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来源: 摩贝原创 2021-11-22
“可持续发展”是北京申办2022年冬奥会提出的三大理念之一，国家速滑馆建成了全球首个超大冰面采用二氧化碳跨临界直冷制冰的冬奥速滑场馆，碳排放趋近于零，成为低碳绿色运动场馆建设的样板工程。
在既有场馆改造中，科技创新有力支撑鸟巢智能化和水立方冰水转换等场馆改造。
吴远彬提到，国家游泳中心由水立方转为“冰立方”，应用装配式快速拆装和调平动态监测技术，20天内能够完成“水-冰”场地转换，支撑国家游泳中心创造性建成世界首个智能化、快速拆装的水冰转换场地。
值得一提的是，为破解室外观赛气候寒冷的问题，研发场馆坐席和站席观赛环境的舒适性提升技术，实现-20℃体感温度下，设备表面温度10秒内升至40℃以上，显著提升观众热舒适感受。
二氧化碳制冷剂成为了绿色场馆的“新招牌“
以前冰上场馆制冰使用的制冷剂大都含有大量氟利昂，会对臭氧层造成损耗，而现在，国家速滑馆等四个冰上场馆都使用上了新型二氧化碳制冷剂，对环境可持续发展起到了关键作用。北京冬奥组委总体策划部可持续处处长刘新平介绍说：“国家速滑馆采用全冰面设计，面积达到12000m2，是全世界最大的采用二氧化碳跨临界制冷技术的冰面，可根据使用需求分模块控制冰面单元，并将冰面温差控制在1°C以内。同时国家速滑馆也是全世界首个采用二氧化碳跨临界制冷技术的冬奥场馆，二氧化碳制冷剂的温室气体效应是使用相同数量的传统制冷剂。”
使用二氧化碳作为制冷剂，可大幅降低制冷系统功率，与传统制冷方式相比，可实现节能30%以上。预计在冬奥会期间单开速滑道制冰的情况下，可比传统制冷方式节约用电约5.5万度。这在整个奥运历史上尚属首次。
永久保留的滑雪大跳台“飞天”亮相！
首钢滑雪大跳台赛道结构总长164米，赛道宽度由上至下10米到30米不等，造型最高点为60米，其中运动员出发区高度为48米。赛道主要分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。大跳台主体结构为钢构架，用钢约4100吨，均采用首钢自产钢材，其中裁判塔结构上首次应用了首钢自主研发的耐火耐候钢及成套技术，所用钢板及配套焊材、螺栓具有较强的耐火性能、耐候性能及抗腐蚀性能。
北京2022年冬残奥会火炬--碳纤维替代传统金属材料
以往的冬奥火炬，包括奥运会的火炬都采用了传统的金属材料，“飞扬”的火炬外壳采用了重量轻的耐高温碳纤维材料，火炬燃烧罐也以碳纤维材质为主。
据碳纤维专家、中国石化上海石化股份公司副总经理黄翔宇介绍，北京冬奥会火炬由火炬外壳和燃烧装置组成，其中，火炬外壳由碳纤维及其复合材料制造而成，呈现出了“轻、固、美”的特点。
“轻”：碳纤维复合材料与相同体积的铝合金比，轻了20%以上。
“固”：材料具有高强度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、耐紫外线辐射等特点。
“美”：应用了具有国际先进水平的三维立体编织成型技术，将高性能纤维编织成目前这样具有复杂形状的优美整体。
高校、科研院所和科创企业协同努力，攻克了一系列难题，解决了碳纤维复合材料在极端条件下的应用瓶颈，实现了火炬外壳在高于800℃的氢气燃烧环境中正常使用。破解了火炬外壳在1000℃高温制备过程中起泡、开裂等难题。
黄翔宇表示，将碳纤维复材用于火炬，在3方面实现了创新：
1、三维编织方法
它能够编制出有各种的形状，而且是按照设计师的要求尺寸要求都可以编制出来，这个是碳纤维成型当中的一个技术突破。
2、模具设计
成型模具的设计要用到组合型的模具，解决了不同曲面的要求成型的要求。
3、耐高温树脂
选用了一种非常特殊的一种树脂可以耐高温的树脂。此外，树脂的成型的技术也是专为这种树脂设计。
以氢为燃料，攻克三大难题
中国航天科技集团高级工程师韩宗捷介绍，火炬的研制解决了火焰颜色与稳定性、高压储氢，氢能安全利用等多项技术难题。安全可靠性高，可抗风10级，可在极寒天气中使用，减压比高达几百倍。在解决复杂难题的同时，兼顾了轻量化小型化外形匹配要求。
中国航天科技集团高级工程师韩宗杰表示，之所以采用氢能燃料，是因为其是一个最清洁环保的燃料。但在研究过程中，也遇到一些难题。
首先是火焰的颜色问题。氢气的火焰在日光下是不可见的，这不能满足拍摄需求。研究团队研制了一种可以调节氢气火焰颜色的配方，来去让它在日光下具有可见的火焰颜色。
其次是火焰的稳定性问题。火炬传递过程中，可能会遇到大风，研究团队解决了火炬在100公里/小时风速状态下，火焰燃烧稳定性的问题。
再次是高压储氢问题。如何进行大比例减压？手持火炬的内部，空间非常狭小，在这样的一个空间里，如何实现高达几百倍的大幅减压，是非常难的一个问题。团队研发了一款轻量化、小型化氢气减压装置，对高压的氢气进行减压。
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