KOMPLEXE TECHNOLOGIE FÜR EIN EISSTADION

ab 775 000 EUR zzgl. MwSt.     

Garantiert Durchschnittlicher Energieverbrauch beträgt 40 000 kWh/Monat

Lieferumfang:

TECHNOLOGIE

Eisflächenunterlage – Verdichtete horizontale Unterlage und mehrschichtige senkrechte Platten, alle Komponenten für die digitale Messung, einschließlich Beheizung der Eisflächenunterlage, Wärmeisolierung, Hydroisolierung, Plattenbewehrung, Kühlleitungssystem, Stahlbetonplatten, Anstrich von Flächen, Zuleitung von Kühl- und Heizflüssigkeiten aus der Kühlanlage.

  • Hydroisolierung
  • Wärmeisolierung
  • Versteifungen
  • Betone
  • Lieferung und Montage auf dem Gebiet der Slowakei, Tschechiens, Österreichs, Ungarns und Polens im Preis inbegriffen

Technologie zur Eisflächenkühlung – Kühlung der Eisfläche und die Beheizung der Unterlage, Wärme- und Kälteproduktion mithilfe einer Wärmepumpe und eines elektrischen Kessels als bivalente Energiequelle. Technologie zur Erwärmung und Vorbereitung von Wasser für die Eisaufbereitung, Vorbereitung von Wasser in einer Schneegrube. (Wiederverwertungssystem).
Als Wärmequelle dient hauptsächlich eine Wärmepumpe, die Abwärme aus der Kühlanlage nutzt.

  • Kühleinheit
  • Wärmepumpe
  • Adiabatischer Verdunstungskühler
  • Schneegrube
  • Bivalente Quelle
  • Brauchwassertank
  • Rohrboden
  • Kühlmedienfüllung R 134a
  • Rohrleitungssystem für die Beheizung der Eisfläche mit allen Anschlüssen
  • Lieferung und Montage auf dem Gebiet der Slowakei, Tschechiens, Österreichs, Ungarns und Polens im Preis inbegriffen

STEUERUNG

Messung und Regelung – MSR – Unabhängige Messung und Regelung, automatische Steuerung aller installierten Systeme und Technologien, einheitliche Visualisierung von Verteilern + Leitungen + SW-Lizenz + Programmierung + Montage, Inbetriebnahme und Einweisung.

Garantie: 5 Jahre

Kühlung der Eisfläche und Anforderungen an ihren optimalen Betrieb

Optimale Bedingungen für die Eisfläche

  • Temperatur der gekühlten Platte – 7,2 °C, Oberflächentemperatur des Eises – 4,0 °C
  • Temperaturabweichung an der Oberfläche der gekühlten Platte bis zu 0,5 K
  • Temperatur über der Eisfläche bis +10 °C rel. Luftfeuchtigkeit max. 80%
  • Taupunkttemperatur im Halleninneren über der Eisfläche bis + 5 °C
  • Angemessene Belastung der Eisfläche unter optimalen Bedingungen ca. 150 W/m2 – bei einer Kühlfläche von 1700 m2 Kälteverlust 255 kW
  • Die Gesamtwärmebelastung der Eisfläche 255 kW hat drei Bestandteile:
    1. Belastung durch Luftfeuchtigkeit ca 57 kW
    2. Belastung durch Konvektionswärme, Beleuchtung und eventuelle Blendung 118 kW
    3. Belastung durch Eisaufbereitung mit Eisaufbereitungsgerät 90 kW
  • Gewöhnlich wird diese Wärmebelastung nur mittels Kühlung der Betonplatte der Eisfläche abgeleitet.

