北京冬奧會(huì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)制冷行業(yè)可持續(xù)發(fā)展

文_馬進(jìn) 華商國(guó)際工程有限公司

隨著成功申奧，北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)組織委員會(huì)（簡(jiǎn)稱“北京冬奧組委”）發(fā)布了《北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)可持續(xù)性計(jì)劃》和《2022年北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)遺產(chǎn)戰(zhàn)略計(jì)劃》，提出要貫徹“綠色、共享、開(kāi)放、廉潔”辦奧理念，奔向“三億人參與冰雪運(yùn)動(dòng)”的宏偉目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)?向未來(lái)”的可持續(xù)性愿景和“創(chuàng)造冬奧會(huì)和地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的新典范”的可持續(xù)性目標(biāo)。為此不僅需要建設(shè)和利用好世界一流的體育場(chǎng)館，為推動(dòng)世界冰雪產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)，而且需要真正落實(shí)向國(guó)際奧委會(huì)承諾的“可持續(xù)性發(fā)展”。

1 人工制冷是冰雪娛樂(lè)、冷鏈及冬奧會(huì)的物質(zhì)條件

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民眾生活水平的提高，冰雪娛樂(lè)及冷鏈產(chǎn)業(yè)也在近年得到快速發(fā)展，冰雪娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)為保障商業(yè)上的持續(xù)性，提高消費(fèi)粘性，需要全年為消費(fèi)者提供可靠的冰面和雪道，為此需建設(shè)人工制冷冰場(chǎng)和室內(nèi)滑雪館，冰面和雪場(chǎng)的溫度都需要保持在-3℃左右，或更低一些。

如果說(shuō)冰雪運(yùn)動(dòng)和娛樂(lè)是“中產(chǎn)社會(huì)的標(biāo)配”，冷鏈則是“小康社會(huì)的基礎(chǔ)”。根據(jù)國(guó)標(biāo)《制冷術(shù)語(yǔ)》GB/T18517-2012，冷藏鏈（冷鏈）是以制冷技術(shù)為主要手段，使易腐食品或貨物在原料、生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、貯藏、銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)中始終保持適宜溫度的系統(tǒng)，因此人工制冷也是冷鏈的物質(zhì)基礎(chǔ)。

北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)（簡(jiǎn)稱“北京冬奧會(huì)”）舉辦需要的場(chǎng)館設(shè)施為7個(gè)大項(xiàng)，為速度滑冰場(chǎng)、花樣滑冰場(chǎng)、短道速滑場(chǎng)、冰球場(chǎng)、冰壺場(chǎng)、雪車(chē)雪橇場(chǎng)，以及高山、越野、自由式、跳臺(tái)等滑雪場(chǎng)，涵蓋109個(gè)冰雪運(yùn)動(dòng)小項(xiàng)。按照要求，滑冰比賽全部在室內(nèi)，比賽期間場(chǎng)館的室內(nèi)溫度需保持在18℃左右，冰面溫度需要穩(wěn)定控制在-9～-3℃（各項(xiàng)要求的具體溫度不同），因而即使在冬季也必須采用人工制冷的方式保持冰面溫度。雪車(chē)雪橇賽道雖然半露天設(shè)置，為避免環(huán)境的干擾，也需要提供-18℃的人工制冷。

2 制冷行業(yè)遇到的問(wèn)題及解決問(wèn)題的方向

到目前為止，冬奧會(huì)、冰雪娛樂(lè)及冷鏈幾乎全部采用蒸汽壓縮制冷技術(shù)，其它非蒸汽壓縮制冷技術(shù)，如氣體膨脹、熱電、渦流管等由于效率、造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用、相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈配套等原因，很難在上述行業(yè)大范圍推廣。對(duì)于蒸汽壓縮制冷，制冷劑是物質(zhì)基礎(chǔ)，無(wú)論天然還是人工合成制冷劑，絕大多數(shù)是危險(xiǎn)化學(xué)品，面臨各種安全問(wèn)題，如毒性、燃燒性、窒息性等，同時(shí)人工合成制冷劑還面臨環(huán)保問(wèn)題，主要表現(xiàn)在破壞臭氧層和強(qiáng)溫室效應(yīng)，因此制冷系統(tǒng)的安全與環(huán)保問(wèn)題一直困擾著行業(yè)的健康與可持續(xù)性發(fā)展，在我國(guó)的表現(xiàn)尤其嚴(yán)重，也是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)繞不開(kāi)的重大問(wèn)題。

