Искусственный лед на современных аренах
Ледяной покров уже на протяжении долгих лет используется в качестве игровой площадки для такого популярного вида спорта, как хоккей, а также для других дисциплин, которые актуальны во время проведения зимних олимпийских соревнований, – фигурного катания, керлинга, шорт-трека.
История
Искусственный лед стали применять на катках еще в 70-е годы XIX века. Образцом для массового строительства катков в европейских и североамериканских государствах стала лондонская арена. Тогда основная конструкция состояла из бетонного основания, на котором располагались трубки, наполненные холодоносителем. Лед здесь образовывался после подачи и заморозки воды, налитой на трубки. В начале ХХ века в Кливленде состоялась презентация первого ледового поля, особенностью которого было использование бетонной конструкции с расположенным внутри трубопроводом. Изначально в холодильных системах для катков применялся хладагент на основе сернистого ангидрида. Через некоторое время разработчики холодильного оборудования стали использовать в качестве холодоносителя аммиак.
Технологический прогресс стал причиной серьезных изменений в создании холодильных установок, однако все производители до сих пор руководствуются принципами, на основании которых были построены первые конструкции.
Отличие систем образования льда
Современное ледовое покрытие образуется благодаря матам – наборам трубок с постоянно циркулирующей охлаждающей жидкостью. В результате лед появляется за счет промежуточного антифриза, а не хладагента, содержащегося в холодильной установке. Катки старого образца замерзали благодаря воде и глицерину, которые превращались в однородную смесь. В данное время роль антифриза могут выполнять:
- пропиленгликоль;
- этиленгликоль;
- кальций и хлор (в растворе).
Раньше для изготовления трубок охладительной системы использовалась медь, а сейчас расходным материалом является сталь или пластик. Такие трубки расположены в песчаном или бетонном основании.
Основание ледовой арены в разрезе
Качество покрытия
Чтобы спортсмены могли максимально использовать свои функциональные возможности, качество ледового покрытия должно находиться на высочайшем уровне. Раньше это было невозможно, так как катание на открытом воздушном пространстве осуществлялось под воздействием изменчивой температуры, что негативно влияло на качество льда. Со временем исследователи вывели оптимальные условия для катания:
- температура окружающей среды – +17 градусов Цельсия;
- влажность – 30 процентов;
- температура ледяного покрова – -4 градуса Цельсия.
В закрытых ледовых комплексах, на лед негативно воздействуют воздушные массы, проникающие в помещение во время теплой погоды. Также высокую теплоотдачу обеспечивают источники света и наблюдающая за событиями аудитория. Помимо этого, от зрителей исходит влага, из-за которой нарушается зеркало льда. Чтобы обеспечить высокое качество ледовой поверхности и комфортные условия на трибунах, современные спортивные площадки оснащаются сложными системами кондиционирования. Качественные характеристики ледового покрытия зависят и от жесткости воды. Последняя должна в минимальном количестве содержать растворенные соли. С этой целью вода подвергается смягчению и деионизации.
Подробнее о температурах
При подготовке ледовой арены следует обеспечить такой температурный режим, который наилучшим образом подходит для проведения мероприятия. К примеру, фигурное катание проводится при температуре льда в пределах 2-3 градусов Цельсия со знаком минус. Повышенная мягкость льда способствует лучшему сцеплению коньков с поверхностью. Также это необходимо для уменьшения разрушения ледяного покрова.
Игра в хоккей требует «тяжелого» льда. Такие состязания проводятся при температуре -4…-3 градуса Цельсия. Негативной характеристикой очень холодного льда является высокая вероятность раскалывания.
Подогрев и заморозка
Использование системы подогрева грунта в спортивных сооружениях является необходимым, так как из-за высокой холодопроизводительности снижается температура бетонного основания. В итоге это может стать причиной замерзания грунта, изменчивое состояние которого негативно влияет на фундамент. В случае всесезонного использования ледового катка, ниже его основания размещают трубки на расстоянии 0,3-0,6 метра. Благодаря отопительной системе температура грунта постоянно составляет около 3 градусов Цельсия.
Поверх грунта устанавливается теплоизоляция. Ее компоненты стыкуются и между ними пропадают щели. На следующем этапе осуществляется монтаж трубных матов. Основой для укладки трубок является арматурная сетка. В некоторых случаях сетку заменяют песчаным слоем. После этого конструкцию бетонируют. Для производства трубок системы подогрева используют термостойкие полимеры. Подобные трубки отличаются тонкими стенками и монтируются на расстоянии около 10 сантиметров.
