室內冰雪場館制冷造雪系統設計與發展.pdf

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1、 室內冰雪場館制冷造雪系統設計與發展孫天慧 華商國際工程有限公司后冬奧時代冰雪現狀歷程規范編制技術及行業領域冬奧相關項目室內冰雪項目010203關于華商國際制冷造雪設計與發展制冷系統的發展造雪系統的發展現狀問題未來展望01關于華商國際歷程規范編制技術及行業領域195419712015成立于1954年更名為商業部設計院隸屬于央企華孚集團1994隸屬于央企中糧集團華商國際工程有限公司關于華商國際 歷程 華商國際工程有限公司（國內貿易工程設計研究院）創建于1954年，原名商業部設計院，是國家甲級工程勘察設計單位，具有建筑工程、商物糧全行業（含食品冷凍冷藏、冷藏庫、屠宰與農副產品加工、成品油儲運、批發

2、市場與物流中心）等甲級工程設計資質，并具有工程總承包、建設監理、工程咨詢等甲級資質，擁有獨立的對外經營權。優秀的設計團隊：設計院由400多位設計師組成 2位國家級設計大師 180多位各專業注冊工程師 200多位具有中高級技術職稱的工程技術人員 40多位專業從事冷凍冷藏設計和研究的制冷工程師 近20位專業從事冰雪及特種制冷的工程師及總工團隊關于華商國際 歷程 作為商業制冷行業領先的全國性設計院，我院承擔了該行業大多數的工程建設國家及行業標準，目前已完成和在編規范及標準六十多項。在完善設計規范的同時，我院也在逐步制定和完善與建造相關的各類施工及驗收規范，這些規范的制定對規范行業建設市場行為、確保工

3、程質量和安全、促進建設工程技術進步、提高建設工程經濟都具有重要的意義。國內第一本、我公司主編室內冰雪設計相關的室內冰雪場館保溫及制冷系統設計規程已于2021年9月1日正式發行。目前已編制完成的工程建設國家標準:冷庫設計標準 冷庫施工及驗收標準 氣調冷藏庫設計規范 室外裝配冷庫設計規范 牛羊屠宰與分割車間設計標準 禽類屠宰與分割車間設計標準。華商國際 編撰的規范氨二氧化碳氟利昂一流的制冷技術冷鏈物流行業的領導者冰場食品加工雪館華商國際 技術專長與行業領域02后冬奧時代冰雪現狀冬奧相關項目室內冰雪項目我們承擔了冬奧會五個重要賽事的工藝設計十幾項國內大、中型室內雪場的工藝設計冰雪場館設計項目分布圖國

4、家雪車雪橇道中心 項目名稱：國家雪車雪橇道中心 主要功能：北京2022年冬奧會及冬殘奧會所有雪車、鋼架雪車、雪橇項目的比賽。項目特點：主賽道全長約1960米，賽道最大高差為121米。亞洲唯一一個具備回旋彎賽道。各方評價與冬奧成績：國家雪車雪橇中心共計產生10塊金牌。被稱做“世界上最好的場館”，中國實現鋼架雪車項目獎牌零的突破，獲得男子鋼架雪車銅牌。后冬奧時代：延慶奧林匹克園區：高山滑雪中心、雪車雪橇中心、冬奧村 實現由賽區向景區轉化，首批國家級滑雪旅游度假地 3月10日全國雪車錦標賽開賽。20232024賽季將舉辦世界杯的國際賽事冬奧項目 項目名稱：國家速滑館，也被稱為“冰絲帶”主要功能：承擔

5、速度滑冰項目（Speed Skating）的比賽和訓練。項目特點：全世界唯一一個采用二氧化碳跨臨界直接膨脹供冷系統的速滑大道，也是全世界冰面最大的二氧化碳跨臨界系統；近零能耗，每年節約200萬度電 各方評價與冬奧成績：國家速滑館共計產生14塊金牌，13次打破奧運會記錄，1次打破世界記錄。被稱作：”最快的冰“，“完美的冰”，“最棒的體育館”中國實現男子速度滑冰金牌零的突破，并且打破奧運記錄一次。后冬奧時代：面向公眾開放 集合體育賽事、群眾健身、文化休閑、展覽展示、社會公益多種功能 20222023賽季全國速度滑冰青年錦標賽4月5日開幕冬奧項目國家速滑館冰絲帶 項目名稱：國家高山滑雪中心（皇冠上的