2.1 安全問(wèn)題

氨和丙烷是自然界廣泛存在的物質(zhì)，不存在環(huán)保問(wèn)題，同時(shí)還是制冷性能優(yōu)良的制冷劑，稱為自然工質(zhì)或天然制冷劑。

氨作為制冷劑使用時(shí)安全類別為B2L，燃燒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)并不高，職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)為Ⅳ級(jí)(輕度危害)，在工業(yè)和倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，不接觸非特定人群時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)易于控制，因此氨制冷系統(tǒng)在冷鏈的生產(chǎn)、加工、貯藏環(huán)節(jié)得到廣泛用。但在非特定人群密集的室內(nèi)空間，其安全風(fēng)險(xiǎn)很難控制，少量泄漏時(shí)即使沒(méi)有導(dǎo)致中毒事故，氨制冷劑強(qiáng)烈的刺激氣味也易引發(fā)群體恐慌，因此國(guó)內(nèi)不允許在冰雪場(chǎng)館內(nèi)和冷鏈銷(xiāo)售環(huán)節(jié)使用。

丙烷易燃易爆，作為制冷劑使用時(shí)安全類別為A3，實(shí)用限值僅0.008kg/m3，因此在大中型制冷系統(tǒng)僅適用于化工等需要嚴(yán)格管控生產(chǎn)安全且人員稀少的場(chǎng)所，否則其制冷裝置的充注量不能超過(guò)0.15kg。其他碳?xì)漕愔评鋭┑那闆r與丙烷相似，安全問(wèn)題使其不可能用于冬奧、冰雪娛樂(lè)及冷鏈工程。

2.2 環(huán)保問(wèn)題

鹵代烴制冷劑是人類在20世紀(jì)的一項(xiàng)偉大發(fā)明，種類眾多、性能各異的鹵代烴制冷劑是制冷和空調(diào)在20世紀(jì)30年代后快速普及的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著鹵代烴制冷劑的大量應(yīng)用，20世紀(jì)70年代初世界各地都發(fā)現(xiàn)大氣臭氧層有明顯下降趨勢(shì)，1977年還在南極發(fā)現(xiàn)“臭氧空洞”。研究證明鹵代烴制冷劑內(nèi)的CFCs和HCFCs類是消耗臭氧層的主要物質(zhì)（ODS）。鑒于臭氧層關(guān)乎地球生物生存，1987年達(dá)成的《蒙特利爾議定書(shū)》成為國(guó)際社會(huì)真正控制ODS的開(kāi)端。經(jīng)過(guò)三十多年的努力，人類在城市化快速發(fā)展的同時(shí)成功扭轉(zhuǎn)了臭氧層惡化的趨勢(shì)，《2018年臭氧層消耗科學(xué)評(píng)估報(bào)告》（議定書(shū)的四年期審查報(bào)告）證實(shí)“自2000年以來(lái)，分布在平流層的臭氧層以每10年1%～3%的速度恢復(fù)”。但是到目前為止并未恢復(fù)到破壞之前的狀態(tài)，因此制冷行業(yè)綠色發(fā)展任重道遠(yuǎn)。

鹵代烴制冷劑除消耗臭氧層，往往還是強(qiáng)溫室氣體，如《蒙特利爾議定書(shū)》第一階段要淘汰的常用制冷劑R12的GWP值高達(dá)10900，第二階段要淘汰的常用制冷劑R22的GWP值達(dá)1810。鹵代烴制冷劑內(nèi)不消耗臭氧層的HFCs類物質(zhì)的GWP值往往也以千計(jì)，如常用制冷劑R134a為1430，R507A為3990。

