Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Инженерные системы помещений с искусственным льдом или снегом

Режимы работы и оборудование систем кондиционирования воздуха в помещениях с искусственным льдом для игры в хоккей и фигурного катания

Режимы работы систем кондиционирования воздуха в помещениях с искусственным льдом для игры в хоккей

В нашей стране широкое распространение получили два вида игры в хоккей: хоккей с шайбой и хоккей с мячом. Наибольшее количество помещений с искусственным льдом построено для тренировок и проведения соревнований при игре в хоккей с шайбой.

Размеры и разметка искусственного льда представлены для игры в хоккей с шайбой и показаны на рис. 4.1. Спортсмены, судьи и тренеры при игре в хоккей с шайбой совершают резкое торможение коньками, поэтому требуется твердый лед и необходимо создавать и поддерживать на его поверхности температуру (4л) —6 °С. В основании, на котором наморожен искусственный лед толщиной до 30 мм, проложены пластмассовые трубы. Возможные расположения пластмассовых труб в бетонном основании и его возможная конструкция показаны на рис. 1.3. Наиболее короткие пластмассовые трубы в змеевике из двух труб получаются при расположении подающего и обратного коллекторов по длинной стороне искусственного льда в 60,1 м (вариант третий в схемах на рис. 1.3.). Применение наиболее коротких труб в змеевике позволяет сократить гидравлические потери при прохождении антифриза по трубам. Змеевики укладываются в основании параллельно по две трубы в каждом змеевике и имеют общие коллекторы.

Это обеспечивает создание искусственного льда и выход из змеевиковых теплообменников антифриза с одинаковой температурой.

5 4 3 1 2 3 4

План и разметка искусственного льда для игры в хоккей с шайбой

Рис. 4.1. План и разметка искусственного льда для игры в хоккей с шайбой:

/ — центр вбрасывания шайбы в начале игры; 2 — разграничительная линия (красного цвета) между зонами играющих команд;

  • 3 — разграничивающая линия (синего цвета), определяемая правилами игры (положение вне игры, пробросы и др.);
  • 4— зоны игровых вбрасываний шайбы; 5- зона вратарских зон;
  • 6 — зона за вратарскими воротами

Следовательно, температура на поверхности искусственного льда от охлаждения бетона основания и льда при прохождении по трубкам змеевиковых теплообменников антифриза, охлаждаемого от работы холодильных машин с обратной температурой —9° до температуры — 13°, будет одинаковой по длине льда и изменяться незначительно по ширине льда.

При резких торможениях и поворотах от повышенных усилий коньков на искусственный лед, на его поверхности остаются полосы, выбоины и ямки. Наличие повреждений на поверхности искусственного льда может вызвать падение игроков и получение травм, таким образом влиять на результаты соревнований. Поэтому в перерывах между игровыми таймами производится заливка поверхности льда тонким слоем воды, которая распределяется заливочной машиной. Тонкая пленка воды замерзает и закрывает повреждения на льду.

Сохранение качественной поверхности льда обеспечивается работой системы кондиционирования воздуха (СКВ), которая должна поддерживать температуру у поверхности льда не выше 10 °С, при относительной влажности воздуха не выше 65-70%. Наиболее энергозатратным является режим работы СКВ в теплый период года, который в климате Москвы по новым климатическим нормам [9] имеет параметры: температура (1:н) — 26,3 °С, энтальпия (1н) — 57,5 кДж/кг. На искусственном льду при тренировках может находиться 30 человек. По саннормам для людей на льду необходимо подавать 80 м3/час.чел. Минимальный расход приточного наружного воздуха в СКВ, подаваемого на искусственный лед для хоккея с шайбой, равен:

ЬПн.мин. = лсп' 80 = 30 • 80 = 2400 м3/час. (4.1)

Воздух над поверхностью льда для экономии энергии на работу СКВ поддерживается со следующими параметрами:

'в.л. = 10 'С; <рв л = 80%; с1вл = 5,4 г/кг; 1Вр = 5,2 "С.

