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1、 室内冰雪场馆制冷造雪系统设计与发展孙天慧 华商国际工程有限公司后冬奥时代冰雪现状历程规范编制技术及行业领域冬奥相关项目室内冰雪项目010203关于华商国际制冷造雪设计与发展制冷系统的发展造雪系统的发展现状问题未来展望01关于华商国际历程规范编制技术及行业领域5成立于1954年更名为商业部设计院隶属于央企华孚集团1994隶属于央企中粮集团华商国际工程有限公司关于华商国际 历程 华商国际工程有限公司(国内贸易工程设计研究院)创建于1954年,原名商业部设计院,是国家甲级工程勘察设计单位,具有建筑工程、商物粮全行业(含食品冷冻冷藏、冷藏库、屠宰与农副产品加工、成品油储运、批发
2、市场与物流中心)等甲级工程设计资质,并具有工程总承包、建设监理、工程咨询等甲级资质,拥有独立的对外经营权。优秀的设计团队:设计院由400多位设计师组成 2位国家级设计大师 180多位各专业注册工程师 200多位具有中高级技术职称的工程技术人员 40多位专业从事冷冻冷藏设计和研究的制冷工程师 近20位专业从事冰雪及特种制冷的工程师及总工团队关于华商国际 历程 作为商业制冷行业领先的全国性设计院,我院承担了该行业大多数的工程建设国家及行业标准,目前已完成和在编规范及标准六十多项。在完善设计规范的同时,我院也在逐步制定和完善与建造相关的各类施工及验收规范,这些规范的制定对规范行业建设市场行为、确保工
3、程质量和安全、促进建设工程技术进步、提高建设工程经济都具有重要的意义。国内第一本、我公司主编室内冰雪设计相关的室内冰雪场馆保温及制冷系统设计规程已于2021年9月1日正式发行。目前已编制完成的工程建设国家标准:冷库设计标准 冷库施工及验收标准 气调冷藏库设计规范 室外装配冷库设计规范 牛羊屠宰与分割车间设计标准 禽类屠宰与分割车间设计标准。华商国际 编撰的规范氨二氧化碳氟利昂一流的制冷技术冷链物流行业的领导者冰场食品加工雪馆华商国际 技术专长与行业领域02后冬奥时代冰雪现状冬奥相关项目室内冰雪项目我们承担了冬奥会五个重要赛事的工艺设计十几项国内大、中型室内雪场的工艺设计冰雪场馆设计项目分布图国
4、家雪车雪橇道中心 项目名称:国家雪车雪橇道中心 主要功能:北京2022年冬奥会及冬残奥会所有雪车、钢架雪车、雪橇项目的比赛。项目特点:主赛道全长约1960米,赛道最大高差为121米。亚洲唯一一个具备回旋弯赛道。各方评价与冬奥成绩:国家雪车雪橇中心共计产生10块金牌。被称做“世界上最好的场馆”,中国实现钢架雪车项目奖牌零的突破,获得男子钢架雪车铜牌。后冬奥时代:延庆奥林匹克园区:高山滑雪中心、雪车雪橇中心、冬奥村 实现由赛区向景区转化,首批国家级滑雪旅游度假地 3月10日全国雪车锦标赛开赛。20232024赛季将举办世界杯的国际赛事冬奥项目 项目名称:国家速滑馆,也被称为“冰丝带”主要功能:承担
5、速度滑冰项目(Speed Skating)的比赛和训练。项目特点:全世界唯一一个采用二氧化碳跨临界直接膨胀供冷系统的速滑大道,也是全世界冰面最大的二氧化碳跨临界系统;近零能耗,每年节约200万度电 各方评价与冬奥成绩:国家速滑馆共计产生14块金牌,13次打破奥运会记录,1次打破世界记录。被称作:”最快的冰“,“完美的冰”,“最棒的体育馆”中国实现男子速度滑冰金牌零的突破,并且打破奥运记录一次。后冬奥时代:面向公众开放 集合体育赛事、群众健身、文化休闲、展览展示、社会公益多种功能 20222023赛季全国速度滑冰青年锦标赛4月5日开幕冬奥项目国家速滑馆冰丝带 项目名称:国家高山滑雪中心(皇冠上的