工業(yè)化導(dǎo)致溫室氣體大量排放，為防止其惡化全球氣候，聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約參加國(guó)在1997年制定《京都議定書(shū)》，確定“將大氣中的溫室氣體含量穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)?shù)乃?，防止劇烈的氣候改變?duì)人類造成傷害”；進(jìn)而在2016年簽署《巴黎協(xié)定》，表述為“把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2℃之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5℃之內(nèi)而努力”，基本形成氣候變化的全球治理體系。同時(shí)，2016年《蒙特利爾議定書(shū)》197個(gè)締約方達(dá)成《基加利修正案》，就削減強(qiáng)溫室氣體HFCs類物質(zhì)取得一致，《基加利修正案》的實(shí)施可以在本世紀(jì)末避免全球升溫0.5℃，將對(duì)《巴黎協(xié)定》實(shí)現(xiàn)2℃的溫控目標(biāo)起到關(guān)鍵作用。

2.3 解決安全和環(huán)保問(wèn)題的方向

因城市化離不開(kāi)制冷，而制冷難以放棄蒸氣壓縮技術(shù)，繼續(xù)研發(fā)新型制冷劑是解決問(wèn)題的主要方向。目前，人工合成制冷劑的研究已經(jīng)達(dá)到分子水平，既安全又環(huán)保，且制冷性能優(yōu)良的人工合成制冷劑已經(jīng)很難研制。

元素周期表內(nèi)只有碳、氮、氧、硫、氫、氟、氯、溴能夠合成適宜沸點(diǎn)的化合物，目前已經(jīng)把一個(gè)和兩個(gè)碳原子的鹵代物全部研究完畢，但都不能滿足要求。最新研究三個(gè)碳原子的丙烯烴衍生不飽和氟化物能夠做到零ODP和個(gè)位數(shù)的GWP，但是制冷性能很難在各工況都理想，且安全類別多屬A2L，即弱可燃。

上述研究表明人工合成制冷劑不可能完全解決制冷行業(yè)的安全和環(huán)保問(wèn)題。因此，為突破自然工質(zhì)制冷技術(shù)，制冷行業(yè)圍繞這個(gè)目標(biāo)開(kāi)展了近30年的大量研發(fā)工作，目前已取得一定成果，集中表現(xiàn)在二氧化碳制冷技術(shù)和提升氨制冷安全體系方面。

2.4 二氧化碳制冷技術(shù)

在20世紀(jì)30年代之前，二氧化碳曾是主要制冷劑之一，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平較低，其優(yōu)勢(shì)僅表現(xiàn)在無(wú)毒和不可燃，而相對(duì)高壓力和低臨界溫度導(dǎo)致制冷裝置成本高、效率低，因此迅速被鹵代烴制冷劑替代。隨著保護(hù)臭氧層和減少溫室氣體排放國(guó)際行動(dòng)的深入，不損害臭氧層且GWP值為1的二氧化碳制冷系統(tǒng)在近30年逐步成為行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

二氧化碳不僅是自然工質(zhì)，也是人體內(nèi)存在的物質(zhì)，作為制冷劑使用時(shí)安全類別為A1，實(shí)用限值達(dá)0.1kg/m3，因此不存在安全和環(huán)保問(wèn)題。二氧化碳的制冷性能可謂優(yōu)劣并存，一方面?zhèn)鳠岷土鲃?dòng)性能優(yōu)良、單位容積制冷量大；另一方面壓力高、節(jié)流損失大。同時(shí)，臨界溫度低（約31℃）是二氧化碳與傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)差別的根本原因，一方面導(dǎo)致系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜的劣勢(shì)；另一方面又使其具有熱回收優(yōu)勢(shì)。二氧化碳的物性決定其在制冷行業(yè)的應(yīng)用比較復(fù)雜，需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和工況選擇跨臨界、亞臨界復(fù)疊或載冷模式，因此系統(tǒng)技術(shù)是決定其應(yīng)用優(yōu)劣的關(guān)鍵。