На рис. 4.2. представлено построение на 1-с1 диаграмма влажного воздуха расчетных параметров воздуха т. Н, воздуха у поверхности искусственного льда, температуры льда. Между температурами воздуха у поверхности искусственного льда т = Ю °С и поверхностью льда ^ = —6 °С. Градиент температур составляет:

Д'ко„=10+6=16"С-

В гл. 2 приведена формула (2.8), по которой вычислен конвективный поток тепла 0кон от воздуха и поверхности искусственного льда из-за наличия градиента температур Д^он = 16 °С. Если не компенсировать потерю воздуха тепла конвективного потока, то воздух постепенно понизит температуру до температуры Ц п = 5,2 °С, при которой продолжает сохраняться градиент для потока конвективного тепла от воздуха к поверхности льда:

ДГкон = 5,2 + 6 = 11,2-С.

Воздух с температурой точки росы 1:в = 5,2 °С будет иметь

срв л = 100%. Дальнейшее понижение температуры воздуха у поверхности льда ниже 5,2°С приведет к пересыщению воздуха водяными парами, которые будут переходить в туман и выпадать каплями на поверхности искусственного льда. Это ухудшит качество искусственного льда и поэтому недопустимо[ 18].

Для предотвращения образования тумана и конденсации водяных паров в воде капель на поверхности искусственного льда, к воздуху необходимо подвести тепло в количестве, вычисляемом по формуле (3.2). По формуле (3.3) вычисляем количество явного тепла поступающего от 30 находящихся на поверхности искусственного льда людей, имеющих телесную физическую нагрузку с выделением явного тепла на человека Ятя л = 135 Вт-ч/чел:

дт.я.л. = 30 ' 135/Ю00 = 4,05 кВт-ч.

Вычисляем поверхность искусственного льда для игры в хоккей с шайбой размерами по рис. 4.1.:

?л = 60,1 -30,1 = 1809 м2.

По формуле (2.8) вычисляем поток конвективного тепла от воздуха и поверхности искусственного льда:

(3 = 1809- 4,3 *(10+6)/1000= 124,45 кВт-ч.

кин

По формуле (3.2) вычисляем количество тепла на нагрев воздуха, необходимого для компенсации конвективного потока тепла по льду:

(Э = 124,45 - 4,06 = 120,2 кВт-ч.

Задается перепадом температур между нагретым приточным воздухом ^ и воздухом у поверхности льда 1ВЛ :

Д1. = г- г = 12°.

П П в.л.

Требуемый расход нагретого приточного воздуха вычисляется по формуле (3.6):

  • 123,3-3600
  • (22-10)1,191

= 31090 м3/час.

Под потолком помещения искусственным льдом собирается вытяжной воздух, параметры которого вычисляются с учетом восприятия тепла от арматуры светильников и влаги от людей с выдыхаемым воздухом. От светильников при удельном расходе в них электроэнергии 30 Вт-ч/м2 будет образовываться лучистый тепловой поток ко льду, подведенной электроэнергии и светильниками, переходящий в тепло, пойдет на нагрев арматуры, которая охлаждается вытяжным воздухом. Вычисляем температуру вытяжного воздуха после нагрева от охлаждения арматуры светильников:

У1

, Рл -30-0,4-3,6 _ ^ | 1809-30-0,4-3,6 0,9Ьп-р -ф 0,9-31090-1,19-1

От 30 человек, находящихся на льду, выделяются водяные пары в количестве, вычисляемой по формуле (3.4):

?л= 30-110 = 3300 г/час.

Влагосодержание вытяжного воздуха после восприятия водяных паров, выделяющихся от людей, вычисляется по формуле:

г/кг.

(4.1)

XV

ё, =ёп+-*—

0,9Ь„-рц

Влагосодержание приточного воздуха ёп должно быть равно влагосодержанию воздуха на поверхности льда с1к п =5,4 г/кг, это позволит сохранить значение относительной влажности воздуха не выше фв ^ = 70%. По формуле (4.1) получим:

  • 5,4 +
  • 3300
  • 0,9-31090-1,19

= 5,5 г/кг.

На рис. 4.2. параметры вытяжного воздуха отвечают влагосодержанию воздуха (т.у.) с энтальпией I = 27 кДж/кг. Приточный воздух в количестве Ьп = 31090 м3/час необходимо в приточном агрегате охладить и осушить. Из построения на 1-с1 диаграмме на рис. 4.2. хорошо видно, что энтальпия т.у. < 1н. Поэтому в целях экономии энергии на выработку холода для снабжения воздухоохладителя в приточном агрегате СКВ, целесообразно охлаждать и ощущать смесь саннормы наружного воздуха Ьпн мин и рециркуляционного Ь , расход которого вычисляем:

ь =ь -ь

у.р П ПН.мин

= 31090 - 2400 = 28690 м3/час.