6、运动)主要功能:共设7条雪道,总长度约为21千米,最大垂直落差约900米,冬奥会期间将举行滑降、超级大回转、大回转、回转等项目的比赛。项目特点:国家高山滑雪中心海拔高、落差大、建设难度极高,是我国首个也是目前唯一一个符合冬奥会标准的高山滑雪比赛场地。各方评价与冬奥成绩:国家高山滑雪中心共计产生11块金牌。被称作“运动员的天堂”,“公平的赛道”后冬奥时代:做为延庆奥林匹克园区一部分,可举办高山滑雪赛事,为专业滑雪队提供训练场地,并向滑雪技能高级别大众爱好者开放;非雪季时期作为山地观光和户外运动场所,可以进行山地探险活动,包括山地越野跑、自行车、滑索、攀岩等多种方式 将举办世界杯的国际赛事冬奥项目
7、国家高山滑雪中心 项目名称:首钢大跳台 主要功能:在北京冬奥会期间承接自由式滑雪和单板滑雪大跳台项目的比赛。项目特点:世界上第一个永久性保留和使用的滑雪大跳台场地 可持续性发展、智能化造雪系统 各方评价与冬奥成绩:冬奥会首钢大跳台共计产生4块金牌 中国摘取冬奥历史上首枚女子大跳台金牌 中国实现男子大跳台金牌零的突破 后冬奥时代:首钢园成为集工业文化、旅游娱乐于一体的工业旅游“打卡地”首钢科幻产业集聚区,2023年春节接待达20.6万人次 服贸会、中国科幻大会等256家企业入驻,注册资本总额近400亿元冬奥项目国家高山滑雪中心广州融创雪世界项目名称:广州融创热雪奇迹滑雪场主要功能:包含滑雪、滑冰
8、,雪橇道、冰湖等综合性冰雪场馆建设规模:建筑高度99.95米,建筑占地面积约7.5万平方米,冷区面积约 5.7万平方米,可同时容纳3000名滑雪或娱雪者。项目特点:全世界第二大室内雪场,室内空间容积约170万立方米;有单板练习道、双板练习道,初级道、中高级道和高级道等五条不同难度的雪道;拥有全世界最长的初级滑道;国内首创交叉滑雪道。后冬奥时代:超百万次游客,滑雪教学累计近30万人次 滑雪水平普遍明显提高 近3亿的营业额 疫情下2022年滑雪教学人数上涨了10%室内冰雪场馆项目上海临港冰雪之星项目名称:上海临港冰雪之星工艺设计时间:2018年2021年主要功能:集体育运动、参观游览、娱乐、休闲、
9、住宿及购物于一体的一流综合休闲娱乐项目。建设规模:总建筑面积30万平米,雪场8万平米。项目特点:可从酒店直接进出滑雪场全国首家全年无休人工制冷的冰酒店北欧特色的ICE BAR 后冬奥时代:预期成为全球规模最大、最高端的室内滑雪胜地 上海旅游观光新地标之一 预计于2023年底开业室内冰雪场馆项目03制冷造雪设计与发展制冷造雪系统的发展现状问题未来展望室内冰雪场馆的发展室内冰雪场馆的发展室内冰雪场馆设计建造的进化过程制冷造雪系统的发展项目名称:广州万达茂(融创城)娱雪乐园主要功能:包含滑雪、滑冰,雪橇道、冰湖等综合性冰雪场馆建设规模:建筑高度99.95米,建筑占地面积约7.5万平方米,冷区面积约
10、5.7万平方米,可同时容纳3000名滑雪或娱雪者。项目特点:全世界第二大室内雪场,室内空间容积约170万立方米;高差99.5米,系统水容量近800吨,最长水系统管线约1公里;第四代室内滑雪场,先进的真雪造雪技术;有单板练习道、双板练习道,初级道、中高级道和高级道等五条不同难度的雪道;拥有全世界最长的初级滑道;国内首创交叉滑雪道。典型室内冰雪场馆数据总结广州融创雪世界:2015年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂约5700066R22乙二醇冷机容量(kW)冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)8100142带冷源型带冷源型25技术特点技术特点全世界第二大雪场,百米高度,全世界第二
11、大雪场,百米高度,部分回收热用于融霜等。部分回收热用于融霜等。项目名称:昆明融创雪世界建设规模:建筑面积约3万平方米,冷区面积约2.1万平方米项目特点:相当于约4.2个标准足球场大小西部地区已建成最大的城市单体室内滑雪场昆明融创雪世界:2017年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂2400012R507A乙二醇冷机容量(kW)冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)4000167带冷源型带冷源型11技术特点技术特点部分回收热用于雪场融霜,架空取消热盘管部分回收热用于雪场融霜,架空取消热盘管典型室内冰雪场馆数据总结项目名称:长沙大王山冰雪世界项目主要功能:以阿尔卑斯山为主题,包含不同