基于上述客觀規(guī)律，筆者曾對(duì)二氧化碳復(fù)合制冷系統(tǒng)（亞臨界復(fù)疊和載冷）的應(yīng)用前景進(jìn)行了全面研究，2013年向行業(yè)公布了研究結(jié)果。即在冷凍冷藏等制冷行業(yè)，與現(xiàn)有氨、鹵代烴制冷系統(tǒng)相比，采用二氧化碳復(fù)合制冷系統(tǒng)可以在整個(gè)工程投資基本不變的前提下解決安全和環(huán)保問(wèn)題，日常運(yùn)行費(fèi)用也基本不變。

研究結(jié)果基于五個(gè)推論。第一，二氧化碳是自然工質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生意想不到的危害，雖然也是一種溫室氣體，但GWP值與鹵代烴相比可以忽略不計(jì)。另外，其來(lái)源于各種工業(yè)尾氣，即使不用作制冷劑，也要排放到大氣中，不增加碳排放。第二，二氧化碳安全性能優(yōu)良，不燃、無(wú)毒、化學(xué)性能穩(wěn)定，只在高濃度時(shí)會(huì)可使人窒息，但過(guò)程較慢（濃度<30%時(shí)），易于探測(cè)，配合報(bào)警能夠得到充足的事故逃生時(shí)間，且脫離后無(wú)遺留癥狀。第三，在冷凍冷藏等制冷行業(yè)，二氧化碳復(fù)合制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力5.1MPa即可，與氨制冷系統(tǒng)的2MPa、HFCs系統(tǒng)的2.5MPa同數(shù)量級(jí)，即使遇到極端情況，直接排放即可。第四，二氧化碳復(fù)合制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，包括能效、管道系統(tǒng)費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用和相關(guān)設(shè)施費(fèi)用等構(gòu)成的綜合費(fèi)用在其量產(chǎn)后與氨、鹵代烴系統(tǒng)基本相當(dāng)，在低溫工況下甚至更節(jié)約。第五，工程相關(guān)設(shè)施費(fèi)用與氨制冷系統(tǒng)相比肯定降低，使用場(chǎng)所不需要防爆、防毒投資，管道和閥門(mén)安裝位置所受安全限制減少。可能會(huì)有潛在的節(jié)約，需要進(jìn)一步研究能否與消防系統(tǒng)共用，從而節(jié)約整個(gè)工程投資。在這一研究成果的推動(dòng)下，二氧化碳復(fù)合制冷系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)冷凍冷藏行業(yè)（冷鏈的主要部分）得到迅速推廣。截止2020年底，已建成約400套大中型裝置，無(wú)論規(guī)模還是綜合性能都走在國(guó)際前列。

2.5 氨制冷安全體系

2013年之前氨制冷系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)冷凍冷藏行業(yè)在工程制冷領(lǐng)域的主要選擇，占比約80%，并且形成了完整的產(chǎn)業(yè)體系。2013年吉林寶源豐禽業(yè)有限公司和上海翁牌冷藏實(shí)業(yè)有限公司都發(fā)生了令人痛心的涉氨制冷事故，雖然調(diào)查表明事故根源是企業(yè)在工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理階段不遵守規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，但還是給環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的氨制冷系統(tǒng)應(yīng)用投下了深深的陰影，甚至引發(fā)公眾“談氨色變”。

為厘清深層次原因，筆者曾對(duì)國(guó)內(nèi)氨制冷安全體系進(jìn)行了全面研究，并且在2014年向行業(yè)公布了研究結(jié)果，即國(guó)內(nèi)涉氨制冷的整個(gè)安全體系比較全面，沒(méi)有漏洞，完全按照現(xiàn)有氨制冷系統(tǒng)安全體系執(zhí)行，不會(huì)出現(xiàn)重大安全事故，但需要通過(guò)技術(shù)進(jìn)步使企業(yè)易于按照安全體系的要求認(rèn)真執(zhí)行。并且指出技術(shù)進(jìn)步的主要方向是減少灌注量，從根本上降低事故危害；提升自動(dòng)化控制和保護(hù)水平，減少對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)的依賴，避免人為的失誤；提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用新的安全技術(shù)，進(jìn)一步降低事故發(fā)生的可能性；研究制定適用于制冷行業(yè)的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程。