Вычисляем энтальпию смеси:

28690-2373 + 2400-57,5 31090

= 29,4 кДж/кг.

Построение на /-^диаграмме расчетного режима работы системы кондиционирования воздуха

Рис. 4.2. Построение на /-^диаграмме расчетного режима работы системы кондиционирования воздуха (СКВ) в теплый период года в климате Москвы в помещении с искусственным льдом для игры в хоккей с шайбой. Построение процессов: В,(-У — восприятие вытяжным воздухом тела от арматуры светильников и влаги от людей; У-СМ-Н — смешение в приточном агрегате СКВ вытяжного и наружного воздуха; СМ-ОХ — охлаждение и осушение в воздухоохладителе приточного агрегата СКВ смеси приточного воздуха; ОХ-П — нагрев в калорифере приточного агрегата СКВ подаваемого к воздухораспределителям приточного воздуха; П-В-Л — компенсация конвективного потока

тепла от воздуха ко льду

На 1-с1 диаграмме рис. 4.2. соединяем прямой точки т.н. и у. и находим место пересечения прямой н-у с I = 29,4 кДж/кг в т.см, отвечающей параметрам смеси воздуха в приточном агрегате СКВ: 1:см =13,0 °С; йсм = 6,5 г/кг. Параметры охлажденного и осушенного воздуха находим в месте пересечения б = 5,4 г/кг; со = 93% (с т.ох на рис. 4.2.): С „ = 6,2 °С, 1= 19,6 кДж/кг. Расход холода на охлаждение смеси приточного воздуха вычисляется по формуле:

р,„ =К ? Р„- (I», - и/3600, кВт-ч. (4.2)

По формуле (4.2) получим:

0 = 31090 • 1,22- (29,4- 19,6)/3600 = 103,3 кВт-ч.

Для нагрева осушенного и охлажденного приточного воздуха необходимо к калориферу в приточном агрегате СКВ подведем тепло, количество которого вычисляется по формуле:

От„. = Ц,' Рп • ср' (‘п - <„л)/3600, кВт ч. (4.3)

Для построенного на рис. 4.2. режима охлаждения приточного воздуха до температуры 1=10 °С и нагрева в калорифере до 1;п = 22 °С по формуле (4.3) вычисляем:

0Т || = 31090 • 1,2 • 1 • (22 - 10)/3600 = 124 кВт-ч.

Расчетный холодный период года в климате Москвы нормируется следующими параметрами 19]: = —28 °С;

<3„ = 0,3 г/кг (т. Н на рис. 4.З.). Воздух над поверхностью льда с температурой 1:л = —6 °С должен иметь температуру не выше 1:вл = 10 °С и относительную влажность срвл< 80%. Принимаем срц = 30% (т. В„у на рис. 4.3) при С =10 °С и по построению на 1-с1 диаграмме рис. 4.3. видим, что и в холодный период сохраняется градиент температур для конвективного потока от воздуха и поверхности искусственного льда:

А'кон= 10+ 6 =16 "С.

/, кдж/кг

Построение на /-^диаграмме расчетного режима работы СКВ в холодный период года в климате Москвы в помещении с искусственным льдом для игры в хоккей с шайбой

Рис. 4.3. Построение на /-^диаграмме расчетного режима работы СКВ в холодный период года в климате Москвы в помещении с искусственным льдом для игры в хоккей с шайбой.

Построение процессов: В„ п -У, — поглощение вытяжным воздухом

11^ I .Л А

тепло- и влаговыделений; Н -СМ-У„ — смешение в приточном

А А А

агрегате СКВ; СМ-Пу — нагрев в калорифере приточного агрегата

А А

СКВ смеси приточного воздуха; П-Вп „ „ — компенсация

А о.Л.А

конвективного потока

Однако, температура точки росы воздуха над поверхностью льда понизилась До 1:в,, рх = —6,5 °С, что позволяет понизить температуру ^ л х до рекомендованного нижнего предела 1:в л = 5 °С [41. Для сохранения теплового комфорта людей, находящихся на поверхности льда при игре в хоккей, сохраним температуру воздуха у поверхности льда одинаковой с режимом работы СКВ в теплое время года 1В л = 1:в ч х = 10 °С. Из построения на рис. 4.3. видно, что расчетная температура 1:н х значительно ниже ^ п х. