Kaip sumažinti ledo arenos energijos sąnaudas neprarandant ledo kokybės

Ledo arenos energinis efektyvumas nepriklauso nuo vieno gaminio ar vienos valdymo nuostatos. Jį lemia teisingai parinkta šaldymo sistema, pastato sąlygos, subalansuota hidraulika, pagrįsta ledo temperatūra, nuosekli ledo priežiūra, darbo grafikai, valdymas ir prasmingas atliekinės šilumos panaudojimas.

Pirmiausia supraskite, iš kur atsiranda apkrova

ASHRAE vidaus arenų pavyzdžiai rodo, kad šaldymo apkrovą vienu metu sudaro keli reikšmingi šaltiniai: lubų ir spindulinė šiluma apie 33–36 %, ledo priežiūra apie 14–21 %, oro konvekcija apie 14–19 %, siurblių darbas apie 8–11 %, drėgmė ir kondensacija apie 2–14 %, apšvietimas apie 6–7 %, o šiluma iš grunto apie 2–3 %.

Tikslios dalys priklauso nuo objekto, tačiau išvada aiški: vien efektyvesnio šaldymo agregato neužtenka, jei didžioji apkrovos dalis atsiranda kitur.

1. Neperdidinkite ir nesumažinkite šaldymo sistemos

Vien pagal kvadratinius metrus parinktas agregatas įprastomis sąlygomis gali būti per didelis, o piko metu – per mažas. Teisingas parinkimas prasideda nuo tikros šilumos apkrovos skaičiavimo, o rezultatas tikrinamas pagal ASHRAE orientacinius intervalus.

Sporto arenoms ASHRAE pateikia maždaug 2,9–4,2 m²/kW, kai sezonas trunka iki septynių mėnesių, ir 2,6–3,7 m²/kW, kai arena veikia aštuonis mėnesius ar ištisus metus. Tai patikros intervalai, o ne projektavimo formulė.

2. Palaikykite aukščiausią temperatūrą, kuri vis dar tinka veiklai

Ledo rituliui reikia šaltesnio ledo nei dailiajam ar viešajam čiuožimui. Jei visos veiklos vykdomos pagal vieną labai žemą temperatūros nuostatą, energija eikvojama be reikalo.

ASHRAE pateikia orientacinius vidaus arenų intervalus: apie −6,7…−5,6 °C ledo rituliui, −4,4…−3,3 °C dailiajam čiuožimui ir −3,3…−2,2 °C pramoginiam čiuožimui.

3. Vienas laipsnis gali turėti didelę metinę įtaką

IIHF pateikia ištisus metus veikiančios arenos pavyzdį, kuriame ledo temperatūrą padidinus 1 °C, kai tai leidžia reikiama ledo kokybė, metinės elektros sąnaudos sumažėja maždaug 40–60 MWh, o šilumos energijos poreikis – maždaug 70–90 MWh.

Tai pavyzdinis, o ne garantuojamas sutaupymas, tačiau jis gerai parodo bereikalingo peršaldymo kainą.

4. Kontroliuokite ledo storį

IIHF rekomenduoja maždaug 25–35 mm darbinį ledo storį ir savaitinę jo patikrą. Per storas ledas didina šiluminę varžą, todėl šaldymo sistema turi dirbti žemesnėmis temperatūromis, kad išlaikytų tą patį paviršių.

Jei per kiekvieną priežiūros ciklą užpilama daugiau vandens, nei nuskutama, energijos sąnaudos gali augti palaipsniui net ir nesant jokio aiškaus įrangos gedimo.

5. Mažinkite spindulinę šilumą nuo lubų

ASHRAE nurodo, kad spinduliniai šilumos šaltiniai vidaus arenoje gali sudaryti maždaug trečdalį ar dar daugiau visos apkrovos. Todėl mažai spinduliuojančios lubos, žemesnė stogo paviršiaus temperatūra ir efektyvus apšvietimas gali reikšmingai sumažinti šaldymo poreikį.

Tai viena priežasčių, kodėl ledo arenos energinis efektyvumas yra ir pastato apvalkalo klausimas.

6. Drėgmę valdykite oro sausinimu, o ne papildomu šaldymu

Drėgnas oras, kondensuodamasis ant ledo, sukuria papildomą latentinę šilumos apkrovą ir gali sukelti rūką, lašėjimą bei koroziją. Tinkamas oro sausinimas, durų naudojimo tvarka ir suderintas vėdinimas mažina ir komforto problemas, ir šaldymo poreikį.

7. Nešvaistykite siurblių energijos

ASHRAE nurodo, kad antrinio šaldymo skysčio siurblių šiluma gali sudaryti iki maždaug 11 % šaldymo apkrovos. Siurblių suvartota elektra virsta šiluma skystyje ir ją šaldymo sistema turi vėl pašalinti.

Maži slėgio nuostoliai, tinkami vamzdžių skersmenys, efektyvūs siurbliai ir kintamas ar pakopinis srauto valdymas gali taupyti du kartus: tiesiogiai siurbliuose ir netiesiogiai šaldymo sistemoje.

8. Ledo priežiūrą vertinkite kaip energijos procesą

30 × 60 m čiuožyklai ASHRAE ir IIHF gairėse nurodoma apie 0,4–0,8 m³ vandens vienam priežiūros ciklui. Visą šį vandenį reikia atšaldyti ir užšaldyti.

Naudokite tiek vandens ir tokios temperatūros, kiek iš tikrųjų reikia paviršiui atkurti. Tinkamas vandens paruošimas ir gera operatoriaus technika gali mažinti šilumos apkrovą nepabloginant ledo.