無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)際，氨制冷安全體系在近些年都取得了巨大技術(shù)進(jìn)步，如氨低充注技術(shù)（氨/二氧化碳復(fù)合制冷系統(tǒng)本質(zhì)上就是一種氨低充注技術(shù)）、氨定量供液制冷系統(tǒng)技術(shù)等；新建大型氨制冷系統(tǒng)基本全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，部分還配備SIS系統(tǒng)；壓力管道技術(shù)體系在氨制冷工程領(lǐng)域全面貫徹；新版《冷庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、新編《冷庫(kù)施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》即將頒布等。

雖然在技術(shù)方面取得巨大進(jìn)步，氨制冷安全體系有了實(shí)質(zhì)性提高，但是公眾對(duì)于2013年兩起事故的陰影仍舊揮之不去，許多地區(qū)還在“實(shí)質(zhì)性禁氨”，甚至把符合安全要求的氨制冷系統(tǒng)強(qiáng)制改鹵代烴，人為加重了行業(yè)的環(huán)保問(wèn)題，積累了巨大的環(huán)保成本。

3 北京冬奧會(huì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)綠色制冷

3.1 國(guó)內(nèi)綠色制冷的現(xiàn)狀

2019年國(guó)家發(fā)展和改革委等七部位聯(lián)合發(fā)布的《綠色高效制冷行動(dòng)方案》明確要求占我國(guó)全社會(huì)用電量15%以上的制冷行業(yè)實(shí)施綠色發(fā)展。

道理很清晰，法規(guī)很明確，但國(guó)內(nèi)綠色制冷的現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀。除前文所述的許多地區(qū)在“實(shí)質(zhì)性禁氨”，甚至把符合安全要求的氨制冷系統(tǒng)強(qiáng)制改鹵代烴，人為加重了行業(yè)的環(huán)保問(wèn)題，還廣泛存在大量使用高GWP值制冷劑，甚至在新建項(xiàng)目違規(guī)使用ODS物質(zhì)。例如，當(dāng)前制冷行業(yè)常用的R404A、R507A的GWP值近4000，其排放1kg的溫室效應(yīng)相當(dāng)于4t二氧化碳，相當(dāng)于一輛家用轎車(chē)行駛4萬(wàn)～5萬(wàn)km，而大中型制冷裝置內(nèi)的制冷劑往往以噸計(jì)，甚至幾十噸。

除鹵代烴制冷劑的環(huán)保問(wèn)題，能效問(wèn)題也比較嚴(yán)重。由于工況和工藝繁多、區(qū)域氣候各異，制冷工程領(lǐng)域至今沒(méi)有普及能效檢測(cè)和評(píng)價(jià)，加上“綠色觀念”的淡漠，市場(chǎng)的主流是只關(guān)注造價(jià)，忽視能效，即使制冷裝置全壽命的能源費(fèi)用往往是其造價(jià)的幾倍、甚至十幾倍。

上述問(wèn)題已打擊到了制冷行業(yè)的“綠色信心”，如果不解決勢(shì)必成為可持續(xù)發(fā)展的障礙，嚴(yán)重影響2060碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.2 綠色辦奧對(duì)人工制冷的要求

“綠色辦奧”是北京冬奧會(huì)的辦奧理念之一，不僅與2015年《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》提出的綠色發(fā)展理念一脈相承，更是奔向“三億人參與冰雪運(yùn)動(dòng)”宏偉目標(biāo)的前提。人工制冷是冬奧會(huì)、冰雪娛樂(lè)及冷鏈的物質(zhì)條件，綠色辦奧必須要求綠色制冷，綠色制冷的核心是不污染環(huán)境和高能效。不污染環(huán)境重點(diǎn)表現(xiàn)在制冷劑應(yīng)為零ODP和低GWP，高能效指制冷系統(tǒng)的高制冷效率值（COP）和能源高綜合利用率。