6、運動）主要功能：共設7條雪道，總長度約為21千米，最大垂直落差約900米，冬奧會期間將舉行滑降、超級大回轉、大回轉、回轉等項目的比賽。項目特點：國家高山滑雪中心海拔高、落差大、建設難度極高，是我國首個也是目前唯一一個符合冬奧會標準的高山滑雪比賽場地。各方評價與冬奧成績：國家高山滑雪中心共計產生11塊金牌。被稱作“運動員的天堂”，“公平的賽道”后冬奧時代：做為延慶奧林匹克園區一部分，可舉辦高山滑雪賽事，為專業滑雪隊提供訓練場地，并向滑雪技能高級別大眾愛好者開放；非雪季時期作為山地觀光和戶外運動場所，可以進行山地探險活動，包括山地越野跑、自行車、滑索、攀巖等多種方式 將舉辦世界杯的國際賽事冬奧項目

7、國家高山滑雪中心 項目名稱：首鋼大跳臺 主要功能：在北京冬奧會期間承接自由式滑雪和單板滑雪大跳臺項目的比賽。項目特點：世界上第一個永久性保留和使用的滑雪大跳臺場地 可持續性發展、智能化造雪系統 各方評價與冬奧成績：冬奧會首鋼大跳臺共計產生4塊金牌 中國摘取冬奧歷史上首枚女子大跳臺金牌 中國實現男子大跳臺金牌零的突破 后冬奧時代：首鋼園成為集工業文化、旅游娛樂于一體的工業旅游“打卡地”首鋼科幻產業集聚區，2023年春節接待達20.6萬人次 服貿會、中國科幻大會等256家企業入駐，注冊資本總額近400億元冬奧項目國家高山滑雪中心廣州融創雪世界項目名稱：廣州融創熱雪奇跡滑雪場主要功能：包含滑雪、滑冰

8、，雪橇道、冰湖等綜合性冰雪場館建設規模：建筑高度99.95米，建筑占地面積約7.5萬平方米，冷區面積約 5.7萬平方米，可同時容納3000名滑雪或娛雪者。項目特點：全世界第二大室內雪場，室內空間容積約170萬立方米；有單板練習道、雙板練習道，初級道、中高級道和高級道等五條不同難度的雪道；擁有全世界最長的初級滑道；國內首創交叉滑雪道。后冬奧時代：超百萬次游客，滑雪教學累計近30萬人次 滑雪水平普遍明顯提高 近3億的營業額 疫情下2022年滑雪教學人數上漲了10%室內冰雪場館項目上海臨港冰雪之星項目名稱：上海臨港冰雪之星工藝設計時間：2018年2021年主要功能：集體育運動、參觀游覽、娛樂、休閑、

9、住宿及購物于一體的一流綜合休閑娛樂項目。建設規模：總建筑面積30萬平米，雪場8萬平米。項目特點：可從酒店直接進出滑雪場全國首家全年無休人工制冷的冰酒店北歐特色的ICE BAR 后冬奧時代：預期成為全球規模最大、最高端的室內滑雪勝地 上海旅游觀光新地標之一 預計于2023年底開業室內冰雪場館項目03制冷造雪設計與發展制冷造雪系統的發展現狀問題未來展望室內冰雪場館的發展室內冰雪場館的發展室內冰雪場館設計建造的進化過程制冷造雪系統的發展項目名稱：廣州萬達茂（融創城）娛雪樂園主要功能：包含滑雪、滑冰，雪橇道、冰湖等綜合性冰雪場館建設規模：建筑高度99.95米，建筑占地面積約7.5萬平方米，冷區面積約

10、5.7萬平方米，可同時容納3000名滑雪或娛雪者。項目特點：全世界第二大室內雪場，室內空間容積約170萬立方米；高差99.5米，系統水容量近800噸，最長水系統管線約1公里；第四代室內滑雪場，先進的真雪造雪技術；有單板練習道、雙板練習道，初級道、中高級道和高級道等五條不同難度的雪道；擁有全世界最長的初級滑道；國內首創交叉滑雪道。典型室內冰雪場館數據總結廣州融創雪世界：2015年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑約5700066R22乙二醇冷機容量（kW）冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)8100142帶冷源型帶冷源型25技術特點技術特點全世界第二大雪場，百米高度，全世界第二

