上海万人体育馆、展览馆综合节能改造案列介绍15-1-12

1、上海万人体育馆、展览馆综合节能改造介绍1项目概况上海万人体育馆位于中国上海徐汇区，建成于1975年，1976年投入使用，是一座室内多功能文化体育场馆，1999年正式改建为文化体育多用场馆。此后在2004年为迎接世乒赛和NBA中国赛再度翻新。展览馆位于上海万人体育馆一侧，由上海东亚体育文化中心投入近千万元将原大型专业训练馆改建而成。展馆总面积4515平方米，层净高达12米，水、电、中央空调、网络系统等各项设施一应俱全，可承接各类中等规模展览会。 图 1上海体育馆外观图 图 1 展览馆外观图上海万人体育馆、展览馆作为上海市的重要赛事场馆、展馆，每年承接大量的赛事演出活动和展览活动，根据业主提供给我

2、们的2013年赛会纪录统计得出，上海万人体育馆从2012年12月2013年11月举办活动的天数共计116天，平均每周2次的活动天数，活动种类包含体育赛事、演唱会、招聘会及其他，在同类场馆中属于活动赛事比较频繁，使用率较高的场馆。展览馆从2012年12月2013年11月举办活动的天数共计307天，几乎全年都在使用，使用效率非常高。2空调系统概况1. 系统形式：图 3 空调水系统原理图上海万人体育馆原空调系统采用串联式的水蓄冷系统，冷冻水需要先先经过冷冻水泵进入蓄冷水池，末端用水也需要经过送水泵供给，所以在大部分的时间下是需要三套水泵同时开启：系统采用了5台冷水机组供冷，在冷冻水方面配置了2套水泵

3、，分别是冷冻水泵和送水泵，冷却水泵配置了一套水泵，水泵的配置均为一对一的配置。该系统采用两管制系统，系统中并没有设置分、集水器，而是通过3跟供水干管直接向末端供冷/热，其中2根干管供给体育馆，一根干管供给展览馆，且展览馆干管上安装了电磁开关阀，在系统不运行时自动关闭。系统的冬、夏季的切换是通过设置在干管的季节转换阀完成的。蓄冷池为一开放回路的敞开式水槽,水槽有效容积为1200m3, 它利用原压缩制冰机房旁冰库下的建筑基础底板和格子状基础梁。这些格子状基础梁构成24 个空心基础槽, 每个槽余槽的组合即形成一个潜堰式蓄冷水槽。由于水槽安装在地下室，所以该蓄冷水槽也同时做为冷冻水的集水槽。图4 蓄冷

4、水槽工作状况图具体的空调系统配置见下表：表1 上海体育馆冷、热源系统配置表序号设备名称品牌规格型号台数（台）备注1制冷主机1开利300RT/ N=225KW41995年生产2制冷主机2约克600RT/13冷却塔1N=11KW/Q=350m3/h42012年生产4冷却塔N=22.5KW/Q=600m3/h15冷冻水泵1N=37KW/H=24m/Q=246m3/h46冷冻水泵2N=45KW17冷水送水泵1N=45KW48冷水送水泵2N=55KW19冷却水泵1N=45KW410冷却水泵2N=55KW111蓄冷水槽1200m3112板式换热器7.5m242008年生产13暖水泵N=37KW/H=44m

5、/Q=180m3/h41998年生产14热水送水泵N=11KW/H=39m/Q=60m3/h31998年生产2. 空调系统运行情况该空调系统的运行时间和负荷大小与举办赛事的时间有很大关系，当有活动时，设备开启数量较多，根据赛事重要程度不同，开机时间也有很大关系，一般来说，普通活动一般是提前46小时开启空调系统需要预冷或预热；重要赛事时候，比如斯诺克上海大师赛或者重要领导人出席的活动，需要提前1周进行场馆的预冷或预热。而且空调系统根据天气状况和活动的人流量状况，机组的投入运行数量差距也较大，最高峰时需投入4台机组；而在没有活动时，仅需要满足办公室等基本需求，一般是仅开启一台600RT的约克机组间

6、歇运行，利用蓄冷水槽就可以满足需求。冷冻水泵及冷却水泵在实际运行时为“一机对一泵”的运行方式；由于原有设计水泵和冷机的连接方式属于先串后并的方式，所以水泵不能轮换运行。冬季系统运行时，4台板式换热器全部投入运行，根据赛事活动情况决定开启设备数量，在有赛事活动期间开启4台采暖循环泵，运行时间较长，在没有活动期间，开启两台采暖循环泵。3节能潜力分析首先，通过对现有系统的分析发现，水蓄冷系统的设计流程采用串联式的系统。而目前水蓄冷的设计极少采用串联式的系统设计，由于串联式系统存在如下问题：1、设计成串联式的系统一般是希望获得更低的冷冻水温度，而水蓄冷系统一般经过蓄水槽以后无法提供更低的出水温度，而且

7、本项目的实际运行时冷冻水的最低水温也只能与冷机的出口温度相近，所以没必要设计成串联式系统。2、由于水蓄冷系统作为一个开式系统，与大气相通会造成供冷系统与制冷系统的分离，不但增加了一套水泵的能耗，同时也会给整个系统的运行调节和控制带来很多不便，比如：Ø 冷冻水与末端的供冷水流量很难匹配，会造成这两路水在水池内掺混，水池内的水温也会随之波动；Ø 在联合运行时会直接影响冷机的效率，与并联系统相比，冷机由于进水温度的原因出力较大，冷站能耗也会随之上升；Ø 串联系统无法直接用来补充电力高峰时段时的空调系统负荷。其次，通过现场调研和原理图的分析发现，在蓄冷工况下，从主机出来的

