научный журнал «Актуальные исследования» #45 (124), ноябрь '22

Проектирование инженерных систем крытых ледовых арен

В статье приводятся основные проблемы и методы их решения при проектировании инженерных систем в крытых ледовых аренах.

Аннотация статьи
влажность
крытые ледовые арены
воздухообмен
осушка
Ключевые слова

В современном мире спорт является неотъемлемой частью жизни человека и в связи с этим были построены разного рода, многофункциональные спортивные комплексы в которые входят бассейны, спортзалы, крытые ледовые арены и т.д. Крытые ледовые арены являются одними из самых сложных при проектировании, строительстве и эксплуатации. Первостепенной задачей при проектировании инженерных систем для крытых ледовых арен является поддержание температурного и влажностного режима системой вентиляции в зонах трибун и ледовой чаши при этом организовать воздухообмен так, чтобы зрители чувствовали себя комфортно, но не во вред ледовому покрытию. Расчетные параметры воздуха приведены ниже в таблице.

Таблица

Расчетные параметры воздуха

Период года

Температура воздуха в помещении, °С

Температура льда, °С

Максимально допустимая относительная влажность воздуха в помещении катка, %

Минимальное поступление наружного воздуха, л/с / субъект, не менее

Ледовая чаша

 

+10…+15

-2…-6

Менее 80

0,25

Трибуна

Теплый

+23 - +25

-2…-6

40-60

0,3

Холодный

+20 - +21

-2…-6

30-50

0,25

Воздухообмен может быть организован 2-мя способами:

1. сверху-вверх;

2. воздушный шатер.

Рис. 1. Способы организации воздухообмена

Каждый из вариантов имеет право на жизнь, но в сравнительном анализе отдается предпочтение второму варианту, т.к. при организации воздухообмена как в первом варианте имеется несколько больших минусов влияющих на ледовое покрытие:

  1. Подаваемый сверху воздух должен иметь достаточно большую температуру, чтобы обеспечить комфорт зрителям, что при контакте с холодным воздухом исходящий от ледовой чаши может привести к выпадению конденсата.
  2. Воздух, насыщенный СО2 от зрителей и спортсменов будет иметь плотность больше чем приточный, т.е. он будет занимать нижнюю часть трибун и площадки, в связке с тем фактором что перепад высот между вытяжной решеткой и насыщенным СО2 воздухом большой, его будет трудно вытянуть из помещения.

Повышенная влажность воздуха является одной из основных проблем характерная для теплого и переходного периодов особенно. Избыточная влажность может привести к образованию тумана на поле, выпадению конденсата (это происходит из-за того, что с уменьшением температуры способность воздуха удерживать влагу в виде водяного пара уменьшается), образованию плесени на несущих конструкциях (такое явление обусловлено тем, что несущие конструкции могут принимать температуру ниже температуры точки росы из-за радиационного охлаждения от ледового поля, что приводит к выпадению конденсата) и т.д. Основными источниками выделения влаги являются люди и приточный воздух, для борьбы с этой проблемой применяют осушение приточного воздуха, который имеет несколько способов:

  1. Конденсационный процесс (охлаждение воздуха до температуры конденсации);
  2. Адсорбционный процесс (воздух проходит через материал, адсорбирующий влагу);
  3. Абсорбционный процесс (воздух осушается за счет жидких поглотителей – раствора солей).

Среди перечисленных вариантов основными являются первые два, абсорбционный редко применяется из-за его недостатка которой является высокая коррозионная активность. Поток воздуха может унести с собой раствор солей и осесть на металлических поверхностях, за счет чего уменьшает защиту от коррозии.

Рис. 2. Эффективность работы осушителей

Так же, можно применить комбинированную систему осушения.

Методом борьбы с выпадением конденсата на несущих конструкциях является его теплогидроизоляция с отражающим слоем.

Перед тем как приступить к монтажу инженерных систем нужно провести анализ CFD моделированием принятых проектных решений на их корректность и жизнеспособность в рабочих средах STAR-CCM или ANSYS, особенно при организации воздухообмена сверху-вверх.

В текущих реалиях очень часто затрагивается вопрос энергоэффективности для такого рода зданий, поэтому так же стоит уделить внимание следующим вопросам:

  • применение рекуперации теплоты с вытягиваемого воздуха;
  • применение сбросной теплоты от холодильных машин для подогрева грунта под несущей плитой или системы горячего водоснабжения;
  • применение энергоэффективных осветительных приборов.

За счет этих действий можно сэкономить более чем 50% электроэнергии.

Текст статьи
  1. СП 118.13330.2012. Общественные здания и сооружения. М.: Минрегион России, 2007. 76 с.
  2. СП 31-112-2007 Физкультурно-спортивные залы. Часть 3. Крытые ледовые арены. М.: Минрегион России, 2007. 156 с.
  3. Кокорин О.Я., Товарас Н.В. Инженерные системы помещений с искусственным льдом и снегом. ‒ М.: КУРС: ИНФРА‒М, 2014. ‒ 240с.
  4. Панкратов В.В., Шилкин Н.В. Особенности климатизации ледовых арен // AВОК, 2009. № 8. С. 24-36.
  5. Нестерука А.В. Повышение энергоэффективности инженерных систем хоккейных арен. // AВОК.
Список литературы