12、级别的雪道、两座阿尔卑斯小镇,可同时满足冰雪运动、休闲娱乐及观光度假的全客群需求。建设规模:建筑面积约 8 万平方米,雪场面积约2.7万平方米。项目特点:世界唯一悬浮于百米深坑之上的冰雪游乐项目,复绿工程;被探索频道 Discovery 列为“不可能完成项目”拍成五集冰雪记录片深坑筑梦;采用氨R717做为制冷剂,采用二次泵供液系统。长沙大王山雪世界:2018年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂2700016氨R717乙二醇冷机容量(kW)冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)3682136带冷源型带冷源型15技术特点技术特点全世界唯一悬浮百米深坑雪场,氨制冷剂,全世界唯一悬浮百
13、米深坑雪场,氨制冷剂,回收热用于雪场回收热用于雪场+水乐园,二次泵系统。水乐园,二次泵系统。典型室内冰雪场馆数据总结项目名称:徐州万科翡翠之光滑雪馆建设规模:项目建筑面积约 10 万平方米,雪场面积约 7000平方米。项目特点:采用环保冷媒二氧化碳化为载冷剂,降低能耗。局部取消管沟,明装便于检修维护。徐州万科滑雪馆:2019年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂700022.5R507ACO2冷机容量(kW)冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)1080154无冷源型无冷源型可移动可移动造雪机造雪机4技术特点技术特点CO2载冷系统载冷系统+回收热用于雪场回收热用于雪场+明装管沟,
14、运维方便明装管沟,运维方便典型室内冰雪场馆数据总结项目名称:上海临港冰雪之星主要功能:集体育运动、参观游览、娱乐、休闲、住宿及购物于一体的一流综合休闲娱乐项目。建设规模:总建筑面积30万平米,雪场建筑面积8万平米。项目特点:可从酒店直接进出滑雪场全国首家全年无休人工制冷的冰酒店北欧特色的ICE BAR奥林匹克标准的雪道设施多项刺激惊险的游乐设施上海旅游观光新地标之一预期成为全球规模最大、最高端的室内滑雪胜地上海临港之星冰雪世界:2020年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂5700058.9R507A乙二醇冷机容量(kW)冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)8400147带冷源
15、型带冷源型+移动式移动式33技术特点技术特点CO2跨临界冰场跨临界冰场+光伏发电光伏发电+冰蓄冷冰蓄冷+回收热用于雪场与水乐园回收热用于雪场与水乐园+融雪水再利用融雪水再利用典型室内冰雪场馆数据总结项目名称:南京仁恒室内滑雪馆建设规模:项目建筑面积约22.8万平方米,雪场面积 约3.3万平方米。项目特点:采用环保冷媒二氧化碳化为载冷剂,降低能耗;余热用于区域热水;提高了系统综合能效,以利于减碳节能。南京仁恒室内滑雪馆:2022年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂3300048R507ACO2冷机容量(kW)雪场冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)5600(含冰场)133(不含
