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北京冬奥会推动国内制冷行业可持续发展 摘要：二氧化碳制冷技术和提升氨制冷安全体系是绿色制冷的重要支撑，北京冬奥会大量采用绿色制冷技术，不仅推动国内制冷行业可持续发展，而且将对2030年碳达峰和2060年碳中和产生深远影响。 随着成功申奥，北京2022年冬奥会和冬残奥会组织委员会（简称“北京冬奥组委”）发布了《北京2022年冬奥会和冬残奥会可持续性计划》和《2022年北京冬奥会和冬残奥会遗产战略计划》，提出要贯彻“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念，奔向“三亿人参与冰雪运动”的宏伟目标，实现“可持续·向未来”的可持续性愿景和“创造冬奥会和地区可持续发展的新典范”的可持续性目标。为此不仅需要建设和利用好世界一流的体育场馆，为推动世界冰雪产业发展做出积极贡献，而且需要真正落实向国际奥委会承诺的“可持续性发展”。1 人工制冷是冰雪娱乐、冷链及冬奥会的物质条件随着国家经济发展和民众生活水平的提高，冰雪娱乐及冷链产业也在近年得到快速发展，冰雪娱乐产业为保障商业上的持续性，提高消费粘性，需要全年为消费者提供可靠的冰面和雪道，为此需建设人工制冷冰场和室内滑雪馆，冰面和雪场的温度都需要保持在-3℃左右，或更低一些。如果说冰雪运动和娱乐是“中产社会的标配”，冷链则是“小康社会的基础”。根据国标《制冷术语》GB/T18517-2012，冷藏链（冷链）是以制冷技术为主要手段，使易腐食品或货物在原料、生产、加工、运输、贮藏、销售等各个环节中始终保持适宜温度的系统，因此人工制冷也是冷链的物质基础。北京2022年冬奥会和冬残奥会（简称“北京冬奥会”）举办需要的场馆设施为7个大项，为速度滑冰场、花样滑冰场、短道速滑场、冰球场、冰壶场、雪车雪橇场，以及高山、越野、自由式、跳台等滑雪场，涵盖109个冰雪运动小项。按照要求，滑冰比赛全部在室内，比赛期间场馆的室内温度需保持在18℃左右，冰面温度需要稳定控制在-9～-3℃（各项要求的具体温度不同），因而即使在冬季也必须采用人工制冷的方式保持冰面温度。雪车雪橇赛道虽然半露天设置，为避免环境的干扰，也需要提供-18℃的人工制冷。2 制冷行业遇到的问题及解决问题的方向到目前为止，冬奥会、冰雪娱乐及冷链几乎全部采用蒸汽压缩制冷技术，其它非蒸汽压缩制冷技术，如气体膨胀、热电、涡流管等由于效率、造价、运行费用、相关产业链配套等原因，很难在上述行业大范围推广。对于蒸汽压缩制冷，制冷剂是物质基础，无论天然还是人工合成制冷剂，绝大多数是危险化学品，面临各种安全问题，如毒性、燃烧性、窒息性等，同时人工合成制冷剂还面临环保问题，主要表现在破坏臭氧层和强温室效应，因此制冷系统的安全与环保问题一直困扰着行业的健康与可持续性发展，在我国的表现尤其严重，也是实现碳中和目标绕不开的重大问题。2.1 安全问题氨和丙烷是自然界广泛存在的物质，不存在环保问题，同时还是制冷性能优良的制冷剂，称为自然工质或天然制冷剂。氨作为制冷剂使用时安全类别为B2L，燃烧和爆炸风险并不高，职业性接触毒物危害程度分级为Ⅳ级(轻度危害)，在工业和仓储区域，不接触非特定人群时安全风险易于控制，因此氨制冷系统在冷链的生产、加工、贮藏环节得到广泛用。但在非特定人群密集的室内空间，其安全风险很难控制，少量泄漏时即使没有导致中毒事故，氨制冷剂强烈的刺激气味也易引发群体恐慌，因此国内不允许在冰雪场馆内和冷链销售环节使用。丙烷易燃易爆，作为制冷剂使用时安全类别为A3，实用限值仅0.008kg/m3，因此在大中型制冷系统仅适用于化工等需要严格管控生产安全且人员稀少的场所，否则其制冷装置的充注量不能超过0.15kg。其他碳氢类制冷剂的情况与丙烷相似，安全问题使其不可能用于冬奥、冰雪娱乐及冷链工程。2.2 环保问题卤代烃制冷剂是人类在20世纪的一项伟大发明，种类众多、性能各异的卤代烃制冷剂是制冷和空调在20世纪30年代后快速普及的物质基础。随着卤代烃制冷剂的大量应用，20世纪70年代初世界各地都发现大气臭氧层有明显下降趋势，1977年还在南极发现“臭氧空洞”。研究证明卤代烃制冷剂内的CFCs和HCFCs类是消耗臭氧层的主要物质（ODS）。鉴于臭氧层关乎地球生物生存，1987年达成的《蒙特利尔议定书》成为国际社会真正控制ODS的开端。经过三十多年的努力，人类在城市化快速发展的同时成功扭转了臭氧层恶化的趋势，《2018年臭氧层消耗科学评估报告》（议定书的四年期审查报告）证实“自2000年以来，分布在平流层的臭氧层以每10年1%～3%的速度恢复”。但是到目前为止并未恢复到破坏之前的状态，因此制冷行业绿色发展任重道远。卤代烃制冷剂除消耗臭氧层，往往还是强温室气体，如《蒙特利尔议定书》第一阶段要淘汰的常用制冷剂R12的GWP值高达10900，第二阶段