Anforderungen an die Technologie zur Eisflächenkühlung:

  • Verwendung ökologisch unbedenklicher und sicherer Medien
  • Minimalisierung der für den Betrieb nötigen Kühlmittelmenge
  • Energetische Effizienz
  • Lange Lebensdauer installierter Maschinenteile ohne teure Revisionen
  • Konstruktion der gekühlten Platte mit langer Lebensdauer von mindestens 20 Jahren
  • Einfache Bedienung und sicherer Betrieb
  • 100% Verwertung der Abwärme für die Stadionanlagen

Lösung:

  • Indirektes Kühlsystem mit minimalem Anteil sicherer und ökologischer Kühlmittel R 134 A, insgesamt 140 kg‏
  • Verwendung des zurzeit besten Kälteträgers FREEZIUM
  • Optimierter Kühlkreislauf und Integration neuer Elemente zwecks Erhöhung der Energieeffizienz
  • Verwendung adiabatischer Kühler bei der Ableitung nicht nutzbarer Abwärme, 90% Wassereinsparung gegenüber Verdampfungskondensator
  • Verwendung kompakter Schraubenkompressoren mit einer Lebensdauer von 100.000 Betriebsstuden ohne notwendige Wartung
  • Die Konstruktion der gekühlten Betonplatte erfolgte mit Rücksicht auf die geforderte Lebensdauer – beheizte Unterlage, kanallose Ausführung der Kühlmittelverteilung in der Eisfläche, hochwertige Eisschicht
  • Vollautomatischer Betrieb der Anlage mit Fernzugriff durch das Bedienpersonal
  • Kaskadensteuersystem des Wärmetauschers zur Nutzung von Abwärme, installiert in vier unabhängigen Kreisläufen
  • In den Betrieb der Kühltechnologie integrierte Wärmepumpe
  • Verwendung von Frequenzwandlern an allen wichtigen Antrieben – Ventilatoren der adiabatischen Kühler, Umwälzpumpen für die Eisfläche usw

Wärmequelle und Kältequelle für den gebäudetechnischen Bedarf

Wärmequelle ist primär die „Abwärme“ aus dem Kühlaggregat. Da sie ein Temperaturniveau erreicht, das sich für gebäudetechnische Zwecke nur schwer verwenden lassen, ist eine „Wärmepumpe“ in das System integriert, die das Temperaturniveau erhöht. Die Größe der Wärmepumpe wird in Abhängigkeit vom Wärmebedarf eines konkreten Objekts ausgewählt. Aus der Wärmepumpe wird dann der Zentralheizungsverteiler des Objekts, die Brauchwassererwärmung und die Wassererwärmung für die Eisaufbereitung gespeist.
Das MSR-System gewährleistet, dass die Wärmepumpe beim Betrieb in größtmöglichem Maße im auf das Kühlaggregat abgestimmt ist. Im Falle, dass Wärme benötigt wird und keine Kälte, nutzt die Wärmepumpe den Trockenkühler im Außenbereich und arbeitet im Regime Luft-Fluid. In diesem Regime hat die Wärmepumpe einen geringeren Heizfaktor.
Zur Sicherstellung einer 100% Funktion des Systems ist eine bivalente Quelle installiert, die entweder ein Elektrokessel, ein Gaskessel oder eine Tauscherstation sein kann.
Kältequelle ist das Hauptkühlaggregat. Von der Rückführleitung der Eisfläche wird eine Abzweigung gelegt und mittels eines Mischventils wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit auf den gewünschten Wert gebracht. Falls das Objekt weiträumiger ist und Kühlung zum Ausgleich des Wärmegewinns notwendig ist, wird ein „Kälteakkumulator“ installiert. Dieses Gerät ist in der Lage, mithilfe einer Aggregatszustandsänderung des Arbeitsmediums die nötige Energie zu „akkumulieren“ und dann nach Bedarf für einzelne Anlagen freizusetzen.

