证书才算真正入行。

而像冰壶这样的比赛对冰面的要求是最高的，只有拿到世界冰壶联合会资格证明，才会被认可，才可以为冬奥会这样的超大型赛事制冰，全世界都没几个。

那么，在冰面“晒水作业”真的就这么难吗？

冬奥会冰面要求

对于奥运会这样的顶级赛事而言，任何的误差都会影响比赛结果，所以虽然只是晒水制冰，但是为了确保冰面符合比赛需求，这确实不是一件容易的事。

首先，需要对基础层地板进行深度清洁，冷却12-18小时后才可以进行制冰工作。

然后是基础冰的制作，这个有点像造房子打地基，这一步最重要的就是需要保证冰层和地板完全贴合，不然运动员一用力可能就会裂开。

冰面划线，图源：樊迪

之后是给冰面喷白和画上logo这些，最后才是表面冰，不同的比赛项目对冰面要求是不一样的。

对于冰球比赛而言，冰面的要求是在任意3米内厚度误差小于3毫米；对于雪橇这种时速达到135公里每小时的运动而言，1975m长的赛道冰面厚度误差不能超过5毫米；而对于冰壶这种高精准的运动而言，基础冰的厚度误差都要小于1毫米，而且还要严格控制室内湿度保证冰面平整光滑。

要做到这些，制冰师们必须匀速、均匀地晒水，精准控制整个赛道的晒水时间，不然就会出现有些地方水多了冰面太厚，或者水少了就会太薄。

不仅是对制冰师的手法要求很高，制冰用的水要求也很高——甚至超过了饮用水标准。对于普通冰面而言需要层层过滤，而冰壶比赛用的是蒸馏水以确保冰面光滑不易开裂。

除此之外，有些比赛场地会进行不同的比赛项目，这对于制冰师而言又是一种挑战，因为不同比赛对于冰面的要求是不一样的。

比如，这次北京冬奥会的短道速滑和花样滑冰，两个项目都在首都体育馆，但是花样滑冰对冰面厚度的要求是4.5-5厘米，而短道速滑是3.5-4.5厘米，这需要制冰师在比赛间隙进行调整。

这种调整除了需要制冰师付出努力之外，还需要一些科技加持，这就需要说一下这次北京冬奥会的二氧化碳跨临界直冷制冰技术了。

图注：给空调加氟利昂

北京冬奥会的制冰原理

虽然，冬奥会对冰面的要求很高，但是它的制冰原理和我们的冰箱、空调是一样的，就是通过制冷机冷却水来制冰，而制冷机的关键就是制冷剂。

对于以前的冰箱和空调而言，制冷剂经常是氟利昂，这种化学物质的使用会破坏臭氧，进而影响全球气候，而这次北京冬奥会的部分场馆用到的制冷剂则是二氧化碳（北京赛区15块冰面中有7块用的二氧化碳），这是冬奥会上首次使用的技术。

虽然制冷剂发生了变化，但是制冷的过程和原理其实是一样的。

简单地说，就是将二氧化碳通过加压的形式让它变成液态，不过在这个过程中会产生热量，所以需要将高温下的二氧化碳气体冷凝成液体，然后减压让液体挥发掉，在液体挥发的过程中，它会从周围的介质（比如水）中吸收热量，以达到制冷的效果。

虽然，二氧化碳也是温室气体，但相对于其它制冷剂而言，它是大气中天然存在的成分，所以还是非常环保的。

而且，直冷技术可以让冰面温度差控制在0.5℃以内，而国际滑联的要求是1.5℃，所以许多制冰专家认为北京冬奥会拥有史上最公平的冰面。

这次北京冬奥会的一个理念就是更加环保，据信，二氧化碳直冷制冰技术制冰比较省电，相较于传统方式，它的能效提升了30%，一年可以节省200万度电。

冬奥会比赛冰面不仅制作难度高，而且它的维护也非常麻烦，因为要维持这样的冰面也很难，所以别小看这种冰面，它的成本非常非常高。

2018年中国冰壶公开赛在重庆的一个体育馆里举行，它有四条冰壶赛道，我记得当时有报道称，光是维持那四条冰壶赛道的电费一天就要七八万元，算上其他的维护成本的话一天就要十几万，估计冬奥会的这方面支出也不会少。