11、大雪場，百米高度，部分回收熱用于融霜等。部分回收熱用于融霜等。項目名稱：昆明融創雪世界建設規模：建筑面積約3萬平方米，冷區面積約2.1萬平方米項目特點：相當于約4.2個標準足球場大小西部地區已建成最大的城市單體室內滑雪場昆明融創雪世界：2017年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑2400012R507A乙二醇冷機容量（kW）冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)4000167帶冷源型帶冷源型11技術特點技術特點部分回收熱用于雪場融霜，架空取消熱盤管部分回收熱用于雪場融霜，架空取消熱盤管典型室內冰雪場館數據總結項目名稱：長沙大王山冰雪世界項目主要功能：以阿爾卑斯山為主題，包含不同

12、級別的雪道、兩座阿爾卑斯小鎮，可同時滿足冰雪運動、休閑娛樂及觀光度假的全客群需求。建設規模：建筑面積約 8 萬平方米，雪場面積約2.7萬平方米。項目特點：世界唯一懸浮于百米深坑之上的冰雪游樂項目，復綠工程；被探索頻道 Discovery 列為“不可能完成項目”拍成五集冰雪記錄片深坑筑夢；采用氨R717做為制冷劑，采用二次泵供液系統。長沙大王山雪世界：2018年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑2700016氨R717乙二醇冷機容量（kW）冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)3682136帶冷源型帶冷源型15技術特點技術特點全世界唯一懸浮百米深坑雪場，氨制冷劑，全世界唯一懸浮百

13、米深坑雪場，氨制冷劑，回收熱用于雪場回收熱用于雪場+水樂園，二次泵系統。水樂園，二次泵系統。典型室內冰雪場館數據總結項目名稱：徐州萬科翡翠之光滑雪館建設規模：項目建筑面積約 10 萬平方米，雪場面積約 7000平方米。項目特點：采用環保冷媒二氧化碳化為載冷劑，降低能耗。局部取消管溝，明裝便于檢修維護。徐州萬科滑雪館：2019年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑700022.5R507ACO2冷機容量（kW）冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)1080154無冷源型無冷源型可移動可移動造雪機造雪機4技術特點技術特點CO2載冷系統載冷系統+回收熱用于雪場回收熱用于雪場+明裝管溝，

14、運維方便明裝管溝，運維方便典型室內冰雪場館數據總結項目名稱：上海臨港冰雪之星主要功能：集體育運動、參觀游覽、娛樂、休閑、住宿及購物于一體的一流綜合休閑娛樂項目。建設規模：總建筑面積30萬平米，雪場建筑面積8萬平米。項目特點：可從酒店直接進出滑雪場全國首家全年無休人工制冷的冰酒店北歐特色的ICE BAR奧林匹克標準的雪道設施多項刺激驚險的游樂設施上海旅游觀光新地標之一預期成為全球規模最大、最高端的室內滑雪勝地上海臨港之星冰雪世界：2020年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑5700058.9R507A乙二醇冷機容量（kW）冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)8400147帶冷源

15、型帶冷源型+移動式移動式33技術特點技術特點CO2跨臨界冰場跨臨界冰場+光伏發電光伏發電+冰蓄冷冰蓄冷+回收熱用于雪場與水樂園回收熱用于雪場與水樂園+融雪水再利用融雪水再利用典型室內冰雪場館數據總結項目名稱：南京仁恒室內滑雪館建設規模：項目建筑面積約22.8萬平方米，雪場面積 約3.3萬平方米。項目特點：采用環保冷媒二氧化碳化為載冷劑，降低能耗；余熱用于區域熱水；提高了系統綜合能效，以利于減碳節能。南京仁恒室內滑雪館：2022年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑3300048R507ACO2冷機容量（kW）雪場冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)5600（含冰場）133（不含

16、冰場）無冷源型無冷源型可移動可移動造雪機造雪機18技術特點技術特點CO2載冷載冷+回收熱用于（雪場回收熱用于（雪場+水樂園）水樂園）典型室內冰雪場館數據總結項目名稱：長春萬達室內滑雪館建設規模：項目建筑面積約47萬平方米，雪場冷區面積 約4.1萬平方米。項目特點：冬季采用天然冷源降溫，降低能耗；進行CFD進行風壓、熱壓模擬；冷凝回收熱用于溫泉水預熱；長春萬達室內滑雪館：2023年冷區面積（m2）冷區平臺高差（m）制冷劑載冷劑4100085R507A乙二醇冷機容量（kW）雪場冷指標（W/m2）造雪設備形式造雪機(臺)5100124無冷源型無冷源型固定固定+可移動可移動造雪機造雪機9+7=16技術

