KOMPLEXNÁ TECHNOLÓGIA PRE ZIMNÝ ŠTADIÓN

Cena: od 775 000 EUR bez DPH     

Garantovaná priemerná spotreba je 40.000 kWh / mesiac

Rozsah dodávky:

TECHNOLÓGIA

Doska ľadovej plochy – zhutnené podložie horizontálne a  ohraničenie viacvrstvovej dosky vertikálne, všetky komponenty pre digitálne meranie vrátane vyhrievania podložia ľadovej plochy, tepelnej izolácie, hydroizolácie, armovania dosky, chladiaceho potrubného registra, železobetónovej dosky, náterov plochy, prívodov chladiacej a vyhrievacej kvapaliny zo strojovne chladenia.

  • hydroizolácie
  • tepelné izolácie
  • výstuže
  • betóny
  • Dodávka a montáž v cene diela na území Slovenskej republiky, Českej republiky, Rakúska, Maďarska, Poľska

Technológia chladenia ľadovej plochy – chladenie ľadovej plochy a vyhrievanie podložia, príprava tepla a chladu pomocou tepelného čerpadla a elektrokotla ako bivalentného zdroja. Technológia ohrevu a prípravy vody pre rolbu, úprava vody v snežnej jame. (systém recyklácie)Zdrojom tepla bude prevažne tepelné čerpadlo využívajúce odpadové teplo z technológie chladenia.

  • Chladiaca jednotka
  • Tepelné čerpadlo
  • Suchý adiabatický chladič
  • Snežná jama
  • Bivalentný zdroj
  • Zásobník TUV
  • Trubkovnice
  • Náplne chladiaceho média R 134a
  • Potrubný systém vyhrievania ľadovej plochy so všetkými prípojkami
  • Dodávka a montáž v cene diela na území Slovenskej republiky, Českej republiky, Rakúska, Maďarska, Poľska

RIADENIE

Meranie a regulácia – MaR – samostatné merania a regulácia, automatické ovládanie všetkých inštalovaných systémov a technológií, jednotná vizualizácia rozvádzača + rozvodov + SW licencií + programových prác + montáže, oživenia a zaškolenia.

Záruka: 5 rokov

Chladenie ľadovej plochy a požiadavky na jej optimálnu prevádzku

Optimálne podmienky ľadovej plochy

  • Teplota chladenej dosky – 7.2 °C, teplota ľadu na povrchu – 4,0 °C
  • Teplotná odchýlka na povrchu chladenej dosky do 0,5 K
  • Teplota nad ľadovou plochou do +10 °C rel.vlhkosť max. 80%
  • Teplota rosného bodu vnútri haly nad ľadovou plochou do + 5 °C
  • Priemerná záťaž ľadovej plochy v optimálnych podmienkach cca 150 W/m2 – pri chladenej ploche 1700 m2 strata chladu 255 kW
  • Celková tepelná záťaž ľadovej plochy 255 kW má tri zložky:
    1. záťaž od vzdušnej vlhkosti cca 57 kW
    2. záťaž od konvekcie tepla, osvetlenia a prípadne oslnenia 118 kW
    3. záťaž od úpravy ľadovej plochy rolbou 90 kW
  • Bežne je táto tepelná záťaž odvádzaná len pomocou chladenia betónovej dosky ľadovej plochy.

Požiadavky na technológiu chladenia ľadovej plochy:

  • Použitie ekologicky nezávadných a bezpečných médií
  • Minimalizácia prevádzkových náplní chladiva
  • Energetická účinnosť
  • Dlhá životnosť inštalovaných strojových súčastí bez nákladných revizií
  • Konštrukcia chladenej dosky s dĺžkou životnosti min 20 rokov
  • Jednoduchá obsluha a bezpečná prevádzka.
  • 100% využitie celého odpadného tepla pre zariadenia štadiónu

Riešenie:

