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国家速滑馆 | “冰丝带”全球首个采用二氧化碳制冷的速滑场馆

作者:admin来源:暖通制冷空调在线上传时间:2020-07-13

内容摘要:建成后,国家速滑馆将是全球首个采用二氧化碳跨临界制冷的冬奥大道速滑场馆,也是目前中国最大的二氧化碳跨临界制冷系统。事实上,国家速滑馆已成为未来同类项目的标杆...


       北京2022冬奥会标志性场馆——国家速滑馆“冰丝带”,在冬奥会期间承担速度滑冰项目的比赛和训练;冬奥会后,该馆将向公众开放,成为能够举办滑冰、冰球和冰壶等赛事及大众冰上活动的多功能场馆。“冰丝带”超过12000平方米冰面制作,一直是公众感兴趣的问题。日前,中粮集团华商国际工程有限公司工业设计研究院院长王斌表示,包括国家速滑馆在内的几个北京冬奥会场馆,将采用二氧化碳跨临界直接制冷方式制冰。
 

 
       “建成后,国家速滑馆将是全球首个采用二氧化碳跨临界制冷的冬奥大道速滑场馆,也是目前中国最大的二氧化碳跨临界制冷系统。事实上,国家速滑馆已成为未来同类项目的标杆,在国家速滑馆确定采用二氧化碳跨临界制冷系统后,大多数的北京冬奥会其他场馆的冰场都采用这一系统。”王斌说。
 

       作为这套制冷系统的设计团队负责人,王斌说,根据北京冬奥组委可持续性工作的总体要求,秉承“绿色办奥”理念,此次所有冬奥会场馆都严格按照绿色建筑标准进行建设。国家速滑馆的建设使用了大量的绿色技术,如核心的制冷制冰系统,不仅制冷剂体现了绿色环保理念,整个制冷系统也体现了绿色节能要求,将在长期运行中实现低能耗。
 

 
       据了解,在设计国家速滑馆制冷系统之前,设计团队梳理了从1988年加拿大卡尔加里冬奥会到2018年韩国平昌冬奥会之间8届冬奥会速滑馆所采用的制冷剂一半为氨,一半为氟利昂;制冷方案除了1988年卡尔加里采用氨直接蒸发系统,其余的项目几乎都通过二次换热,采用乙二醇或盐水作为载冷剂。
 

       国家速滑馆选择制冷剂经过了一个非常漫长的过程,从2017年底开始,经过将近18个月的比选,研究了历届冬奥会的速滑馆制冷系统,对比了目前常见的各种不同的制冷剂,最终确定采用二氧化碳跨临界直接制冷方式。
 

       在冬奥场馆使用二氧化碳跨临界直接制冷方式有什么好处?王斌认为此举主要是基于几点考虑。
 

       首要的考虑当然是绿色办奥的理念,二氧化碳是天然工质,环境友好,其臭氧消耗潜值(ODP)为零,全球变暖潜值(GWP)为1。相比之下目前常用的氟利昂类制冷剂如R404A的GWP值为3850,R448A的GWP值为1273,R134A的GWP值为1300。因此,采用二氧化碳制冷剂很大程度提升了“冰丝带”项目的绿色品质。
 

 
       其次,从冰面质量的角度进行了考虑,速滑馆的业主对冰面质量提出了很高的要求,而二氧化碳会比乙二醇系统对冰面质量的把控更有优势。经模拟分析,采用二氧化碳制冷,冰表面温差不超过0.26摄氏度,对比常规乙二醇载冷系统的1.5至2摄氏度的温差,二氧化碳制冷的冰面整体效果更好。而且采用二氧化碳制冷系统后,其制冷工质输送泵的功率也仅有采用乙二醇载冷系统输送泵功率的十分之一左右,极大的节约了能源。
 

       此外,考虑到二氧化碳系统未来的长期运行能耗优势,采用直冷系统,避免载冷剂系统的二次换热,系统蒸发温度高,系统能效提高。
 

       虽然采用二氧化碳跨临界系统使投资增加,但二氧化碳系统的综合COP(能效比Coefficient Of Performance)相比较传统系统更高效,而且制冷过程中产生大量高品质余热通过冷热联供一体化设计可进行回收利用,用于场馆的热水、浇冰、除湿等场景,国家速滑馆项目经过了大量的数据对比和理论模拟,相比较传统氟利昂/乙二醇系统,现有二氧化碳系统可以有30%以上的能效提升。项目前期建设增加的投资在未来的运行中很快会从能耗的减少中得到补偿。
 

       王斌介绍,目前国家速滑馆的制冷系统设计工作已经基本完成,整个场馆的主体结构也已经基本完成,制冷系统也会在2020年年底前完成。


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