17、特點技術特點天然冷源利用天然冷源利用+CFD模擬模擬+回收熱利用回收熱利用典型室內冰雪場館數據總結27投資 不同造雪機搭配使用 各項負荷合理分配能耗 冷熱聯供，智能控制 減少主機及輸送能耗環保 環保制冷劑、載冷劑 蓄冷及熱泵技術制冷造雪系統的發展28設計問題：做為高耗能建筑，缺乏相關的評價標準缺少具備相關資質的專業設計單位定施工送設計工程施工問題：對室內雪館保溫的重視程度不夠室內雪館的工程建設質量良莠不齊低價中標，工期緊張 運營問題：運營團隊對制冷系統的管理水平有待于提高缺少專業的系統運維人才自動控制系統不夠智慧化室內冰雪場館的現狀問題.發 展 目 標綠 色 低 碳、節能選用綠色環保制冷、載冷

18、工質采用節能手段降低建筑物能耗降低化石能源的使用提高區域能源的綜合使用效率通過能源綜合解決方案，可減少運營成本，提高盈利能力，降低碳排放，達到系統低碳可持續運行的理念室內冰雪場館的未來發展30CO2節能部位節能部位CO2載冷系統載冷系統節約總能耗比例節約總能耗比例乙二醇載冷系統乙二醇載冷系統總能耗比例總能耗比例主機、冷風機、水泵等15%左右100%注：此運行費用與雪場的使用性質、運營管理情況、當地氣候波動、保溫情況、當地電價政策等多種因素相關，此數據僅供參考。冰雪場館各部分耗電百分占比冰雪場館各部分耗電百分占比壓縮機部分冷凝器部分末端設備部分水泵部分乙二醇系統與CO2系統的耗能對比室內冰雪場館

19、的未來發展某雪場制冷系統的理論對比分析乙二醇是比較常見的載冷劑，其優點：a)施工難度較??；b)工程案例較多，可參考性強。a)施工難度較??；b)工程案例較多，可參考性強。c)對運營人員要求低乙二醇載冷，其缺點：a)乙二醇有腐蝕性，系統管道易被腐蝕泄漏；b)乙二醇有弱毒性及可燃性，因監管部門掌握尺度不同，可能被認定為壓力管道。c)載冷劑粘度大，導致輸送水泵揚程大，系統能耗非常高；d)輸送管徑較大，成本高；e)載冷劑造價高；f)換熱效果一般，顯熱換熱并且供回液存在溫差，導致系統蒸發溫度需求更低，能效比更差；g)乙二醇一旦泄漏會導致大面積滑雪，影響較大。a)乙二醇產品良莠不齊，且有腐蝕性，系統管道易被

20、腐蝕泄漏；b)純乙二醇有弱毒性及可燃性，因監管部門掌握尺度不同，可能被認定為壓力管道或帶來消防的一系列問題。c)載冷劑粘度大，導致輸送水泵揚程大，系統能耗高；d)載冷劑造價高；e)顯熱換熱的效果一般，系統蒸發溫度更低，制冷系統的能效比較差；某雪場制冷系統的理論對比分析二氧化碳屬于天然工質，無毒，不可燃；a)相變潛熱，可以有效減小換熱溫差；b)對壓力損失不敏感；c)低粘度，循環供液時所需泵功率??；d)汽化潛熱，提高機組的能效比；e)單位容積的制冷量大，冷風機及管道設備尺寸??；f)二氧化碳價格便宜。a)二氧化碳的工作壓力在-12時約24bar；b)二氧化碳換熱器、管道及閥門元器件承壓高，其材質和標

21、準要求高；c)對管道焊接工藝要求更高，需要專業的施工單位完成安裝工作；d)設備操作人員需要有一定的專業要求。二氧化碳載冷劑特性分析項 目 技 術 目 標 說明：本分析基于全天逐時負荷在不同月份的系數下對應需求的制冷負荷，以及不同載冷系統因蒸發溫度而導致的不同COP分析而得，月份系數為估值。某雪場制冷系統的理論對比分析能源方案制冷劑載冷劑冷能耗（萬元）造價（萬元）碳排放（噸）二氧化碳載冷R507A二氧化碳938.76199.457072.2乙二醇載冷R507A40%體積濃度乙二醇1108.25767.058349.6對比分析169.5432.41277.3二氧化碳載冷系統相比乙二醇載冷系統，每年