Kontrolle und Steuerung der Betriebsparameter – MSR

Zur Steuerung des Laufs der technologischen Kühlsysteme, der Lüftungs- und Heiztechnik ist ein einheitliches SIMATIC-Steuersystem installiert. Die gesamte, durch dieses System gesteuerte, Technologie kommuniziert über eine gemeinsame PROFINET-Datenbank und wird auf dem Dispatcher-PC der Bedienung verwaltet und visualisiert. Sämtliche Algorithmen zur Technologiesteuerung sind untereinander verbunden, wobei Grundgröße zur Steuerung der Betrieb auf der Eisfläche ist.
Die gesamte Steuerung des Technologiebetriebs (Einstellung der Eistemperatur, geforderte Raumtemperatur, Feuchtigkeit, Betriebsregime, Signalisierung von Betriebszuständen, Störungen usw.) erfolgt ausschließlich vom technologischen PC der Bedienung aus, der sich im Leitstand befindet. Dieser Dispatcher-PC kann für den Fernzugriff durch die Wartungsfirma zu Zwecken der Diagnostik und Beseitigung von Störungen und zur energetischen Optimierung des Betriebs der technologischen Systeme zugänglich gemacht werden.

Projektdokumentation:
Grundlage für eine effektive und funktionelle Ausführung ist die hochwertige Ausarbeitung der Projektdokumentation für alle Gewerke, einschließlich deren Koordination. Unsere Firma kann selbstverständlich die komplette Projektdokumentation besorgen. Dank langjähriger Erfahrung mit der Projektierung und dem Bau von Eisstadien sind wir in der Lage, nicht nur die Funktionalität des Ganzen zu gewährleisten, sondern auch mit hoher Genauigkeit die Betriebskosten abzuschätzen.

Aufrechterhaltung des Klimas über der Eisfläche

Anforderungen:

  • Lufttemperatur über der Eisfläche bis in eine Höhe von 1m im Bereich zwischen +4 und +12 °C
  • Verhinderung des Strömens der Luft in vertikaler und horizontaler Richtung über der Eisfläche
  • Verhinderung der Kondensation von Luftfeuchtigkeit auf der Eisoberfläche und der Konstruktion von Banden, dem Dach und weiteren Konstruktionsteilen
  • Taupunkttemperatur bis +5 °C

Die Einhaltung dieser geforderten Werte ist die ohne gesteuerte Zufuhr von Außenluft in die Stadienräume und deren Entfeuchtung nicht möglich.
GRUNDSATZ: in die Innenräume des Stadions sollte keine Außenluft gelangen. Infolge des Eindringens warmer und feuchter Luft in die Stadionräume entsteht eine zusätzliche energetische Belastung für Kühlung und Entfeuchtung.
Lösung:
Die Aufbereitung zirkulierender Luft und die Frischluftzufuhr ins Stadion erfolgt mittels Lüftungsanlagen, die Folgendes ermöglichen:

  1. Kühlung der Luft
  2. Aufwärmen der Luft
  3. Entfeuchtung, und zwar entweder durch Absorption, durch Kondensation oder durch Kombination beider Möglichkeiten

Energieanforderungen der Lüftungsanlage für ein gewöhnliches Stadion mit einer Eisfläche und bis zu 1000 Zuschauern

  • Wärmeleistung für die Lufterwärmung ca. 60 kW
  • Kühlleistung zur Luftkühlung ca. 40 kW, bzw. 90 kW im Falle von Kondensationsentfeuchtung
  • Entfeuchtungsleistung bis zu 50 kg/Std. bei einer Eingangslufttemperatur von +10 °C und 80% rel. Luftfeuchtigkeit

Mit Rücksicht auf Betriebs- und Investitionskosten ist es von Vorteil, die Anlage zur Herstellung und Instandhaltung des Eises als Quelle für Wärme und Kälte beim Betrieb der Lüftungsanlage zu nutzen.
Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

  • Nutzung von Abwärme;
  • Nutzung von Leistungsreserven der Anlage im Kühlregime zur Entfeuchtung zu energetisch günstigen Bedingungen (höhere Verdampfungstemperatur – 8 gegenüber -12 °C)‏;
  • Nutzung von Abwärme aus der Entfeuchtung für andere Heizzwecke im Stadion: für die Erwärmung von Brauchwasser, von Wasser für die Eisaufbereitung und für die Beheizung der Stadionräume.