Подключение системы охлаждения
Чтобы привести хоккейную арену в полную готовность, необходимо 30-60 кубических метров воды. Замораживание происходит поэтапно, с целью образования многослойного льда. Образование первых слоев происходит в результате распыления воды. Следующей процедурой является окрашивание поверхности в белый цвет, чтобы хоккеистам было легче обнаружить шайбу во время игры. После этого требуется образование еще одного слоя льда и нанесение разметки. На завершающей стадии появляется главный ледяной покров.
Устранение дефектов поверхности
Разрушение ледового пространства происходит под воздействием лезвий коньков. Для выравнивания поверхности применяются ресурфейсеры – специальные комбайны, которые корректируют лед в свободное от катания время.
Данный процесс заключается в следующем:
- Специальный нож удаляет верхний слой льда;
- Обработанная поверхность моется;
- Подается горячая вода, которая способствует устранению всех неровностей и соединению слоев;
- Нож выравнивает ледовое пространство.
Калькуляция энергозатрат
Самой трудоемкой процедурой в образовании ледовой поверхности является подготовка льда. Компания Johnson Controls опубликовала информацию, что на подготовку льда уходит 57 процентов энергетических затрат, на обеспечение трибун электричеством – 14 процентов, на освещение катка – 9 процентов, на осушение и вентиляцию – 12 процентов, на дополнительное освещение – 8 процентов. По этой причине разработчики ледовых арен делают основной акцент на энергетическую эффективность. К примеру, во время последней Олимпиады в Сочи Большая ледовая арена была оборудована 3-мя высокоэффективными холодильными установками YORK, которые изготовила корпорация Johnson Controls. Мощность такого оборудования составляет 529 киловатт. Также оно имеет электрический двигатель, отдача которого равна 400 киловаттам. Что касается холодильного коэффициента компрессора, он равен 1,32.
Для выработки холода в YORK используется замкнутый цикл. Хладоносителем здесь является этиленгликоль (концентрация — 42 процента). Раствор охлаждают до -14 градусов Цельсия, после чего распределяют между 2-мя хоккейными площадками. Далее, осуществляется возврат хладоносителя в хладоцентр.
Чтобы грунт не промерзал, под бетонную плиту устанавливают трубки, толщина которых составляет 37 сантиметров. В трубках находится пропиленгликоль.
Система кондиционирования воздуха сочинской арены состоит из 4-х холодильных машин YORK, мощность охлаждения которых составляет 2,3 тысячи киловатт, в то время как мощность электродвигателя равна 516 киловаттам. Холодильный коэффициент нагнетателя равен 4,45.
Конденсация холодильного оборудования позволяет утилизировать тепло, благодаря которому удовлетворяются технологические потребности сооружения (таяние льда, вентиляция, горячее водоснабжение).
На основе материалов из журналов «ON», «Мир Климата»
Источник
Технология заливки льда
Ледовый каток во дворе, на стадионе, во дворце спорта, на детской или спортивной площадке, у школы или в парке должен представлять собой абсолютно ровную ледяную поверхность из натурального и/или искусственного льда, с ограждением по периметру территории, для катания на коньках или хоккея. Он может использоваться как для массового отдыха всех желающих, так и для проведения спортивных мероприятий, например, по фигурному катанию или конькобежному спорту. Заливка льда начинается с подготовки основания, а именно укатки снега для получения плотной базы толщиной не менее 5 см. По технологии заливки льда температура воздуха должна находиться в диапазоне -4 / -5 °C, иначе замерзание поверхности растянется на целые сутки.
Стандартные размеры:
- Хоккейной площадки — 26×56 / 29×60 / 37×61 м;
- Ледовой арены — 12×24 / 18×32 / 24×51 / 30×60 м;
- Открытых катков — 18×25 / 20×40 / 26×56 и более.
Подготовка основания под каток включает в себя:
- Разметку границ заливаемого участка;
- Уплотнение выбранной площади под заливку льда;
- Очистку поверхности от лишних камней, мусора, засыпку ям;
- Ограждение площадки будущего катка, закрепленными рёбрами по границе, сплошными досками шириной около 23 см и толщиной порядка 6 см (вместо этого также может быть подготовлен земляной вал (без щелей) около 9 см по периметру зоны);
- Устройство дополнительного свободного пространства за краями ледового катка для сваливания снега во время уборки, необходимая ширина территории около 2 метров.
