Kaip parinkti ledo arenos šaldymo sistemą: kodėl vien kvadratinių metrų nepakanka

Viena dažniausių klaidų planuojant ledo areną – šaldymo įrangą rinktis vien pagal ledo plotą. Dvi 800 m² čiuožyklos gali reikalauti labai skirtingos šaldymo galios, jei viena veikia vidaus patalpoje su kontroliuojamu oru, o kita – lauke, veikiama saulės, vėjo ir lietaus.

Šaldymo galia priklauso nuo visos šilumos apkrovos

Šaldymo sistema turi pašalinti visą šilumą, patenkančią į ledą ir antrinį šaldymo kontūrą. Pagrindiniai šaltiniai yra spindulinė šiluma, oro konvekcija, ledo priežiūra, siurblių darbas, drėgmė ir kondensacija, apšvietimas, šiluma iš grunto ir žmonių apkrova.

ASHRAE intervalai skirti patikrai, o ne projektavimui

Sporto arenoms ASHRAE pateikia orientacinį diapazoną – maždaug 2,9–4,2 m² ledo vienam kW, kai eksploatacija trunka iki septynių mėnesių, ir maždaug 2,6–3,7 m²/kW, kai arena veikia aštuonis mėnesius ar ištisus metus.

ASHRAE aiškiai nurodo, kad šios reikšmės skirtos apskaičiuoto projekto rezultatui patikrinti, o ne pakeisti tikrą šilumos apkrovos skaičiavimą.

Iš kur atsiranda šilumos apkrova?

ASHRAE vidaus arenų pavyzdžiuose pateikiamos maždaug tokios apkrovos dalys:

Tikslios dalys skiriasi, tačiau išvada aiški: ledo plotas yra tik viena skaičiavimo dalis.

Lauko sąlygos gali tapti pagrindiniu veiksniu

Oro temperatūra, saulės spinduliuotė, vėjas, lietus ir drėgmė gali smarkiai pakeisti šilumos apkrovą. Pavėsyje tarp pastatų įrengta čiuožykla ir tiesioginėje saulėje esantis atviras ledas gali reikalauti visai skirtingos šaldymo galios, nors jų matmenys vienodi.

Ledo temperatūra keičia kompresorių darbo sąlygas

Ledo rituliui, dailiajam čiuožimui ir viešajam čiuožimui nereikia vienodos ledo temperatūros. ASHRAE pateikia orientacinius vidaus arenų intervalus: maždaug −6,7…−5,6 °C ledo rituliui, −4,4…−3,3 °C dailiajam čiuožimui ir −3,3…−2,2 °C pramoginiam čiuožimui.

Kuo žemesnė ledo temperatūros nuostata, tuo didesnį temperatūrų skirtumą turi įveikti šaldymo sistema. Todėl įranga turi būti projektuojama pagal realią veiklos programą.

Grindų konstrukcija keičia šilumos perdavimo kelią

EPDM kilimėliai, betoninės plokštės ir QuartzPhalt® / IcePhalt® konstrukcijos perduoda šilumą skirtingai. Šilumos izoliacija, grindų konstrukcija, grunto sąlygos ir ledo storis tiesiogiai veikia sistemos darbą.

Ledo storis taip pat svarbus parenkant sistemą

IIHF rekomenduoja maždaug 25–35 mm darbinį ledo storį. Storesnis ledas didina šiluminę varžą ir gali reikalauti žemesnės šaldymo skysčio temperatūros tam pačiam čiuožimo paviršiui palaikyti.

Ledo priežiūrą būtina įtraukti į skaičiavimą

30 × 60 m čiuožyklai ASHRAE ir IIHF gairėse nurodoma maždaug 0,4–0,8 m³ vandens vienam priežiūros ciklui. Šį vandenį reikia atšaldyti ir užšaldyti iki kito seanso.

Todėl intensyviai naudojama arena su daug priežiūros ciklų gali turėti gerokai didesnį piką nei tokio pat dydžio retai naudojama čiuožykla.