Akkumulation von Kälte und Wärme

Im Laufe des Betriebs des Eisstadions entsteht ein ungleichmäßiger Bedarf an die Lieferung von Wärme und Kälte. Wenn wir die gesamte Abwärme aus der Kühlanlage nutzen wollen, ist es notwendig, Elemente zur Wärme- und Kälteakkumulation zu integrieren.
Konventionelle Lösung ist die Installation von zwei Vorratsbehältern – Wärme- und Kältespeichern. Diese Lösung erfordert viel Platz und ist hinsichtlich des unausgeglichenen Verhältnisses zwischen Speichergröße und akkumulierter Wärme bzw. Kälte unzureichend.
Im Falle einer geeigneten Kältequelle bei der Herstellung und Instandhaltung von Eis ist es möglich, Latentspeicher für Wärme und Kälte zu nutzen.

Ein Latentspeicher ist eine Einrichtung, in der es bei ihrer Aufladung durch Änderung des Aggregatzustands von Wasser zu Eis bzw. umgekehrt zur Akkumulation von Kälte und zur Gewinnung von Abwärme kommt. Umgekehrt kommt es bei ihrer Entladung zur Wärmeakkumulation.
Diese Lösung ermöglicht, unabhängig vom Zustand der gekühlten Eisfläche, Abwärme für folgende Heizzwecke zu gewinnen:

  1. Wasser für die Eisaufbereitung;
  2. Brauchwassererwärmung;
  3. Beheizung des Stadions;
  4. zur Entfeuchtung.

Im Speicher akkumulierte Kälte deckt hingegen Spitzenzeiten bei der Abnahme von Kälte:

  1. bei der Kühlung der Eisfläche;
  2. ist Kältequelle bei der Kühlung der Halle mit der Eisfläche und ggf. weiterer Gebäudebereiche;
  3. ist Kältequelle für die Kondensationsentfeuchtung.

Durch Entladung des Speichers wird erneut Wärme akkumuliert, die jederzeit, unabhängig vom Kühlzustand der Eisfläche, zur erneuten Aufladung des Latentspeichers genutzt werden kann.

Ausnutzung der Kältequelle der Eisfläche im Wärmepumpenregime

Unter Berücksichtigung der oben angeführten Art und Weise der Kälte- und Wärmeakkumulation wird die Kühlanlage praktisch zu einer Wärmepumpe, die in Abhängigkeit von den Erfordernissen eine vollwertige Wärmeversorgung der Stadienräume gewährleistet.
Gegenüber herkömmlich konstruierten Anlagen zur Eisflächenkühlung unterscheidet sich die derart konzipierte Anlage folgendermaßen:

  1. Kaskaden- Wärmetauschersystem zur Erwärmung einzelner Heizkreisläufe;
  2. Die Kühlanlage ist in mehrere Kühlkreisläufe unterteilt, sodass es möglich ist, einen Teil der Anlage mit höherer Kondensationstemperatur zur Erwärmung im Wärmepumpenregime und den zweiten Teil im Eiskühlregime bei Aufrechterhaltung maximaler Energieeffizienz zu nutzen;
  3. arbeitet mit ökologischem Kühlmittel R 134 A, wodurch hohe Energieeffizienz in einem weiten Temperaturbereich der Betriebsregime erzielt werden kann.

Kälterückgewinnung aus Eisbruch

Einen bedeutenden Belastungsfaktor für die Eisfläche stellt die Eisaufbereitung dar, und zwar mindestens 12 mal täglich. Im Prinzip entziehen wir der Eisfläche bei einer Aufbereitung etwa 57 kWh Kälte, und zwar in Form von Eisbruch, und die aufbereitete Fläche belasten wir mit Wärme durch Gefrieren warmen, von der Aufbereitungsmaschine aufs Eis gebrachten, Wassers.
Gemeinhin wird der Eisbruch durch Abwärme geschmolzen. Es handelt sich zwar um eine sparsame Lösung, aber wir verlieren dabei:

  1. wertvolle Abwärme mit einer Temperatur von mindestens 30 °C, die sich besser nutzen lässt – beispielsweise zur Entfeuchtung;
  2. 57 kWh Kälte.

