冰场环境营造与高效运行关键问题探讨.pdf

1、冰场环境营造与高效运行冰场环境营造与高效运行关键问题探讨关键问题探讨刘晓华刘晓华清华大学清华大学 建筑学院建筑学院2023年4月2023年年中国制冷展中国制冷展1.背背景景2.需需求求3.方方法法4.应应用用1目目 录录1.背背 景景2022年北京冬奥会为我国冰雪运动的发展带来历史性机遇年北京冬奥会为我国冰雪运动的发展带来历史性机遇22016.112022.022022.04全国冰雪场地设施建设规划（20162022年）2015年底我国滑冰场200余座，预计2022年达到650座2022.01关于以2022年北京冬奥会为契机大力发展冰雪运动的意见建设公共冰雪运动场地设施2019.03“带动三亿

2、人参与冰雪运动”统计调查报告全国居民冰雪运动参与人数为3.46亿人冰雪运动发展规划（2016-2025年）大力普及群众性冰雪运动2015.07北京冬奥会、冬残奥会成功申办2020年全国冰雪场地分布北京冬奥会、冬残奥会成功举办北京冬奥会、冬残奥会总结表彰大会 管理好运用好北京冬奥遗产管理好运用好北京冬奥遗产 继续推动冰雪运动普及发展继续推动冰雪运动普及发展2023.02北京冬奥会成功举办一周年纪念重大需求：重大需求：20222022北京冬奥会冰上场馆可持续环境营造北京冬奥会冰上场馆可持续环境营造热湿环境热湿环境冬奥项目场馆冬奥项目场馆核心保障要求核心保障要求国际冰壶联合会技术规程国际冰壶联合会技

3、术规程29条中条中14条与热湿环境相关条与热湿环境相关运行能耗运行能耗制冰、空调等能耗高制冰、空调等能耗高，300-700kWh/(年）年）11 M.Taebnia,S.Toomla,L.Lepp,J.Kurnitski,Air Distribution and Air Handling Unit Configuration Effects on Energy Performance in an Air-Heated Ice Rink Arena,Energies,12(4)(2019).风机供热照明泵其他制冰除湿46%6%9%制冰系统除湿系统空调系统2.需需 求求32.需需 求求不合理的环境

4、营造策略会导致冰场区不合理的环境营造策略会导致冰场区湿度失控湿度失控，导致，导致结霜、升华、结霜、升华、起雾、结露起雾、结露等问题等问题4结霜结露起雾升华2.需需 求求冰场热湿环境保障系统冰场热湿环境保障系统5冰面冰面座椅座椅制冰机组制冰机组冰面温度冰面温度空调机组空调机组新风新风加热处理加热处理为主为主除湿机组除湿机组新风新风除湿保障除湿保障为主为主保障冰面保障冰面温度温度顶部送风顶部送风观众席温观众席温湿度湿度冰场区域冰场区域温湿度温湿度回风回风回风回风冷媒半空间侧送半空间侧送底部送风底部送风冰场环境控制的关键问题冰场环境控制的关键问题6 高效除湿系统、制冰系统设计高效除湿系统、制冰系统设

5、计 场馆环控系统场馆环控系统整体能效整体能效提升方法提升方法系统系统空气空气 冰场不同区域冰场不同区域热湿环境保障热湿环境保障要求要求 冰区不同冰区不同空调方案空调方案的除湿需求的除湿需求 冰面制备、维持、修冰等过程冰面制备、维持、修冰等过程对制冰负荷的需求对制冰负荷的需求 冰面冰面升华升华/凝华凝华机理及不同规格冰面的具体要求机理及不同规格冰面的具体要求冰面冰面2.关关 键键冰面传热传质：冰面传热传质：浇冰、维持、修冰浇冰、维持、修冰等阶段等阶段7 维持过程：稳态传热维持过程：稳态传热 浇冰、修冰过程：动态传热浇冰、修冰过程：动态传热 浇冰：1030常温水35mm厚 修冰：4070热水0.4

6、mm厚热湿环境控制系统制冰系统对流传热传质辐射传热Q外Q内Q外Q内=稳定维持Q外Q内降温/相变相变3.1 冰冰 面面建立建立载冷剂载冷剂冰层冰层环境全尺度、环境全尺度、冰面冰面浇筑浇筑维持维持修整全过程修整全过程的的冰面传热传质理论分析方法冰面传热传质理论分析方法1.Li L.,Liu XH,et al.Build.Environ.2021,196:107779.3.1 冰冰 面面8-150153045607506121824303642温度()时间(h)制冰维持维持修冰020040060006121824303642换热量(W/)时间(h)制冰维持修冰维持-20002004000612182