  • Nepriamy chladiaci systém s minimálnym obsahom bezpečného a ekologického chladiva R 134 A, celkom 140 kg‏
  • Použitie v súčasnej dobe najlepšieho nosiča chladu FREEZIUM
  • Optimalizácia chladiaceho cyklu a integrácia nových prvkov za účelom zvýšenia energetickej účinnosti
  • Použitie adiabatických chladičov pre odvod nevyužiteľného odpadného tepla, 90% úspora vody oproti odparovacím kondenzátorom
  • Použitie kompaktných šróbových kompresorov so životnosťou 100.000 prevádzkových hodín bez nutných revizií
  • Konštrukcia chladenej betónovej dosky je urobená s ohľadom na požadovanú dlhú životnosť – vyhrievanie podložia, bezkanálové prevedenie rozvodov chladiva v ľadovej ploche, kvalitná vrstva ľadovej plochy
  • Úplne automatická prevádzka zariadenia so vzdialeným prístupom obsluhy
  • Kaskádny systém riadenia výmenníku pre využitie odpadného tepla, inštalovaný v štyroch nezávislých okruhoch
  • Integrácia tepelného čerpadla do chodu chladiacej technológie
  • Použitie frekvenčných meničov na všetkých významných pohonoch – ventilátory adiabatického chladiča, obehové čerpadlá ľadovej plochy atď

Zdroj tepla a zdroj chladu pre potreby TZB

Zdrojom tepla je primárne „odpadné“ teplo z chladiacej jednotky. Pretože je na takej teplotnej úrovni, ktorá sa obtiažne využíva pre účely TZB, je do systému vložené „tepelné čerpadlo“, ktoré teplotnú úroveň povyšuje. Veľkosť tepelného čerpadla sa volí v závislosti na potrebe tepla konkrétneho objektu. Z tepelného čerpadla je potom napájaný objektový rozdeľovač  ÚT, dohrev TV a dohrev vody pre rolbu.
Systém MaR zaisťuje, aby tepelné čerpadlo bolo v chodu v maximálnej miere v súbehu s chladiacou jednotkou. Pre prípady, keď bude potrebné teplo a nebude potrebný chlad využíva tepelné čerpadlo vonkajší suchý chladič a pracuje v režime vzduch-kvapalina. V tomto režime má tepelné čerpadlo nižší vykurovací faktor.
Pre zaistenie 100% funkcii systému je inštalovaný bivalentný zdroj, ktorým môže byť buď elektrokotol, plynový kotol, alebo výmenníková stanica.
Zdrojom chladu je hlavná chladiaca jednotka. Zo spiatočky z ľadovej plochy je urobená odbočka a pomocou zmiešavacieho ventilu je upravená teplota chladiacej kvapaliny na požadovanú hodnotu. Pokiaľ je objekt rozsiahlejší a je potrebné chladenie pre krytie tepelných ziskov, potom sa inštaluje „akumulátor chladu“. Toto zariadenie je schopné pomocou skupenskej premeny pracovnej látky „naakumulovať“ potrebnú energiu a podľa potreby ju potom uvoľňovať pre jednotlivé zariadenia.

Kontrola a riadenie prevádzkových parametrov – MaR

Pre riadenie chodu technologických súborov chladenia, vzduchotechniky a kúrenia je nainštalovaný jednotný riadiací systém SIMATIC. Všetky technológie riadené týmto systémom komunikujú na spoločnej zbernici dát PROFINET a sú spravované a vizualizované na dispečerskom PC obsluhy. Všetky algoritmy riadenia technológie sú vzájomne prepojené s tým, že základnou riadiacou veličinou je prevádzka na ľadovej ploche.
Celé ovládanie chodu technológie (nastavenie teploty ľadu, požadované teploty priestorov, vlhkosti, prevádzkové režimy, signalizácia prevádzkových stavov a porúch atď.) je realizované výhradne z technologického PC obsluhy umiestneného vo velíne obsluhy. Toto dispečerské PC môže byť pripojené na vzdialený prístup servisnej organizácie za účelom diagnostiky a odstraňovania porúch a realizovanie energetickej optimalizácie chodu technologických súborov.

Projektová dokumentácia:
Základom pre efektívnu a funkčnú realizáciu je kvalitne spracovaná projektová dokumentácia všetkých profesií vrátane ich koordinácie. Naša firma samozrejme môže zaistiť kompletnú projektovú dokumentáciu. Vďaka mnohoročným skúsenostiam s projektami a výstavbou zimných štadiónov sme schopný zaručiť nie len funkčnosť celku, ale sme schopný s vysokou presnosťou odhadnúť aj prevádzkové náklady.

