铭星冰雪科技人工造雪设备自主创新与应用研究

利汶桦，李子欣

（1.中铁房地产集团文旅发展有限公司，河北 张家口 076250；2.铭星冰雪（北京）科技有限公司，北京 100012）

铭星冰雪科技有限公司发扬独立自主、艰苦创业的做法，打造了具有自主知识产权的室内外造雪设备，开发出室内外滑雪场系统、真冰溜冰场系统、真雪飘雪系统、全天候人工降雪、高精度的室内环境模拟控制、低温制冷及冷冻系统总成等一系列高新技术，为室内外雪场和真冰场、冰雪乐园、冰雪世界、冰雪小镇等提供一体化专业解决方案与服务。在冰雪项目中，规模、技术难度和复杂程度方面创下了多项世界第一。铭星冰雪科技有限公司天津基地，是由铭星冰雪投资建设的亚洲大型冰雪装备制造基地。该基地位于天津市静海经济开发区，占地50亩，两年内可达到年产室外造雪机1000台，飘雪机2000套，室内造雪机1000套。是铭星冰雪自主知识产权的集中体现，是铭星冰雪面对冬奥机遇的重大战略部署。

1 研究意义

人工造雪是冬季旅游的基础。如果不进行人工造雪的雪量补充，天然降雪是无法满足日益增加的旅游及滑雪运动的需求的。在此项需求的推动下，造雪机应运而生。造雪机是人工造雪的核心设备，它是利用自然降雪的原理，根据自然

环境所具备的低温条件，向环境中喷洒过冷的细小水滴产生晶核，促使大水滴和环境中的水蒸汽结晶、成雪。针对“科技冬奥”对高性能造雪机的迫切需求，以人工造雪行业国家级高新技术企业铭星冰雪（北京）科技有限公司核心产品研制中亟待破解的技术难题为对象，以高效成雪过程精准分析、关键部件及整机协同设计、系统高效匹配与调控为主线，突破造雪机喷嘴、核子器等部件及整机研发的共性关键技术，成功研制成雪率高、成雪时间短、使用寿命长的新型造雪机产品，完成新型高效智能造雪机及控制系统的典型示范，为大幅提升我国大型造雪装备的自主研发能力做出重大贡献。

2 研究内容

2.1 技术原理

人工造雪时，所谓的成核剂器制造水和压缩空气的混合物，在施布过程中，混合物在大气环境下形成雪核（晶核）。水在通过造雪机喷嘴时被雾化成微小液滴，它将与核素结合。接着，在降落到地面上的过程中，它们冻结成雪晶。不同造雪机都将模拟这一过程：炮式造雪机通过风机，枪式造雪机则利用高达10米的自然落差。就像自然降雪一样，在人工造雪时，空气温度和空气湿度都必须满足一定的要求。在造雪中称为湿球温度，即温度和相对湿度的条件。所以，湿球温度要始终低于传输外部温度。空气越湿，它吸收的水蒸气就越少。同时，还需要更低的温度，使得小液滴可以形成雪核。

目前，市场上的人工造雪机是利用雪花降落的原理，将水和空气混合在适宜的条件下制造出雪花而用于各种未能下雪又需要雪的地方。将水注入一个专用喷嘴或喷枪，在那里接触到高压空气，高压空气将水流分割成微小的粒子并喷入寒冷的外部空气中，在落到地面以前这些，小水滴凝固成冰晶，也就是人们看到的雪花。

造雪机成雪全过程中水体雾化、晶核发育以及雪晶生长受造雪机结构、环境条件、运行参数等因素的综合影响，且涉及复杂的流动、传热及相变等现象。因此，研究成雪全过程热流特性高精度仿真方法，开展造雪机流动特性及传热特性分析，进而掌握造雪机内外因作用复杂机制是研制新型高效造雪机的关键。

铭星冰雪科技通过自主创新，开展造雪机系统试验，测量温度、湿度、风速、当地大气压力等环境参数，及高压泵的压力与流量、轴流风机的风量、造雪机的造雪量等参数，建立造雪机系统性能与环境耦合作用的数据库；研究典型运行条件下造雪机自学习控制方法，通过监测、评估、调节和校正的迭代循环，在自我学习中不断完善控制策略，开发全天候自适应的造雪机系统智能控制技术，研制具有自主知识产权的人工造雪控制平台，实现造雪机系统“环境参数-反馈信号-高效造雪”的快速匹配和智能调控。

铭星冰雪科技通过喷嘴和核子器的协同设计，开发高环境温度下高成雪率造雪机，并进行部件及整机的可靠性分析；考虑配套设备与控制设备的特性，采用已建立的造雪机系统设计优化平台，进行新型造雪机系统全局优化与运行参数的优化匹配；采用全天候自适应的造雪机系统智能控制技术，研制新型高效造雪设备：室外造雪机、室内造雪机及飘雪机。实现在不同的地域及气候条件下，温度0℃、湿度50%的常态出雪。

