二氧化碳製冰 冬奧「最快的冰」背後

評論 2022/02/17

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北京冬奧進行得如火如荼,國家速滑館「冰絲帶」舉行了多項賽事的決賽,連續見證多個新奧運紀錄。如此頻繁刷新紀錄,除了選手本身實力外,「冰絲帶」場地同樣功不可沒,離不開場內「最快的冰」。

快而滑的冰面,是冬奧比賽的重要舞台,短道速滑、速度滑冰、花樣滑冰、冰壺、冰球等,都需要在冰面上競技。這一片冰,不是大自然普通的冰,自然界中水在低於0℃下就結冰,然而冬奧冰卻非如此簡單,不僅要做到形成時間快、表面滑,還要滿足不同比賽項目對冰面溫度及厚度的不同需求。這片冰之下,隱藏着很多不為人知的東西。

短道速滑要求冰面厚度為3至5厘米,冰面溫度零下7℃至零下6℃;速度滑冰又不同,要求冰面厚度在2.5厘米到3厘米,理想冰面溫度為零下9℃至零下5℃;花樣滑冰對冰面厚度要求則是6至7厘米,冰面溫度零下4℃至零下3℃;冰壺、冰球等對冰的要求又有不同,而且要求冰面極為平整,例如冰面1毫米平坦度偏差,對冰壺的走向會有影響,因而影響選手發揮。

不同比賽要求不同溫度、厚度的冰,歸根究柢是因為各項比賽需要不同硬度的冰;冰面溫度及厚度影響冰的硬度,從而影響運動員發揮。以花樣滑冰為例,如果冰面溫度太低,運動員起跳、落下時,冰面容易崩裂;如果溫度過高,冰面會變軟,運動員起跳會感覺冰刀「拔不出來」,影響發揮。短道速滑等項目就要求冰溫低,這樣冰面會更硬,更好支撑運動員,方便發力加速。

好的冰面有助運動員取得更好成績,而要得到優質冰面,除了製冰系統造就冰面溫差小、軟硬度均勻之外,製冰師的技藝亦是關鍵。他們並非簡單灑水製冰保養一下,能為國際賽事製冰的人為數很少,北京冬奧的製冰師亦要請加拿大外援。

製冰過程包括製造基礎冰、噴白漆、貼標識畫綫、製造表面冰等。在場館製冰前,首先要深度清潔地板,冷卻大半天才可製冰;然後製作基礎冰,有點像打地基,製冰師均勻地把水噴灑在賽場每一個點,造出2厘米厚的冰層,最重要是保證冰層和地板完全貼合,否則運動員一用力,冰就可能裂開;之後向基礎冰噴白漆,原本透出石屎地板顏色的冰就會變成好看的奶白色,再貼標識和畫綫、各種logo等,然後就是製作運動員接觸到、大約3厘米厚的表面冰。

製冰並非隨便把水噴灑到地上,等它慢慢凍成冰,如果製冰人員灑水時步伐速度不一致,冰面凍結後厚度就可能不一致,有些地方水多了冰面太厚,另外的水少了就會太薄。因此製冰人員製作冰面時,既有時限又要精準控制,必須均速、均勻地灑水,精確控制整個賽道的灑水時間,手法技巧要求很高,亦不是噴灑一次,而是一遍一遍地灑水,使冰一層一層鋪起來,達到標準厚度。

製冰用水層層過濾 超飲用水標準

製冰用的水要求也很高,層層過濾,甚至超過飲用水標準,如冰壺比賽用的是蒸餾水,確保冰內沒有雜質令冰易裂;最後用掃冰車打磨,人手檢查,整個場館的冰才算造好,整個冰面平整度偏差,不超過3毫米。

灑好的水,由製冷劑凍成冰,「冰絲帶」冰面面積達1.2萬平方米,冰場下面有超過10萬米長平均分布的製冷劑噴管,以保證冰面溫度均勻。一些場館鋪冰後,還在冰下設置多個監測器,探測冰面不同區域的軟硬度和溫度是否達比賽要求,而「冰絲帶」館內溫度控制更厲害:冰面一個溫度,確保比賽標準;運動員比賽空間一個溫度,保證運動員體溫有利創造最佳成績;觀眾席又一個溫度,營造舒適觀賽環境。

除了製冰師,亦需要科技加持,在「冰絲帶」如此大的場地打造「最快的冰」,原理都是將水冷卻來製冰,但放棄了傳統製冷方法,轉而用二氧化碳作為製冷劑,創新地首次採用二氧化碳跨臨界直冷製冰技術,是全球首次用於冬季奧運。

簡單來說,方法是將二氧化碳氣體通過降溫加壓,形成超臨界液態二氧化碳,所謂超臨界液態,類似氣體具有可壓縮性,又兼具類似液體的流動性。超臨界液態二氧化碳再被加溫降壓,過程中它會從周圍的水吸熱,令水變冰,那些熱量也不會浪費,可用於冰面下地基防凍,以及場館供暖之類,一舉多得。

和傳統製冰技術比較,這方法據稱效能提升逾20%,製成的冰也更均勻,不會出現不同區域溫度不一樣,冰面溫差能控制在0.5℃之內。

比賽的冰不能有些地方硬、有些地方軟,會影響成績,冰面溫差愈小,冰面硬度也就愈均勻;冰面愈平整,對運動員造出好成績愈有利。

有關中國專家說,二氧化碳跨臨界直冷製冰技術是目前世界上最環保的製冰技術,碳排放接近零,他們首次使用工業廢氣中收集的二氧化碳,以冷卻冰上場館。傳統製冷劑氟利昂是破壞臭氧層元兇之一,至於氨有一定爆炸性和毒性,因此二氧化碳製冰將大有可為。

逾1萬平方米晶瑩剔透的冰面,堪稱美感和科技結合。「最快的冰」及「最公平的冰」,為選手提供更好展現自己的舞台,背後是高科技和無數人努力搭台。

撰文 : 馮兆寧 資深媒體人

欄名 : 放晴

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