Udržovanie klímy nad ľadovou plochou

Požiadavky:

  • Teplota vzduchu nad ľadovou plochou vo výške 1m v rozmedzí od +4 do +12 °C
  • Zabrániť prúdeniu vzduchu vo vertikálnom a horizontálnom smere nad ľadovou plochou
  • Zabrániť kondenzácii vzdušnej vlhkosti na povrchu ľadovej plochy a konštrukciách mantinela, strechy a ďalších stavebných konštrukciách
  • Teplota rosného bodu do +5 °C

Dodržanie týchto požadovaných hodnôt nie je možné bez riadeného prístupu vonkajšieho vzduchu do priestoru štadiónu a jeho odvlhčovanie.
ZÁSADA: do vnútorných priestorov štadiónu by sa nemal dostať vonkajší vzduch. Pri vniknutí teplého a vlhkého vzduchu do priestoru štadiónu následne vzniká energetická záťaž na chladenie a odvlhčovanie.
Riešenie:
Úprava cirkulujúceho vzduchu a prístup čerstvého vzduchu do štadióna je realizovaná pomocou vzduchotechnickej jednotky umožňujúcej:

  1. ochladenie vzduchu
  2. dohriatie vzduchu
  3. odvlhčenie, a to buď absorpčným alebo kondenzačným spôsobom alebo kombináciou

Energetické nároky pre vzduchotechnickú jednotku pre bežný štadión s jednou ľadovou plochou do 1000 divákov

  • Tepelný výkon pre dohrev vzduchu cca 60 kW
  • Chladiací výkon pre ochladenie vzduchu cca 40 kW, respektíve 90 kW v prípade kondenzačného odvhlčovania
  • Odvlhčovací výkon do 50 kg/h pri vstupnej teplote vzduchu +10 oC a 80% rel.vlhkosti

S ohľadom na prevádzkové a investičné náklady je výhodné využiť zariadenia pre výrobu a udržovanie ľadu ako zdroja tepla aj chladu a pre prevádzku vzduchotechnického zariadenia.
Z toho vyplývajú následujúce výhody:

  • využitie odpadného tepla;
  • využitie výkonovej rezervy zariadenia v režime chladenia pre odvhlčovanie za energeticky vhodnejších podmienok (vyššia odparná teplota – 8 oproti -12 oC)‏;
  • využitie odpadného tepla z odvlhčovania pre ďalší ohrev na štadióne: pre ohrev TUV, vody pre rolbu a vykurovanie priestorov štadiónu.

Akumulácia chladu a tepla

V priebehu prevádzkovej doby zimného štadiónu vznikajú nesúdobé požiadavky na dodávku tepla a chladu. Ak chceme využiť celé odpadné teplo z chladiaceho zariadenia, je nutné do systému zaradiť prvok akumulácie tepla a chladu.
Konvečným riešením je inštalácia dvoch zásobníkov – zásobníku tepla a chladu. Toto riešenie je prostorovo náročné a nedostačujúce s ohľadom na malý pomer medzi objemom zásobníka a akumulovaným teplom a chladom.
V prípade vhodného zdroja chladu pre výrobu a udržovania ľadu je možné využiť skupenského zásobníku chladu a tepla.

Skupenský zásobník je zariadenie, v ktorom zmenou skupenstva voda – ľad a opačne, dochádza pri jeho nabíjaní k akumulácii chladu a získavaniu odpadného tepla a naopak pri jeho vybíjaní dochádza k akumulácii tepla.
Toto riešenie umožňuje nezávislo na stave vychladenej ľadovej plochy čerpať odpadné teplo pre ohrev:

  1. vody pre rolbu;
  2. ohrev TUV;
  3. vykurovanie štadiónu;
  4. k odvlhčovaniu.

Akumulovaný chlad v zásobníku naopak pokrýva odberové špičky chladu:

  1. pre chladenie ľadovej plochy;
  2. je zdrojom chladu pre chladenie haly s ľadovou plochou a prípadne ďalších zázemí;
  3. je zdrojom chladu pre kondenzačné odvhlčovanie.

