Slidotavu aukstumapgādes sistēmas, kas dimensionētas pēc reālās siltuma slodzes

Aukstumapgādes iekārta ir īstā ledus slidotavas tehniskais pamats, taču nominālā aukstuma jauda viena pati nenosaka, vai sistēma darbosies labi. Divām vienāda laukuma slidotavām var būt vajadzīgas ļoti atšķirīgas iekārtas, jo klimats, ēkas apstākļi, saules starojums, mitrums, ledus temperatūra, ledus kopšana, darba laiks un hidraulika maina faktisko siltuma slodzi.

Tāpēc SPORTWAVE aukstumapgādi izvēlas kā visas slidotavas sistēmas daļu: aukstuma iekārta, siltuma novadīšana, sūkņi, sekundārie kontūri, kolektori, vadība, ledus grīdas tehnoloģija un enerģijas vadība tiek projektēti kopā.

Slidotavas aukstumapgādi nedrīkst izvēlēties tikai pēc kvadrātmetriem

ASHRAE sniedz orientējošus jaudas diapazonus, kurus var izmantot jau aprēķināta projekta pārbaudei. Sporta arēnām tas ir aptuveni 2,9–4,2 m² ledus uz vienu kW, ja objekts darbojas līdz septiņiem mēnešiem, un aptuveni 2,6–3,7 m²/kW, ja arēna darbojas astoņus mēnešus vai visu gadu.

Šie diapazoni apzināti ir plaši. ASHRAE norāda, ka tabula izmantojama tikai aprēķinātās aukstuma vajadzības pārbaudei, nevis siltuma slodzes aprēķina aizstāšanai.

Projektētajai jaudai jāsedz lielākā no divām vajadzībām: ledus izveide vajadzīgajā laikā vai nepieciešamās ledus temperatūras uzturēšana nelabvēlīgākajos vienlaicīgajos ekspluatācijas apstākļos.

Inženiertehniska piezīme
Pilna izmēra slidotavu nevar uzticami dimensionēt pēc vienas “X kW uz kvadrātmetru” formulas. Tas pats ledus laukums kontrolētā iekštelpu arēnā un atklātā āra vietā var radīt pilnīgi atšķirīgu slodzi.

Avots: ASHRAE Handbook — Refrigeration, 44. nodaļa “Ice Rinks”.

No kurienes faktiski rodas aukstuma slodze?

ASHRAE publicētie iekštelpu arēnu pētījumi labi parāda, kāpēc aukstumapgāde ir visas sistēmas, nevis tikai grīdas platības jautājums. Piemēra apstākļos galvenās diennakts aukstuma slodzes daļas ir aptuveni šādas:

Precīzās daļas mainās atkarībā no klimata un ekspluatācijas, bet secinājums ir nemainīgs: tikai efektīvāks kompresors neatrisina lielāko daļu faktoru, kas rada slodzi.

Iekštelpu un āra slidotavas ir atšķirīgi aukstumapgādes uzdevumi

Iekštelpu arēnā var kontrolēt gaisa temperatūru, mitrumu, gaisa ātrumu un jumta starojumu. Āra slidotavai laikapstākļi ir daļa no projektēšanas nosacījumiem.

ASHRAE kā tiešus āra ledus slodzes faktorus norāda saules starojumu, vēju, lietu, gaisa temperatūru un mitrumu. Saules slodze viena pati var kļūt par būtisku kopējās slodzes daļu. Tāpēc ēnojums, orientācija un ekspluatācijas stratēģija var mainīt nepieciešamo aukstuma jaudu, nemainot slidotavas laukumu.

Trīs praktiskas aukstumapgādes sistēmu arhitektūras

Gaisa dzesēšanas kompaktās aukstuma iekārtas

Rūpnīcā komplektētas āra iekārtas vienā korpusā apvieno galvenos aukstumapgādes komponentus. Tās ir praktiskas daudziem mobiliem un sezonāliem projektiem, jo uzstādīšana un pieslēgšana var būt salīdzinoši ātra.

Izvēloties jāvērtē maksimālā un minimālā āra temperatūra, trokšņa ierobežojumi, elektroapgāde, hidrauliskais attālums līdz slidotavai, transports un servisa piekļuve. Kompakta iekārta nav automātiski labākā izvēle lielai pastāvīgai arēnai tikai tāpēc, ka to vienkāršāk uzstādīt.

Gaisa dzesēšanas dalītās sistēmas

Dalītā risinājumā daļa aukstumapgādes un siltuma novadīšanas iekārtu tiek uzstādīta atsevišķi. Tas dod vairāk brīvības, ja arhitektūra, troksnis vai servisa apstākļi neļauj visu novietot vienā vietā.