3.3 國(guó)家速滑館破解跨臨界二氧化碳制冷系統(tǒng)推廣難題

國(guó)家速滑館是北京冬奧會(huì)標(biāo)志性場(chǎng)館，冬奧會(huì)期間承擔(dān)速度滑冰項(xiàng)目的比賽和訓(xùn)練。為落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念，國(guó)家速滑館規(guī)劃了亞洲最大的全冰面，冰面面積達(dá)1.2萬(wàn)m2，充分考慮賽后利用，為適應(yīng)多種需求的群眾性健身提供硬件支撐。國(guó)家速滑館冰面采用分模塊控制，將冰面劃分為若干區(qū)域，根據(jù)不同項(xiàng)目分區(qū)域、分標(biāo)準(zhǔn)制冰，平時(shí)可接待市民同時(shí)開(kāi)展冰球、速度滑冰、花樣滑冰、冰壺等所有冰上運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)于國(guó)家速滑館規(guī)劃，傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)已不能滿足需要，二氧化碳制冷系統(tǒng)成為唯一選擇。

國(guó)家速滑館采用二氧化碳跨臨界直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)，并分段回收制冷廢熱，不僅成為全世界最大的采用二氧化碳跨臨界直接蒸發(fā)制冷的冰面，也是全球首個(gè)采用二氧化碳跨臨界直接蒸發(fā)制冷的冬奧速滑場(chǎng)館。這項(xiàng)技術(shù)是目前在確保場(chǎng)館絕對(duì)安全前提下最環(huán)保、最高效、最先進(jìn)的制冰制冷技術(shù)，不僅能夠?yàn)槎瑠W會(huì)比賽提供溫度高度均衡的冰面，相比傳統(tǒng)技術(shù)能效提升20%以上，通過(guò)場(chǎng)館的智能能源管理系統(tǒng)，還能夠把制冷產(chǎn)生的廢熱用于除濕、冰面維護(hù)、場(chǎng)館生活熱水等。全冰面模式下僅制冷部分每年可節(jié)電200多萬(wàn)kWh，整個(gè)制冷系統(tǒng)的碳排放趨近于零。

國(guó)家速滑館于2021年1月完成首次制冰，2021年4月順利完成首次測(cè)試活動(dòng)，上述階段性成果驗(yàn)證了工程方案的設(shè)想，即二氧化碳跨臨界直接蒸發(fā)制冷不僅能為冬奧會(huì)比賽提供溫度高度均衡的冰面（首次測(cè)試賽活動(dòng)進(jìn)行了冰溫檢測(cè)，共30個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，其中29個(gè)點(diǎn)的溫差不超過(guò)0.5℃，只有1個(gè)點(diǎn)為0.7℃，與理論計(jì)算的0.26℃、工程估算的0.5℃基本吻合），而且能夠大幅提高能效（首次制冰期間制冷系統(tǒng)能效比傳統(tǒng)技術(shù)提高50%以上，首次測(cè)試活動(dòng)期間制冷廢熱回收后可制取接近70℃的澆冰熱水）。同時(shí)，還在全球制冷行業(yè)首次證實(shí)大型二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上均可行，是推進(jìn)制冷行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)方向。

國(guó)家速滑館的制冷技術(shù)成為北京冬奧會(huì)工程的風(fēng)向標(biāo)，帶動(dòng)了其他幾個(gè)場(chǎng)館也選擇了該項(xiàng)技術(shù)，助力北京冬奧會(huì)成為一屆“最綠色”的奧運(yùn)會(huì)。

3.4 國(guó)家雪享雪梧中心重塑公眾對(duì)氨制冷安全體系信心

國(guó)家雪車(chē)雪撬中心位于延慶區(qū)賽區(qū)，北京冬奧會(huì)期間將承擔(dān)雪車(chē)、鋼架雪車(chē)、雪撬三個(gè)項(xiàng)目的全部比賽內(nèi)容。賽道全長(zhǎng)1975m，垂直落差超過(guò)121m，由16個(gè)角度、傾斜度都不同的彎道組成，最高設(shè)計(jì)時(shí)速134.4km，是世界第17條、亞洲第3條、國(guó)內(nèi)首條雪軍雪撬賽道。賽后還將承擔(dān)中國(guó)國(guó)家隊(duì)訓(xùn)練基地、國(guó)際雪軍雪撬賽事、大眾體驗(yàn)參觀及運(yùn)營(yíng)配套。