Заливка льда на катке
Заливку льда по технологии следует производить при безветренной ясной морозной погоде, когда грунт уже успел промёрзнуть на 5 – 7 сантиметров, иначе вода будет уходить в землю. Площадка под каток заливается веером, распылённой равномерной струёй под углом порядка 25 – 30 градусов. Таким образом, не произойдёт размывания поверхности основания. Лучшим решением в качестве инструмента станет резиновый шланг с распылителем (специальным наконечником), подключенный к водопроводу. Длина шланга не должна ограничивать доступ ни к одному из углов площадки. В случае, когда заливка катка осуществляется через пожарный гидрант, применяется прорезиненный пожарный рукав, оснащённый стволом с распылителем. Разбрызгивание воды происходит по траектории так, чтобы на поверхность ровным слоем попадали мельчайшие капли, покрывающие снежный покров основания. Распылитель позволяет получить в результате однородную структуру льда на катке. Такая технология заливки льда, в отличие от сплошной струи, помогает избежать создания слоистого «пирога», который в процессе эксплуатации начинает быстро крошиться из-за образования пустот под ледяной коркой (особенно эта проблема актуальна, когда заливка происходила при температуре ниже 15°C).
Когда первый слой воды напылён при помощи распылителя на основание, есть уверенность, что не образовалось больших луж, можно смело оставлять его на 2 – 3 часа для замерзания, после чего приступать к нанесению следующего слоя. Заливка последующих слоёв ледового покрытия проводится только на замёрзший предыдущий слой. Направление распыления выбирается с учётом направления ветра, по часовой стрелке или против, стоя спиной к ветру. Когда лёд достиг толщины в 2 см, на нём могут начать образовываться отверстия диаметром около 0,5 см. Они обязательно забиваются мокрым снегом. Для полноценной эксплуатации катка зимой первоначальная заливка должна представлять собой слой льда толщиной 10 – 15 см. Такое значение параметра берётся исходя из двух следующих факторов:
• Погода может препятствовать ежедневной заливке катка;
• Коньками срезается порядка 1 – 2 сантиметров ледяного слоя катка в день.
Лёд обязательно перед каждой заливкой очищается от снега. Ни в коем случае не рекомендуется заливать каток во время снегопада, это приводит к получению бугристой поверхности льда. Обслуживание и очистка катка производится после каждого снегопада. Если осадки выпадают обильно на протяжении длительного времени, то желательно чистить поверхность льда не дожидаясь окончания непогоды. Убранный снег следует перемещать на отдельную свободную территорию, чтобы он не уменьшал площадь катка. В процессе строительства катка во дворе, парке, ледовом дворце или на стадионе обязательно предусмотрите, что зимний день очень короток, а продлить время использования площадки можно искусственным освещением. Осветительные установки для хоккейных коробок и катков могут представлять собой прожекторы заливающего света, светильники на мачтах или подвесные лампы, в зависимости от типа и уровня площадки. Высота размещения освещения надо льдом должна быть не менее 5 метров. Степень освещенности катка можно увеличить за счёт придания льду белой окраски. Для получения белого цвета, на этапе первоначальной заливки, поверхность поливается раствором мела или извести, а после её замерзания осуществляются последующие заливки чистой водой.
Если на ледовом катке или арене предполагается проводить спортивные соревнования или тренировки по хоккею, конькобежному спорту или фигурному катанию, то необходимо нанесение разметки на лёд, обычно краской в виде синих и красных линий шириной не более 5 см. Краска замерзает достаточно быстро, после чего минут через 5 – 10 разметочные линии поливаются водой из чайника. Не допустить растекания краски на поверхности можно предварительной очисткой линий от снега.
Обслуживание и уход за готовым катком – очень важный этап работ для поддержания объекта в хорошем состоянии. Его необходимо регулярно чистить, выравнивать, корректировать и шлифовать. Разглаживание льда можно осуществлять большой шваброй с тряпкой и горячей водой. Если на поверхности всё же уже образовались ямки и глубокие порезы вследствие интенсивной эксплуатации и перепадов температуры, то, перед следующей заливкой льда по технологии, нужно произвести ремонт покрытия при помощи замешивания каши из снега с водой и помещения её в ямки и порезы. После подмерзания, дефекты устраняются скребком, и начинается заливка катка.
Дата публикации: 1 декабря 2016 года
Источник