9. Kai tinkama, naudokite mažai mineralų turintį vandenį

ASHRAE rekomenduoja mažai mineralų turintį arba demineralizuotą vandenį kaip vieną būdų gauti kokybišką ir energetiškai efektyvų ledą. Geresnis vandens paruošimas gali sumažinti ištirpusių medžiagų bei dujų kiekį, pagerinti užšalimą ir sumažinti poreikį naudoti labai karštą priežiūros vandenį.

10. Valdykite pagal tikrą poreikį

Ledo apkrova per parą keičiasi. Lauko čiuožykloje gali būti šalta naktis ir saulėta popietė, o vidaus arenoje apkrovą keičia žiūrovai, durys, apšvietimas ir ledo priežiūra.

Tinkamose sistemose AST EasyCHILL gali padėti valdyti šaldymą pagal realų poreikį, užtikrinti nuotolinę stebėseną ir gedimų pranešimus. AST nurodo galimą iki 60 % šaldymo agregato darbo laiko ar energijos sąnaudų sumažėjimą tinkamomis sąlygomis. Tai gamintojo nurodomas maksimumas, o ne garantuotas projekto rezultatas.

11. Uždarymo laikotarpius valdykite protingai

Naktį ar tarp renginių arena ne visada turi dirbti pagal tokią pačią temperatūros nuostatą. Dažnai galima leisti temperatūrai saugiai pakilti ir sistemą iš anksto grąžinti į darbinę būseną prieš kitą seansą.

Teisinga strategija priklauso nuo sistemos šiluminės inercijos, grafiko ir reikiamos atidarymo būklės. Pernelyg agresyvus išjungimas ir vėl įjungimas gali būti mažiau efektyvus nei kontroliuojamas temperatūros pakėlimas.

12. Panaudokite šaldymo sistemos atliekinę šilumą

Ledo šaldymo sistema kartu yra ir šilumos šaltinis. Kondensatoriuje atiduodamą šilumą galima panaudoti karštam vandeniui, dušams, vėdinimo orui, ledo priežiūros vandeniui, sniego tirpinimui ar grindų apsaugai nuo įšalo, jei sutampa tinkamos temperatūros ir realus šilumos poreikis.

ASHRAE nurodo, kad tam tikrose tinkamai suprojektuotose sistemose atliekinė šiluma gali padengti maždaug 75–100 % pastato patalpų ir vandens šildymo poreikio.

13. Atliekinę šilumą optimizuokite kartu su visa sistema

Šilumos atgavimas nėra visiškai „nemokamas“. Jei kondensacijos temperatūra keliama vien tam, kad būtų gautas karštesnis vanduo, šaldymo sistemos efektyvumas gali mažėti. Reikia subalansuoti šaldymo naudingumo koeficientą, realų šilumos poreikį ir kaupimo galimybes.

14. Stebėkite tendencijas, o ne pavienius skaičius

Naudingi rodikliai yra kompresorių darbo trukmė, kWh vienai arenos darbo valandai, ledo temperatūra, tiekiamo ir grįžtančio skysčio temperatūros, siurblių darbas, ledo storis, ledo priežiūros vanduo ir drėgmė.

Dažnai vertingiausias signalas yra ne vienas konkretus skaičius, o nukrypimas nuo įprastų pačios arenos rodiklių.

15. Vertinkite visos arenos energiją, ne vien vieną įrenginį

IIHF šaldymą, šildymą, oro sausinimą, vėdinimą ir apšvietimą išskiria kaip penkias pagrindines arenos energijos sistemas ir nurodo, kad kartu jos paprastai sudaro daugiau kaip 90 % viso arenos energijos vartojimo.

Šiuolaikinė arena turi optimizuoti šių sistemų tarpusavio darbą, o ne siekti vien geriausio izoliuoto kompresoriaus efektyvumo rodiklio.

IIHF pavyzdys: ką gali duoti integruotas projektavimas

IIHF ledo arenų vadove pateiktas orientacinis palyginimas, kuriame įprasta arena sunaudoja apie 1 000 MWh per metus perkamos energijos, o gerokai efektyvesnė integruota koncepcija – apie 460 MWh per metus. Tai nėra garantija kiekvienam projektui, tačiau parodo galimą mastą, kai sistemos projektuojamos kaip viena visuma.

Esamos arenos darbų prioritetas

1. išmatuoti dabartines energijos sąnaudas ir darbo sąlygas;
2. patikrinti ledo storį ir temperatūros nuostatas;
3. įvertinti ledo priežiūros vandens kiekį ir dažnį;
4. patikrinti hidraulinį balansą ir siurblių darbą;
5. įvertinti drėgmę ir vėdinimą;
6. optimizuoti darbo grafikus ir valdymą;
7. įvertinti atliekinės šilumos panaudojimą;
8. tik tada spręsti, ar pagrindinės šaldymo įrangos keitimas iš tiesų pagrįstas.

Naujos arenos darbų prioritetas

1. apibrėžti eksploatavimo modelį;
2. optimizuoti pastato plotą ir apvalkalą;
3. apskaičiuoti šaldymo apkrovą;
4. suprojektuoti mažų slėgio nuostolių hidrauliką;
5. parinkti tinkamas ledo temperatūras;
6. integruoti oro sausinimą ir vėdinimą;
7. nuo pradžių suplanuoti atliekinės šilumos panaudojimą;
8. įrengti valdymą ir energijos apskaitą;
9. apmokyti operatorius išlaikyti projekte numatytą darbo režimą.

SPORTWAVE energijos vartojimo efektyvumą vertina kaip visos ledo arenos ir viso jos naudojimo laikotarpio klausimą: inžinerija, šaldymas, valdymas, eksploatacija ir techninė priežiūra turi veikti tam pačiam tikslui.