與"超平"的室內(nèi)冰場(chǎng)不同，雪車(chē)雪撬賽道設(shè)置在室外，賽道的特點(diǎn)是"坡和彎決定制冷系統(tǒng)的選擇思路完全不同。鹵代任制冷系統(tǒng)能夠滿足安全要求，卻很難做到綠色，其直接蒸發(fā)式系統(tǒng)需要100多噸制冷劑，完全與《綠色高效制冷行動(dòng)方案》背道而馳。如果采用鹽水載冷，氫或鹵代怪制冷劑用量都能減少90%以上，{旦賽道溫度很難均衡，系統(tǒng)COp{直還要下降20%以上。如果采用二氧化碳制冷或載冷，安全與綠色都是最優(yōu)選擇，但是對(duì)于"坡和彎"的賽道，其需要的"二氧化碳曲面冷盤(pán)筐"從理論上講沒(méi)有問(wèn)題，工程風(fēng)險(xiǎn)卻很大，不僅專做雪軍雪撬賽道設(shè)計(jì)的德國(guó)deyle公司沒(méi)有把握，國(guó)內(nèi)的研發(fā)在短時(shí)間內(nèi)也很難做到。因此，氫直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)是合理選擇，不僅環(huán)保高效，而且安全可控。

雪車(chē)雪撬賽道工程最終由德國(guó)deyle公司提供方案設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)施工圖設(shè)計(jì)，采用氫直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度-18"C，制冷量約6000kW，制冷劑忌、充注量約100t。為進(jìn)一步提高能驚效率，在征得deyle公司認(rèn)可的前提下，國(guó)內(nèi)施工圖設(shè)計(jì)時(shí)增設(shè)了庭熱回收系統(tǒng)，通過(guò)氫熱泵回收賽道氫制冷系統(tǒng)排出的廢熱，用于賽區(qū)約1萬(wàn)nf的室內(nèi)采眶。上述設(shè)計(jì)雖然符合國(guó)內(nèi)法規(guī)和技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，但是系統(tǒng)內(nèi)約100ti夜氫與大量非專業(yè)人員近距離接觸的安全問(wèn)題卻不容忽視，為此工程上采用了一系列的安全技術(shù)措施。如，進(jìn)行HAZOP(危險(xiǎn)與可操作性分析)和]LOPA(保護(hù)層分析)分析，確定SIL(安全完整性等級(jí))等級(jí)，據(jù)此設(shè)置SIS(安全儀表系統(tǒng))系統(tǒng);系統(tǒng)高、中壓部分不保存氫液，氫液主要儲(chǔ)存在低壓氣液分離器中，在氣液分離器設(shè)備對(duì)外接口的雷道上設(shè)置氣動(dòng)切斷裝置，由空氣壓縮系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，緊急情況下能夠快速關(guān)閉，迅速將氫液封閉在該容器內(nèi);機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置氫液容納池，作為應(yīng)對(duì)重大泄漏事故的最后保障;系統(tǒng)內(nèi)按壓力梯度進(jìn)行超壓保護(hù)，在保證系統(tǒng)壓力安全的前提下盡量避免氫直接排放等等。

雪車(chē)雪撬賽道工程是氫制冷安全理念與技術(shù)的一次國(guó)際合作。目前國(guó)家雪車(chē)雪撬中心已經(jīng)完成場(chǎng)地認(rèn)證，預(yù)計(jì)隨著北京冬奧會(huì)的成功舉辦必將重塑公眾對(duì)氫制冷安全體系的信J心。

4 綠色制冷是制冷行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路

《蒙特利爾議定書(shū)》的《基加利修正案》是國(guó)際社會(huì)氣候變化的共識(shí)。2060生在碳中和目標(biāo)要求所有行業(yè)都減少溫室氣體排放，作為溫室氣體排放占比遠(yuǎn)超莫在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值占比的制冷行業(yè)會(huì)將成為關(guān)注的重點(diǎn)，綠色制冷才是制冷行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。