co?跨临界直冷技术( 二 ) 不知不觉

CO?跨临界直冷技术原理图|图源自参考资料3
CO?经压缩与冷却后，转变为液态，液态CO?经泵泵入冰场下方管网，冰场在这里就相当蒸发器，液态CO?在管网中蒸发吸收热量（当然不是全部CO?都会蒸发），实现降温的目的。
那么，这个跨临界是啥意思呢？其实也很简单， CO?的临界温度是31.1℃ ，临界压力是7.38MPa 。冬天冰场室温较低， CO?只在液态与气态中转变，此时，制冷系统在亚临界运行。但如果在夏天，室温较高时， CO?吸热可能会超过临界温度，进入超临界流体相，回到储液器之后，经过冷却，重新转变为液态。这时， CO?制冷系统便在跨临界运行。物质的超临界相是指物质在高压高温下一种特殊相。这种状态下，物质已经没有气体与液体之分了。

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CO?相图|图源自网络
CO?直接蒸发式制冷优点十分突出。CO?作为天然制冷剂对自然无危害，不可燃，无毒无味，只在浓度很高的时候才会对人体产生危害，价格低廉容易制取；冰面温度均匀性好，冰面温差不超过0.5℃；传热效率高；CO?单位容积制冷量大，所需管网管径小，所需泵扬程小；当然，这种制冷方式也不是全是优点。CO?直接蒸发式制冷中管路润滑油十分重要，因此需要设计回油系统，另一方面， CO?直接蒸发式制冷中管网运行压力高，对管网强度，焊接工艺要求都很高。

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CO?跨临界直冷技术场地构造|图源自参考资料2
了解了制冷技术后，那我们就来看看究竟怎么制冰吧，先来看看我们的主角——国家速滑馆。
冰丝带
冰丝带国家速滑馆，是本次冬奥会唯一新建场馆，其将与“鸟巢”、“水立方”共同组成“双奥”之城标志性建筑群。

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“冰丝带”国家速滑馆|图源自冬奥官网
在“冰丝带”冰面的铺设中，制冰师要用花洒一层一层地均匀地在场地上洒水，洒水时应保证步调一致，这样才能保证水层均匀，才能保证冰层均匀，洒的水也有讲究，用的是去除杂质的纯水。这样的洒水过程至少要进行四五十次，才能完成。对于速滑场馆，冰面厚度一般要求在40-50mm ， 400米的冰面铺设至少要一周以上，在制冰完成后，还要经历整冰和去冰融冰，才能得到符合要求的冰面。
如此复杂和精细的过程都是为了保证运动员的安全与发挥，冰面的任何瑕疵，都会给运动员带来致命失误，甚至让运动员受伤。速滑馆要求冰面要平整，没有气泡和裂痕。举个例子， “冰丝带”的冰面铺设完成后，任意3平方米的最大误差，不超过2mm ，可见制冰之精细。

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“冰丝带”速滑馆布局图|图源自参考资料1
【co?跨临界直冷技术】为了提高冰面质量，溜冰场可能还会在冰里加牛奶，这时因为牛奶油性大，往冰里加牛奶可以提高冰的弹性和抗裂能力，即使面对冰刀也可以减少划痕。不过， “冰丝带”可没有用牛奶，指望去现场吃牛奶刨冰的朋友可以安心看比赛了。
说到这，不知道大家有没有意识到一个问题， “冰丝带”里的冰要求没有裂痕和气泡，那我能不能利用这种制冰技术在家里去制作冰可乐里的冰块呢？