16、冰场)无冷源型无冷源型可移动可移动造雪机造雪机18技术特点技术特点CO2载冷载冷+回收热用于(雪场回收热用于(雪场+水乐园)水乐园)典型室内冰雪场馆数据总结项目名称:长春万达室内滑雪馆建设规模:项目建筑面积约47万平方米,雪场冷区面积 约4.1万平方米。项目特点:冬季采用天然冷源降温,降低能耗;进行CFD进行风压、热压模拟;冷凝回收热用于温泉水预热;长春万达室内滑雪馆:2023年冷区面积(m2)冷区平台高差(m)制冷剂载冷剂4100085R507A乙二醇冷机容量(kW)雪场冷指标(W/m2)造雪设备形式造雪机(台)5100124无冷源型无冷源型固定固定+可移动可移动造雪机造雪机9+7=16技术
17、特点技术特点天然冷源利用天然冷源利用+CFD模拟模拟+回收热利用回收热利用典型室内冰雪场馆数据总结27投资 不同造雪机搭配使用 各项负荷合理分配能耗 冷热联供,智能控制 减少主机及输送能耗环保 环保制冷剂、载冷剂 蓄冷及热泵技术制冷造雪系统的发展28设计问题:做为高耗能建筑,缺乏相关的评价标准缺少具备相关资质的专业设计单位定施工送设计工程施工问题:对室内雪馆保温的重视程度不够室内雪馆的工程建设质量良莠不齐低价中标,工期紧张 运营问题:运营团队对制冷系统的管理水平有待于提高缺少专业的系统运维人才自动控制系统不够智慧化室内冰雪场馆的现状问题.发 展 目 标绿 色 低 碳、节能选用绿色环保制冷、载冷
18、工质采用节能手段降低建筑物能耗降低化石能源的使用提高区域能源的综合使用效率通过能源综合解决方案,可减少运营成本,提高盈利能力,降低碳排放,达到系统低碳可持续运行的理念室内冰雪场馆的未来发展30CO2节能部位节能部位CO2载冷系统载冷系统节约总能耗比例节约总能耗比例乙二醇载冷系统乙二醇载冷系统总能耗比例总能耗比例主机、冷风机、水泵等15%左右100%注:此运行费用与雪场的使用性质、运营管理情况、当地气候波动、保温情况、当地电价政策等多种因素相关,此数据仅供参考。冰雪场馆各部分耗电百分占比冰雪场馆各部分耗电百分占比压缩机部分冷凝器部分末端设备部分水泵部分乙二醇系统与CO2系统的耗能对比室内冰雪场馆
19、的未来发展某雪场制冷系统的理论对比分析乙二醇是比较常见的载冷剂,其优点:a)施工难度较小;b)工程案例较多,可参考性强。a)施工难度较小;b)工程案例较多,可参考性强。c)对运营人员要求低乙二醇载冷,其缺点:a)乙二醇有腐蚀性,系统管道易被腐蚀泄漏;b)乙二醇有弱毒性及可燃性,因监管部门掌握尺度不同,可能被认定为压力管道。c)载冷剂粘度大,导致输送水泵扬程大,系统能耗非常高;d)输送管径较大,成本高;e)载冷剂造价高;f)换热效果一般,显热换热并且供回液存在温差,导致系统蒸发温度需求更低,能效比更差;g)乙二醇一旦泄漏会导致大面积滑雪,影响较大。a)乙二醇产品良莠不齐,且有腐蚀性,系统管道易被
20、腐蚀泄漏;b)纯乙二醇有弱毒性及可燃性,因监管部门掌握尺度不同,可能被认定为压力管道或带来消防的一系列问题。c)载冷剂粘度大,导致输送水泵扬程大,系统能耗高;d)载冷剂造价高;e)显热换热的效果一般,系统蒸发温度更低,制冷系统的能效比较差;某雪场制冷系统的理论对比分析二氧化碳属于天然工质,无毒,不可燃;a)相变潜热,可以有效减小换热温差;b)对压力损失不敏感;c)低粘度,循环供液时所需泵功率小;d)汽化潜热,提高机组的能效比;e)单位容积的制冷量大,冷风机及管道设备尺寸小;f)二氧化碳价格便宜。a)二氧化碳的工作压力在-12时约24bar;b)二氧化碳换热器、管道及阀门元器件承压高,其材质和标
21、准要求高;c)对管道焊接工艺要求更高,需要专业的施工单位完成安装工作;d)设备操作人员需要有一定的专业要求。二氧化碳载冷剂特性分析项 目 技 术 目 标 说明:本分析基于全天逐时负荷在不同月份的系数下对应需求的制冷负荷,以及不同载冷系统因蒸发温度而导致的不同COP分析而得,月份系数为估值。某雪场制冷系统的理论对比分析能源方案制冷剂载冷剂冷能耗(万元)造价(万元)碳排放(吨)二氧化碳载冷R507A二氧化碳938.76199.457072.2乙二醇载冷R507A40%体积浓度乙二醇1108.25767.058349.6对比分析169.5432.41277.3二氧化碳载冷系统相比乙二醇载冷系统,每年