Bei einem geeigneten System zum Schmelzen von Schnee in einer Schneegrube erhalten wir Eiswasser mit einer Temperatur von etwa +3 °C. Mit diesem Eiswasser senken wir unter Verwendung eines passend installierten Wärmetauschers die Eigenenergie der Kühlflüssigkeit vor Eintritt in den Verdampfer. Es kommt zur Kälterückgewinnung. Das auf eine Temperatur von +25 °C erwärmte Wasser aus dem Tauscher wird zur Besprengung des Eisbruchs und damit zu dessen Schmelzen benutzt.

Rückgewinnung von, durch Schmelzen des Eisbruchs entstandenem, Wasser

Durch Schmelzen des Eisbruchs unter Nutzung des vorher beschriebenen Prinzips erhalten wir Wasser, das nach seiner Reinigung von mechanischen Verunreinigungen und nach Erwärmung wieder zur Aufbereitung der Eisfläche benutzt werden kann. Das Wasser wird über ein Kaskadensystem aus Siebfiltern gefiltert.

Nach der Filterung wird das Wasser mithilfe von Abwärme aus dem Kühlprozess über einen Wärmetauscher auf eine Temperatur von 35 °C erwärmt und direkt in die Eisaufbereitungsmaschine gefüllt.
Die Befüllung der Eisaufbereitungsmaschine erfolgt mithilfe eines Impuls-Wasserzählers, der auf Knopfdruck die automatische Befüllung der Eisaufbereitungsmaschine mit Wasser in geforderter Menge gewährleistet.
Auf diese Weise sparen wir täglich ca. 10 m3 Wasser, was etwa 20 EUR pro Tag und Eisfläche darstellt.
Anforderungen an die Qualität des Wassers zur Bildung und Instandhaltung des Eises:
Alles, zur Bildung und Instandhaltung von Eisflächen benutzte, Wasser sollte folgende Kriterien erfüllen:

  • Härte bis zum 2. Grad gemäß der deutschen Härteskala;
  • ohne Vorhandensein von Salz;
  • ohne Vorhandensein von festen Teilchen, die zu seiner Trübung führen.

Gemeinhin gilt destilliertes Wasser als ideal, da es schnell gefriert. Allerdings ist Eis aus destilliertem Wasser hinsichtlich der mechanischen Belastung der Eisfläche wegen seiner Sprödigkeit bei Temperaturen unter -5 °C ungeeignet.
Für die Festigkeit und Zähigkeit des Eises ist die Anzahl sog. Kristallisationskeime im Wasser von wesentlicher Bedeutung. Ein Kristallisationskeim ist ein festes mikroskopisches Teilchen (Verunreinigung), von dem aus Eiskristalle zu wachsen beginnen. Je größer die im Wasser enthaltene Menge an Kristallisationskeimen, desto größere Mengen kleiner Kristalle mit stärkerer gegenseitiger Bindung entstehen. Das heißt, das Eis wird fester und ist weniger spröde.