2.2 技术水平及产品参数

铭星冰雪科技中国内最早专注于冰雪技术研发的企业，一直专注从事冰雪设备的创新；拥有业内最顶级的产品技术研发团队；打被行业技术的国际感垒，创造多个国内第一；投资8000万建造现代化天津工；拥有完整设备生产线，规模化生产三大实验室，测试质检，保质保编。

铭星冰雪是国内唯一一家提供一体化规划设计、项目施工等服务的专业企业拥有超30人的专业设计团队，包括海归背景设计师；团队成功为数十个大型冰雪项目主题包装，实战经验丰富；根据客户需求量身定制，规划设计时充分考虑后期落地；专业化服务，流程化协作，保质保量。超过15人的专业机电系统设计团队，实战经验丰富；拥有自主知识产权和核心降雪技术专利的“室内分布式造雷系统”，在国内外诸多大型雪场已成功应用；充分考量系统每一细节，提前预备后续阶段；各系统兼容性强，规划合理，衔接对口。

资深专业团队，实战经验丰富；国内首家成功研发并应用了“室内滑雪场专用工艺保温系统”；“制冷造雪+工艺保温一体化解决方案”已在重庆融创雪世界等项目成功实施，为项目节约成本、提高效率和项目管理质量等方面创造价值。造雪设备规划设计技术含量高、专业性强，是项目成功最关键的因素之一。

暴雪ESB-A8室内造雪机是铭星冰雪自主研发制造的高科技室内造雪设备，设计研发理念先进，专门采用特殊材质精心打造内外部结构，机身体积小。仅为进口造雪机七分之一重量，即装即用。暴雪ESB-A8室内造雪机安装简单，即装即用，大幅减少了对场馆钢结构的要求。设备稳定，可持续造雪造雪量大，雪质为干雪、湿雪可调，媲美天然雪，在多个场馆受到国家级专业运动员和教练员的好评。

暴雪ESB-A8造雪功能强大，适用于零下温度的任何环境，且兼容性极佳；出雪量大、雪质优，可以替代天然降雪。在保证造雪效果的情况下，将能耗控制在最低，节约环保，调试维护方便，故障率几乎为零，造雪技术遥遥领先国际水平，为用户提供高品质冰雪体验。

2.3 专业服务与市场应用

铭星冰雪科技已在冰雪领域构筑了全产业服务链。目前，已开发出室内外滑雪场系统、真冰溜冰场系统、真雪飘雪系统、全天候人工降雪、高精度的室内环境模拟控制、低温制冷及冷冻系统总成等一系列高新技术，为室内外雪场和真冰场、冰雪乐园、冰雪世界、冰雪小镇等提供一体化专业解决方案与服务。在室内造雪技术和装备领域的市场占有率高达85%以上，完成了超过200多个海内外冰雪项目。其中，多个项目的规模、技术难度和复杂程度方面创下了多项世界第一。

铭星冰雪科技涵盖多个冰雪小镇、50多个冰面系统、50多个室外滑雪场、100多个室内冰雪世界以及多个国家级冰雪实验室，并在全国设立多家分公司。即将开业天津工厂，更将成为促进中国乃至世界冰雪体育快速发展的重大力量。

2.4 国内市场代替水平

据不完全统计，截至2019年6月，全球已建成并运营的室内滑雪场约有90家；其中，国内室内滑雪场有31家，约占全球市场份额1/3。铭星冰雪科技作为国内冰雪行业的龙头企业，在室内造雪技术和装备领域的市场占有率高达85%以上，完成了众多大型室内冰雪项目。包括荣获吉尼斯世界纪录“最大的室内滑雪设施”认证的哈尔滨融创雪世界、全球第二大和第三大的成都融创雪世界及广州融创雪世界、备战2022冬奥而建的吉林北山国家越野滑雪训练基地、国家级首批运动休闲特色小镇—重庆际华园室内滑雪馆、贵州首家室内滑雪馆—关岭奇缘谷冰雪小镇室内滑雪场、贵州荔波冰雪水世界室内滑雪场、重庆武隆仙女山室内滑雪场、石家庄西部长青室内滑雪场、洛阳伏牛山室内滑雪场、邯郸四季室内滑雪场、广西忻城冰河世纪室内滑雪场以及即将开业的重庆融创雪世界等项目。

3 研究结论

人工造雪机设备的发展是建立在滑雪场冬季运营市场发展的需要基础上的，也是开展室内冬季运动项目的重要保证。铭星冰雪科技的人工造雪设备适用于任何环境，且兼容性极佳；出雪量大、雪质优，可以替代自然降雪。在保证造雪效果的情况下，将能耗控制在最低，节约环保，调试维护方便，故障率几乎为零。铭星冰雪科技接轨国际自主研发环境，深化冰雪装备制造业的提质升级，人工造雪技术遥遥领先国际水平，为用户提供高品质冰雪体验，提高了人工冰雪装备的国产化比重，是我国人工造雪领域自主创新的代表，是促进中国乃至世界冰雪体育产业快速发展的重要力量。