Kompromiss ir lielāka projekta koordinēšana: aukstumaģenta cauruļvadi, vadība, palaišanas atbildības un serviss jādefinē īpaši rūpīgi.

Šķidruma dzesēšanas un centrālās sistēmas

Lielās pastāvīgās arēnās siltumu var novadīt caur atsevišķu šķidruma kontūru uz sauso dzesētāju, dzesēšanas torni vai ēkas enerģijas sistēmu. Šāds risinājums ir īpaši noderīgs, ja prioritāte ir iekārtu telpa ēkā, mazāks āra troksnis, centralizēta iekārta vai plaša siltuma atgūšana.

Netieša un tieša ledus dzesēšana

Daudzas slidotavu sistēmas ir netiešas: primārais aukstumaģents paliek aukstuma iekārtā un dzesē sekundāru šķidrumu, piemēram, ūdens un glikola maisījumu, kas ar sūkņiem cirkulē pa ledus grīdu vai EPDM paklājiem. Tas samazina aukstumaģenta izplatību pa slidotavas zonu un atvieglo hidraulisko integrāciju.

Tiešās sistēmās pats primārais aukstumaģents cirkulē pa slidotavas kontūru. Tas var novērst starpposma siltummaini un daļu sūknēšanas enerģijas, taču lielāku nozīmi iegūst aukstumaģenta daudzums, spiediens, drošība un montāžas prasības.

IIHF Arena Guide rāda abas pieejas un uzsver, ka jāvērtē aukstumaģenta īpašības, sūkņu enerģija, siltuma atgūšana, drošība un efektivitāte visā ekspluatācijas laikā, nevis viens efektivitātes skaitlis.

Hidraulika var veidot būtisku aukstuma slodzes daļu

Sekundārais kontūrs nav pasīvs savienojums starp aukstuma iekārtu un ledu. Sūkņu patērētā elektroenerģija galu galā kļūst par siltumu šķidrumā un tādējādi palielina aukstuma slodzi.

ASHRAE norāda, ka sūkņu siltums var veidot līdz aptuveni 11 % no aukstuma slodzes. Pareizi cauruļu diametri, mazi spiediena zudumi, sabalansēti kolektori, efektīvi sūkņi un mainīgas vai pakāpju plūsmas vadība var dot būtisku ietaupījumu.

Vienmērīga plūsma ir nepieciešama arī ledus kvalitātei. Slikts hidrauliskais balanss var radīt temperatūras atšķirības visā slidotavā pat tad, ja aukstuma iekārtas jauda ir pietiekama.

Ledus temperatūra ir arī enerģijas vadības iestatījums

Jo zemāka nepieciešamā ledus temperatūra, jo lielāka temperatūras starpība jā pārvar aukstumapgādes sistēmai. Tāpēc jāuztur augstākā temperatūra, kas joprojām nodrošina konkrētajai aktivitātei vajadzīgo ledus kvalitāti.

Hokejam parasti vajadzīgs aukstāks un cietāks ledus, daiļslidošanai — nedaudz siltāks, bet atpūtas slidošanai — vēl siltāks. Vadībai jāatbalsta dažādi režīmi, nevis visas aktivitātes jāvada pēc aukstākā iestatījuma.

Aukstumaģenta stratēģijai jāatbilst visam projektam

Aukstumaģenta izvēle nav tikai vides jautājums. Tā ietekmē darba spiedienu, tehniskās telpas drošību, siltuma atgūšanas temperatūru, uzpildījuma daudzumu, servisa kompetenci, efektivitāti un normatīvās prasības.

Pastāvīgās arēnās var izmantot dabiskos aukstumaģentus, piemēram, CO₂ (R744) vai amonjaku (R717), bet citos gadījumos — zemāka GWP HFO vai HFC/HFO risinājumus, ja tie ir piemēroti. Gala sistēmai jāatbilst piemērojamām Eiropas aukstumaģentu, spiedieniekārtu un mašīnu prasībām, kā arī EN 378, ja tas attiecas uz konkrēto projektu.

SPORTWAVE aukstumaģentu vērtē kopā ar sistēmas arhitektūru un vietējām servisa iespējām, nevis pasludina vienu aukstumaģentu par universāli pareizu.

Siltuma atgūšana maina pastāvīgas sistēmas ekonomiku

Aukstumapgādes sistēma pārnes siltumu no ledus uz kondensatoru. Šo siltumu var vienkārši izvadīt vidē vai lietderīgi izmantot.

Pastāvīgās arēnās atgūto siltumu var izmantot sadzīves karstajam ūdenim, dušām, ventilācijas gaisam, ģērbtuvēm, ledus kopšanas ūdenim, sniega kausēšanai vai pamatnes aizsardzībai pret sasalšanu. ASHRAE norāda, ka piemērotās sistēmās siltuma atgūšana var nodrošināt aptuveni 75–100 % ēkas telpu un ūdens sildīšanas vajadzību atkarībā no sistēmas un ēkas slodzēm.