Hidraulika gali apriboti net teisingai parinktą šaldymo galią

Net pakankamos vardinės galios agregatas dirbs prastai, jei šaldymo skystis nepasieks visų čiuožyklos dalių vienodai. Siurblių parinkimas, kolektorių dydis, vamzdžių skersmenys, slėgio nuostoliai ir balansavimas lemia, ar šaltis paskirstomas tolygiai.

ASHRAE nurodo, kad antrinio šaldymo skysčio siurblių šiluma gali sudaryti iki maždaug 11 % šaldymo apkrovos, todėl per dideli siurbliai ir dideli slėgio nuostoliai nėra smulkmena.

Elektros infrastruktūra gali riboti projektą

Turima galia, įtampa, kabelių atstumas ir pikinė apkrova turi būti patvirtinti dar prieš galutinai pasirenkant įrangą. Techniškai tinkama šaldymo sistema neturi vertės, jei objektas negali jos patikimai aprūpinti elektra.

Didesnė sistema nebūtinai saugesnė

Per didelis agregatas padidina investiciją ir gali dažniau junginėtis arba daugiau laiko veikti neefektyviame dalinės apkrovos režime. Per maža sistema rizikuoja prarasti ledo kokybę piko metu. Tikslas – apskaičiuota reikiama galia su pagrįstu rezervu ir tinkama valdymo strategija.

Techninis rezervas yra atskiras klausimas nuo bendros galios

Sezoninei viešai čiuožyklai ir televizijos transliuojamai varžybų arenai gali reikėti skirtingos apsaugos nuo gedimų. Keli kompresoriai, siurbliai ar pakopomis veikianti įranga gali suteikti atsparumo gedimams neperdidinant vieno agregato.

Atliekinės šilumos panaudojimas veikia visos sistemos architektūrą

Stacionariose arenose jau pradžioje reikia nuspręsti, ar kondensatoriaus šiluma bus naudojama karštam vandeniui, vėdinimo orui šildyti, ledo priežiūros vandeniui, sniegui tirpinti ar grindims nuo įšalo apsaugoti. Reikalinga atgaunamos šilumos temperatūra gali paveikti šaldymo sistemos parinkimą ir darbo režimą.

Valdymas lemia efektyvumą dalinės apkrovos metu

Projektinis pikas pasitaiko tik dalį laiko. Dauguma darbo valandų praeina esant mažesnei apkrovai. Todėl kompresorių pakopinis valdymas, kintamo srauto siurbliai, kondensacijos slėgio optimizavimas ir tokios sistemos kaip AST EasyCHILL gali reikšmingai paveikti metines sąnaudas, kai bazinė įranga jau parinkta teisingai.

Kokią informaciją pateikti šaldymo sistemos įvertinimui?

• čiuožyklos matmenis ir geometriją;
• miestą ir projektines klimato sąlygas;
• vidaus, dengtą ar lauko vietą;
• eksploatavimo mėnesius ir darbo valandas;
• grindų konstrukciją ir izoliaciją;
• pagrindinę paskirtį ir norimą ledo būklę;
• numatomą ledo priežiūros dažnį;
• žiūrovų ir lankytojų apkrovą;
• turimą elektros galią;
• šaldymo įrangos vietą ir hidraulinį atstumą iki ledo;
• triukšmo apribojimus;
• reikalingą techninį rezervą;
• atliekinės šilumos panaudojimo galimybes.

Teisinga parinkimo seka

1. apibrėžti paskirtį ir projektines sąlygas;
2. apskaičiuoti šilumos apkrovas;
3. nustatyti hidraulines temperatūras ir srautus;
4. parinkti šaldymo sistemos architektūrą;
5. patikrinti turimą elektros infrastruktūrą;
6. nustatyti techninio rezervo poreikį;
7. rezultatą palyginti su ASHRAE orientaciniais intervalais;
8. parinkti valdymo ir atliekinės šilumos panaudojimo strategiją.

SPORTWAVE šaldymo sistemą projektuoja kaip visos ledo arenos dalį, o ne pagal vieną kvadratinių metrų formulę.