Vybíjaním zásobníka je opäť akumulované teplo, ktoré je kedykoľvek nezávisle na stave chladenia ľadovej plochy možno využiť pri opätovnom nabíjaní skupenského zásobníka

Využitie zdroja chladu ľadovej plochy v režime tepelného čerpadla

S ohľadom na vyššie uvedený spôsob akumulácie chladu a tepla sa z chladiaceho zariadenia stáva v podstate tepelné čerpadlo, ktoré v závislosti na požiadavke zaisťuje plnohodnotnú dodávku tepla pre zázemie štadiónu.
Oproti bežne konštruovaným zariadeniam pre chladenie ľadu sa takto koncipované zariadenie odlišuje:

  1. kaskádnou sústavou výmenníkov pre ohrev jednotlivých vykurovacích okruhov;
  2. chladiace zariadenie je rozdelené do viacerých chladiacích okruhov tak, aby bolo možné časť zariadenia využívať s vyššou kondenzačnou teplotou pre ohrev v režime tep.čerpadla a druhú časť v režime chladenia ľadu pri zachovaní max. energetickej účinnosti;
  3. pracuje s ekologickým chladivom R 134 A umožňujúce dosiahnutie vysokej energetickej účinnosti v širokom teplotnom rozsahu prevádzkových režimov.

Rekuperácia chladu z ľadovej triešte

Významnou položkou záťaže ľadovej plochy je jej úprava rolbou a to bežne min 12krát denne. V princípe z ľadovej plochy odoberieme cca 57 kWh chladu na jednu úpravu a to vo forme ľadovej triešte a upravovanú plochu tepelne zaťažíme mrznutím teplej vody nanesenej rolbou na jej povrch.
Obyčajne je ľadová triešť rozpustená odpadovým teplom. Ide se síce o úsporné riešenie, ale strácame:

  1. hodnotné odpadné teplo o teplote min 30 oC, ktoré je možné využiť lepšie – napríklad pre odvhlčovanie;
  2. 57 kWh chladu.

Pri vhodne urobenom systéme rozpúšťania ľadovej triešte v snežnej jame získame ľadovú vodu o teplote cca +3 oC. Pomocou tejto ľadovej vody znížime pomocou vhodne inštalovaného výmenníka tepla vlastnú energiu kvapalného chladiva pred vstupom do výparníku. Dochádza k rekuperácii chladu. Oteplená voda z výmenníka o teplote +25 oC je využitá k sprchovaniu ľadovej triešte a tým aj jej rozpúšťaniu.

Rekuperácia vody vzniknutej roztápaním ľadovej triešte

Roztápaním ľadovej triešte pomocou predchádzajúceho princípu získame späť vodu ktorú po jej vyčistením od mechanických nečistôt a jej ohriatiu opäť využijeme pre úpravu ľadovej plochy. Voda je filtrovaná kaskádnou zostavou sieťových filtrov.

Po prefiltrovaní je voda ohrievaná pomocou výmenníka na teplotu 35 st.C opadným teplom z chladenia a priamo plnená do rolby.
Plnenie rolby je realizované pomocou impusného vodomera, ktorý automaticky po stlačení tlačidla naplní vodu do rolby v požadovanom množstve.
Týmto spôsobom ušetríme cca 10 m3 vody denne, to predstavuje položku cca 20 EUR za jeden deň na jednej ľadovej ploche.
Požiadavky na kvalitu vody pre tvorbu a udržovanie ľadu:
Všetká voda používaná pre tvorbu a udržovanie ľadovej plochy by mala splňovať tieto kritétia:

  • tvrdosť do 2 stupňov nemeckej stupnice tvrdosti;
  • bez prítomnosti solí;
  • bez prítomnosti pevných častíc spôsobujúce jej zakalenie.

Všeobecne môžme považovať za ideálnu vodu destilovanú – ľahko mrzne. Avšak s ohľadom na mechanickú záťaž ľadovej plochy je ľad z destilovanej vody nevhodný pre svoju štiepavosť za nižších teplôt pod -5 oC.
Pre pevnosť a húževnatosť ľadu je zásadný počet tzv. kryštalizačných jadier vo vode. Kryštalizačné jadro je pevná mikroskopická častica (nečistota) od ktorej začína rásť kryštál ľadu. Čím väčšie množstvo kryštalizačných jadier voda obsahuje, tým väčšie množstvo malých kryštálov s väčšou vzájomnou silovou väzbou sa vytvorí. To znamená, že ľad bude pevnejší a bude mať menšiu tendenciu k štiepaniu.