Energieverbrauch

Ein gemäß den oben angeführten Grundsätzen projektiertes und gebautes Eisstadion wird, was die Investition betrifft, etwa genauso teuer, als würde eine andere Kühltechnologie (Ammoniak) verwendet, wird aber für Betreiber und Besucher zusätzlich Folgendes gewährleisten:

  1. Betriebskosten für Kühlung, Heizung und Lüftung im Bereich von ca. 1000 bis 1500 kWh / Betriebstag. Der garantierte durchschnittliche Verbrauch liegt bei 40.000,-kWh / Monat
  2. Angesichts der Verwendung adiabatischer Kühler und der Zirkulation von Wasser aus der Schneegrube wird der Bedarf an Brauchwasser minimiert und stellt praktisch keinen Kostenpunkt dar
  3. Besucher können von der hervorragenden Eisqualität und dem Wärmekomfort sowohl in der Halle als auch im Versorgungsbereich des Eisstadions profitieren
  4. Die Integration von Kühlung, Wärmewirtschaft, Lüftungstechnik und Entfeuchtung in ein einheitliches Mess- und Regelsystem ist benutzerfreundlich und ermöglicht die Bedienung des gesamten Systems und seine Verwaltung auch per Fernzugriff übers Internet

Technologie für Eisstadien

Zurzeit wird bei der Auswahl der Kühltechnologie die gesamte Problematik oft auf ein einziges Thema reduziert, und zwar darauf, ob man Ammoniak verwendet soll oder nicht. Angesichts der Komplexität der Problematik des Betriebs von Eisstadien ist dies zwar ein wesentlicher Punkt, aber bei Weitem nicht der einzige. Betriebskosten für ein Eisstadion sind nicht nur Zahlungen für Strom, sondern auch für Wärme, Wasser und weitere Regiekosten. Daraus folgt, dass man zwar gezielt die Kosten für eine Position – beispielsweise für Strom durch Installation eines Kühlsystems ohne maßgebliche Nutzung von Abwärme – senken kann, zugleich aber meistens die Heiz- und die Wasserkosten steigen.

Das ganze System ist auf die maximale Nutzung von Abwärme bei der Deckung des gesamten Wärmebedarfs des Eisstadions ausgelegt. Die wesentliche Unterscheidung erfolgt als dahingehend, ob wir lediglich einen Teil oder die gesamte zur Verfügung stehende Abwärme nutzen. Bei der Konstruktion des Systems liegt also die Betonung auf die Möglichkeit der 100% Abwärmenutzung.

Zum Nachweis der Effektivität des oben angeführten Systems hier ein realer Vergleich zweier gleicher Eishockeyhallen mit unterschiedlicher Philosophie bezüglich der technologischen Umsetzung. Die ICE-Arena in Prag Letňany (2 Eisflächen), in der eine direkte Ammoniakkühlung installiert ist, Wärme aus der Fernwärmeleitung bezogen und Wasser aus einem eigenen Brunnen entnommen wird, hat höhere Betriebskosten als eine in Brünn betriebene Eishockeyhalle (2 Eisflächen), in der das oben beschriebene, ganzheitliche und auf indirekte Kühlung ohne Ammoniakverwendung basierende, System istalliert ist. Diese Fakten sind bei beiden Betreibern überprüfbar. Der Betreiber der ICE-Arena in Prag hat bei unserer Firma einen Umbau zur Senkung des Betriebsaufwands insgesamt in Auftrag gegeben. Ein weiterer wesentlicher Beweis ist das von einem unabhängigen Akademiker, Professor Petrák von der ČVUT (Technische Universität) Prag, erstellte Gutachten, welches das konkrete projektierte und auf dem oben beschriebenen Prinzip basierende System beurteilte und es mit den Ammoniak-Technologien verglich. Da die Tendenz zurzeit dahin geht, aus politischen Gründen (sog. globaler Erwärmung) synthetische Kühlmittel allgemein zu beschränken, werden von verschiedenen Interessengruppen unwahre Behauptungen über ein mögliches Verbot dieser Kühlmittel verbreitet. Diese Kühlmittel werden aufgrund ihrer unstrittigen technischen und betriebsbezogenen Vorteile weiterverwendet und etwaige Versuche zu ihrer Beschränkung enden höchstens in der Entwicklung neuer Kühlmittel, die deren Austausch ermöglichen, ohne dass die gesamte Maschineneinrichtung ausgetauscht werden müssen.