8、低温水（约6）由一根供水管进入水槽后分别通过两个支路回到冷冻泵，再送回到主机制冷，其中一根冷冻水回水管和供水管距离十分相近，导致主机送进的低温冷冻水没有经过置换直接返回到主机，造成了大量的电能浪费，同时由于旁通造成的回水温度过低，主机在运行过程中将自动减载，出水温度不断升高和供、回水温差不断减少等问题。同时，在供冷工况下，设计为两根供水管、两根出水管，也同样存在一组供、回水管短路，导致回水没有经过主机降温直接又被重新送回到末端，使得末端制冷效果较差。同时，在边蓄边供工况下，两方面的问题都将存在，而且两方面联合起来会导致这一问题更加突出。第三，由于本项目蓄冷水池容量较小，对系统补充作用也不大，容

9、积仅为1200m3,且迷宫式的水池设计有效利用率仅为70%，按照5的蓄冷温差设计，仅能满足高峰时段12h的负荷，所以建议将蓄冷水池改为并联系统，在低负荷状态下使用。第四，系统使用已近二十年，老化严重，每年虽有定期排污，但是没有很好的清洗、维护，我们在现场调研中也发现一些管道阀门存在漏水现象。4节能改造方案针对该项目存在的问题，我们设计的节能改造方案如下：首先，原有的水蓄冷设计不但没有达到理想的蓄冷功能，还带来了极大的浪费。因此，我们设计将蓄冷水池与系统由串联方式改为并联方式，通过对一次泵和二次泵系统的供回水管路进行改造，将一次泵系统的冷冻水供水管路与二次泵系统的送水管路连接，将二次泵系统的回水

10、管路与一次泵系统的冷冻水回水管路连接，管路连接两端增加电控阀门进行系统切换，通过改造将水池由串联方式改为并联方式，在冷机直供方式下，冷冻水直接供给末端，末端回水不经过水池直接进入冷机。通过查阅近几年的运行记录发现，在夏季高峰负荷时段，最多只需开启4台主机，主机并没有全部投入运行，说明冷机在配置上留有一定的余量，所以将水池分开不会影响现有系统的正常使用。将原有蓄水池留作低负荷使用，在管路上实现切换，业主如果需要蓄水池仍然投入运行可以通过阀门切换。其次，通过我们对原有设备的校核，决定利用原有二次供冷泵（送水泵），保留原有一次冷冻水泵备用。将原有的串联式水蓄冷系统改为并联式系统，常规制冷主机直接供冷

11、与蓄冷水池并联供冷的模式，系统减少一组水泵，改为一次泵系统形式。改造后的系统形式见下图：图5 改造后空调系统图第三，为使空调系统的运行随着负荷变化而变化，采用我们研发的空调节能专家控制系统针对中央空调制冷主机、循环水泵、冷却塔、末端空调机组的运行进行控制，在大幅降低输配系统能耗的同时进一步降低冷机负荷和电耗。节能改造之后，利用变频器、控制器、传感器等控制设备的有机结合，构成温度闭环和压差闭环等闭环控制回路进行自动控制的系统，自动调节水泵的输出流量，自动调节冷却塔及空调机组风机的转速；采用变频调速技术不仅能使室温维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，还能提高系统的自动化控制水平，使中央空调系统达

12、到更加理想的工作状态。第四，加强系统的维护、保养；针对系统管道老化泄露部位进行维修更换，每年定期对系统进行清洗、排污；第五，逐步更换部分老化设备：该系统已使用近二十年，主要的空调设备已经老化，根据对老化设备的性能测试，逐步更换效率降低明显的设备，提升系统的整体能效，进而减少系统的能耗。5项目实施内容1、改造内容及范围：主要涉及范围包括：展览馆末端设备、上海大舞台（万人体育馆）末端设备、集中式冷站；2、节能改造涉及更换的主要设备2.1改造制冷系统一次泵及二次泵系统循环管路、空调系统温湿度、压力、流量等传感器及相应阀门、电缆、法兰等、更换5台冷冻水泵以及部分老化失灵阀门，同时进行相应空调水系统管路

13、清洗等；2.2新增中央空调节能专家系统一套、增加空调机组节能专家控制柜、制冷机组及水泵节能专家控制柜、冷却塔节能专家控制柜、改造江森楼宇自控BA系统一套（包含计算机、打印机、网络交换机、现场控制器、DDC控制箱、线缆、电缆、槽架等以及中央管理软件）；6综合节能效果上海万人体育馆、展览馆节能改造后，在举办上海小微企业金融服务展会以及上海斯诺克大师赛期间赛事期间进行原系统与改造后节能系统能耗对比测试，通过能耗监测系统采集的系统耗电量数据以及每天环境温湿度参数进行分析，测算各负荷工况下空调系统节能率，测算如下：节能率、节费率计算表基准耗电量(kwh)占中央空调系统总能耗百分比实测节能率占比中央空调系统总能耗的节能率100%负荷段冷站能耗21600013%53.286.93%80%负荷段冷站能耗19500011%56.476.21%60%负荷段冷站能耗24000014%51.507.21%40%负荷段（有活动）冷站能耗19500011%69.167.61%40%负荷段（无活动）冷站能耗34500020%70.0214.01%体育馆空调机组能耗28557817%00展览馆空调机组能耗1354508%00体育馆暖水泵817705%00中央空调系统其它设备耗电62020.40%00中央空调系统总耗电基准、综合