Spotreba energie

Zimný štadión vyprojektovaný a realizovaný podľa vyššie uvedených zásad bude investične zhruba rovnako drahý ako pri použití iných technológií chladenia (čpavok) ale naviac bude prevádzkovateľovi aj návštevníkom zaisťovať:

  1. Prevádzkové náklady na chladenie, kúrenie a vetranie na úrovni cca 1000 až 1500 kWh / prevádzkový deň. Garantovaná priemerná spotreba je 40.000,-kWh / mesiac
  2. Vzhľadom k použitiu adiabatických chladičov a cirkulácii vody snežnej jamy je spotreba technologickej vody minimalizovaná a v podstate nie je nákladovou položkou
  3. Návštevníci môžu ťažiť z výbornej kvality ľadu a tepelného komfortu ako v hale , tak aj v zázemí zimného štadiónu
  4. Integrácia chladenia, tepelného hospodárstva, vzduchotechniky a odvlhčenia do jednotného systému merania a regulácia je užívateľsky jednoduchá a umožňuje ovládanie celého systému a jeho správu aj cez vzdialený prístup cez internet

Technológia pre zimné štadióny

v súčasnej dobe je pri voľbe technológie chladenia celá problematika často zúžená na jedinú tému a to  čpavok áno alebo nie. S ohľadom na komplexnosť problematiky prevádzky zimných štadiónov je to síce podstatná problematika, ale zďaleka nie jediná. Prevádzkové náklady na zimnom štadióne nie sú len platby za el. energiu, ale tiež za teplo, vodu, a ďalšie režijné náklady. Z toho vyplýva že sa dajú cielene znížiť náklady jednej položky, napríklad za el. energiu inštaláciou chladenia pracujúcom bez podstatného využitia odpadného tepla, ale zároveň väčšinou vzrastú náklady za teplo a spotrebu vody.

Celý systém je zameraný na maximálne využitie odpadného tepla pre pokrytie všetkých potrieb tepla na ZS. Tu je zásadný rozdiel medzi tým či využívame len časť odpadného tepla alebo všetky dostupné. Pri konštrukcii systému je teda kladený dôraz na možnosť využitia až 100% odpadného tepla.

Ako dôkaz o efektívnosti hore uvedeného je tu reálne porovnanie dvoch rovnakých hokejových hál s rozdielnou filozofiou pri realizácii technológie. ICE Arena v Prahe Letňanoch ( 2 ľadové plochy) kde je inštalované priame čpavkové chladenie, teplo odoberané z teplovodu a voda z vlastného vrtu má väčšie prevádzkové náklady ako rovnako prevádzkovaná Hokejová hala v Brne ( 2 ľadové plochy) kde je inštalovaný hore popísaný ucelený systém založený na nepriamom chladení bez použitia čpavku. Tieto skutočnosti sú overiteľné u obidvoch prevádzkovateľov, prevádzkovateľ ICE Areny v Prahe si u našej spoločnosti zadal úpravu vedúcu k zníženiu celkovej prevádzkovej náročnosti. Ďalej ako podstatná skutočnosť je posudok spracovaný nezávislou akademickou osobou profesorom Petrákom z ČVUT Praha katedra chladenia, ktorý posudzoval konkrétny projektovaný systém založený na hore popísanom princípe a porovnával ho so čpavkovými technológiami.
Keďže v súčasnej dobe panujú tendencie obmedzovať z politických dôvodov (tzv.globálne otepľovanie) obecné syntetické chladivá sú rôznymi záujmovými skupinami podsúvané nepravdivé tvrdenia o možnom zákaze týchto chladív. Tieto chladivá budú používané naďalej pre svoje nesporné technické a prevádzkové výhody a prípadné snahy o ich obmedzení skončí maximálne vývojom nových chladív umožňujúce ich zámenu bez nutnosti výmeny celého strojného zariadenia.