Tomēr siltuma atgūšana jāprojektē pēc reāli lietderīgām temperatūrām un vienlaicīga pieprasījuma. Kondensācijas spiediena palielināšana tikai karstāka ūdens dēļ var palielināt kompresoru enerģiju.

Vadība nosaka, cik daudz no uzstādītās efektivitātes tiek faktiski izmantots

Aukstuma slodze nepārtraukti mainās līdz ar laikapstākļiem, apmeklētājiem, ledus kopšanu un darba grafiku. Tāpēc sistēmai jāspēj modulēt jaudu.

Noderīgas funkcijas ir ledus temperatūras mērīšana, sekundārā šķidruma turpgaitas un atgaitas temperatūras, kompresoru pakāpju vadība, mainīga sūkņu plūsma, kondensācijas spiediena optimizācija, trauksmes, enerģijas uzskaite un attālināta diagnostika.

AST EasyCHILL saderīgās sistēmās var nodrošināt uzraudzību, automātiskus kļūdu paziņojumus un darba optimizēšanu. AST norāda iespējamu līdz 60 % aukstuma iekārtas darbības laika / enerģijas patēriņa samazinājumu piemērotos lietojumos; faktiskais rezultāts atkarīgs no klimata, slidotavas projekta, grafika un vadības stratēģijas un nav garantēts katram projektam.

Tehniskajai rezervei jāatbilst bojājuma sekām

Sezonālai publiskai slidotavai un visu gadu strādājošai sacensību arēnai ir atšķirīgs riska profils. Pastāvīgā objektā var būt pamatoti vairāki kompresori, sūkņi vai citi rezerves komponenti, lai viena elementa bojājuma laikā ledus varētu saglabāt.

ASHRAE iesaka slidotavu sistēmām vairākus kompresorus un norāda, ka divu kompresoru sistēmā atlikušajam kompresoram normālas slodzes laikā jāspēj uzturēt ledu. Rezerves līmenis jāizvēlas pēc dīkstāves ekspluatācijas un komerciālajām sekām.

Troksnis, iekārtas vieta un servisa piekļuve ir projektēšanas parametri

Aukstuma iekārtas atrašanās vieta ietekmē vairāk nekā cauruļu garumu. Gaisa dzesēšanas iekārtas var ierobežot tuvumā esošas dzīvojamās ēkas, viesnīcas vai pasākumu zonas. Akustiski pārsegi un ekrāni var pasliktināt gaisa plūsmu un kondensatora darbību, ja tie tiek uzstādīti bez inženiertehniskas pārbaudes.

Pastāvīgām iekārtām vajadzīgas drošas servisa zonas, ventilācija, iekārtu izcelšanas vai nomaiņas ceļi un piekļuve sūkņiem, filtriem, vadībai un siltummaiņiem. Tas jāparedz ēkas plānā pirms aprīkojuma pasūtīšanas.

Integrācija ar dažādām ledus tehnoloģijām

SPORTWAVE aukstumapgādes sistēmas var projektēt:

• AST EPDM mobilajiem un daļēji mobilajiem paklājiem;
• AST IceBox un SkateWay® sistēmām;
• AST QuartzPhalt® / IcePhalt® pastāvīgām un daudzfunkcionālām virsmām;
• tradicionālām betona ledus plātnēm;
• pagaidu profesionālam un pasākumu ledum;
• esošu arēnu aukstumapgādes modernizācijai.

Mērķis ir viena koordinēta siltumtehniska un hidrauliska sistēma no tehniskās telpas līdz ledus virsmai.

Informācija, kas nepieciešama aukstumapgādes koncepcijai

• slidotavas izmēri un ģeometrija;
• projekta atrašanās vieta un projektēšanas klimats;
• iekštelpu, segta vai āra slidotava;
• sezonas ilgums un dienas darba laiks;
• paredzētais lietojums un vajadzīgā ledus kvalitāte;
• ledus grīdas konstrukcija un izolācija;
• plānotais ledus kopšanas veids un biežums;
• pieejamā elektroapgāde;
• vēlamā aukstuma iekārtas un siltuma novadīšanas vieta;
• trokšņa ierobežojumi;
• ēkas HVAC un mitruma apstākļi iekštelpu arēnai;
• iespējamie siltuma atgūšanas patērētāji;
• vajadzīgais tehniskās rezerves un servisa līmenis.

No šiem datiem SPORTWAVE var aprēķināt projektēto siltuma slodzi, definēt aukstumapgādes un hidraulisko arhitektūru, noteikt vadības stratēģiju un sagatavot tehnisko pamatu aprīkojuma izvēlei un piedāvājumam.