22、减少运营费用约169.5万元,减少碳排放约1277.3吨,建设成本增加约432.4万元,预计2.6年回收增加的投资成本(以上对比基本基于同等档次,但设备价格确有不确定性因素,仅供参考)。某雪场制冷系统的理论对比分析*乙二醇系统与CO2系统的各项对比对比分项CO2载冷系统乙二醇载冷系统备 注环保性优一般CO2可从大自然获取动力粘度(mPa.S)0.11315.74乙二醇输送阻力较大汽化潜热(kJ/K.kg)263.60CO2有相变换热,乙二醇为显热换热供回水管径约1/31CO2管材较省单台冷风机换热面积约1/21CO2设备较小载冷剂价格低高CO2价格低某雪场制冷系统的理论对比分析36乙二醇载冷与
23、CO2载冷的各项对比对比分项CO2载冷系统乙二醇载冷系统备 注蒸发温度()比乙二醇低23-18-20蒸发温度每提高1主机节能大概23%对管道腐蚀性略低略高乙二醇可选择抑制性并添加缓蚀剂设计压力40bar左右CO2载冷管道为压力管道设备为压力容器1620bar左右与常规空调类似受相关部门监管主要设备的品牌属于小众设备,可选择性少,价格高普通乙二醇冷水机组可选择性非常多价格透明CO2系统的运维人员需经过专业的培训泄漏的安全性有一定的风险液体泄漏无大影响CO2系统需要设置泄漏报警及相应的应急措施施工难度较大较小后期运维难度高低运维人员需要专业培训对CO2系统有一定的基础某雪场制冷系统的理论对比分析.
24、打造打造绿色、低碳绿色、低碳滑雪场滑雪场.传承传承绿色奥运绿色奥运理念理念室内冰雪场馆的未来发展某雪场制冷系统的对比分析智慧冰雪场馆的可以分为两大部分:作业管理智慧化:产品研发、设计、生产制造、销售、售后运维相关的智能制造、智能运营部分。例如德国西门子提出的“产品数字孪生”、“生产工艺流程数字孪生”和“设备数字孪生”,三个层面高度集成为统一的数据模型;园区管理智慧化:服务于作业管理的园区设备运行、消防、安防、环境、人员、车辆等管理系统。室内冰雪场馆的未来发展:智慧冰雪场馆数字产业融合数字基础设施以电子巡更、周界防范设计为主的设备厂家安防厂商以电气仪表、电力监控设计为主的设备厂家电气厂商以视频监
25、控设计为主的设备厂家监控厂商以网络设备、软件开发为主的设备厂家网络厂商集成商多为子系统厂商转型数据收集分析园区态势展示监控系统展示传统管理平台仅作 数据展示无法深入设备层管理结合 BIM技术 的数字孪生平台可实现 运行数据采集分析、设备自寻优运行缺少高水平集成商“智慧化”不”智慧”室内冰雪场馆智慧化解决方案某雪场制冷系统的对比分析室内冰雪场馆智慧化解决方案一站式智慧化设计从设计阶段介入,从源头进行智能化设计布局,加上全周期BIM设计,进而搭建基于BIM技术的一站式数字孪生智慧化解决方案全面应用BIM技术设计、施工、运维中,全面应用BIM技术,使BIM模型作为数字孪生载体,集成了各个阶段的信息。
26、系统高度集成化搭建系统高度集成化的运维平台,借助平台枢纽作用,打通数据链条,实现跨系统的智慧化运行IOT物联网平台某雪场制冷系统的对比分析室内冰雪场馆智慧化解决方案通过智慧园区、智慧冰雪场馆体系的建设,我们将“数字中国”的口号走深向实,落在实际的业务和管理之中,为业主和行业赋能,打通各个环节的数据网络,畅通行业数据资源大循环。建设冰雪场馆领域国家数据资源库消除运营人员作业水平的差异性降低园区运营成本直观了解园区运营情况,打破技术壁垒孪生平台模型可视、数据可视、问题可视 业主搭建区域运营数据平台预测供需量和产业金融等数据以数据为基础,增强企业的核心竞争力 行业冰雪场馆网络大数据智慧冰雪场馆价值数字产业融合 谢谢各位的聆听 华商国际工程有限公司 (国内贸易工程设计研究院)孙天慧