22、減少運營費用約169.5萬元，減少碳排放約1277.3噸，建設成本增加約432.4萬元，預計2.6年回收增加的投資成本（以上對比基本基于同等檔次，但設備價格確有不確定性因素，僅供參考）。某雪場制冷系統的理論對比分析*乙二醇系統與CO2系統的各項對比對比分項CO2載冷系統乙二醇載冷系統備 注環保性優一般CO2可從大自然獲取動力粘度（mPa.S）0.11315.74乙二醇輸送阻力較大汽化潛熱（kJ/K.kg）263.60CO2有相變換熱，乙二醇為顯熱換熱供回水管徑約1/31CO2管材較省單臺冷風機換熱面積約1/21CO2設備較小載冷劑價格低高CO2價格低某雪場制冷系統的理論對比分析36乙二醇載冷與

23、CO2載冷的各項對比對比分項CO2載冷系統乙二醇載冷系統備 注蒸發溫度（）比乙二醇低23-18-20蒸發溫度每提高1主機節能大概23%對管道腐蝕性略低略高乙二醇可選擇抑制性并添加緩蝕劑設計壓力40bar左右CO2載冷管道為壓力管道設備為壓力容器1620bar左右與常規空調類似受相關部門監管主要設備的品牌屬于小眾設備，可選擇性少，價格高普通乙二醇冷水機組可選擇性非常多價格透明CO2系統的運維人員需經過專業的培訓泄漏的安全性有一定的風險液體泄漏無大影響CO2系統需要設置泄漏報警及相應的應急措施施工難度較大較小后期運維難度高低運維人員需要專業培訓對CO2系統有一定的基礎某雪場制冷系統的理論對比分析.

24、打造打造綠色、低碳綠色、低碳滑雪場滑雪場.傳承傳承綠色奧運綠色奧運理念理念室內冰雪場館的未來發展某雪場制冷系統的對比分析智慧冰雪場館的可以分為兩大部分：作業管理智慧化：產品研發、設計、生產制造、銷售、售后運維相關的智能制造、智能運營部分。例如德國西門子提出的“產品數字孿生”、“生產工藝流程數字孿生”和“設備數字孿生”，三個層面高度集成為統一的數據模型；園區管理智慧化：服務于作業管理的園區設備運行、消防、安防、環境、人員、車輛等管理系統。室內冰雪場館的未來發展：智慧冰雪場館數字產業融合數字基礎設施以電子巡更、周界防范設計為主的設備廠家安防廠商以電氣儀表、電力監控設計為主的設備廠家電氣廠商以視頻監

25、控設計為主的設備廠家監控廠商以網絡設備、軟件開發為主的設備廠家網絡廠商集成商多為子系統廠商轉型數據收集分析園區態勢展示監控系統展示傳統管理平臺僅作 數據展示無法深入設備層管理結合 BIM技術 的數字孿生平臺可實現 運行數據采集分析、設備自尋優運行缺少高水平集成商“智慧化”不”智慧”室內冰雪場館智慧化解決方案某雪場制冷系統的對比分析室內冰雪場館智慧化解決方案一站式智慧化設計從設計階段介入，從源頭進行智能化設計布局，加上全周期BIM設計，進而搭建基于BIM技術的一站式數字孿生智慧化解決方案全面應用BIM技術設計、施工、運維中，全面應用BIM技術，使BIM模型作為數字孿生載體，集成了各個階段的信息。

26、系統高度集成化搭建系統高度集成化的運維平臺，借助平臺樞紐作用，打通數據鏈條，實現跨系統的智慧化運行IOT物聯網平臺某雪場制冷系統的對比分析室內冰雪場館智慧化解決方案通過智慧園區、智慧冰雪場館體系的建設，我們將“數字中國”的口號走深向實，落在實際的業務和管理之中，為業主和行業賦能，打通各個環節的數據網絡，暢通行業數據資源大循環。建設冰雪場館領域國家數據資源庫消除運營人員作業水平的差異性降低園區運營成本直觀了解園區運營情況，打破技術壁壘孿生平臺模型可視、數據可視、問題可視 業主搭建區域運營數據平臺預測供需量和產業金融等數據以數據為基礎，增強企業的核心競爭力 行業冰雪場館網絡大數據智慧冰雪場館價值數字產業融合 謝謝各位的聆聽 華商國際工程有限公司 （國內貿易工程設計研究院）孫天慧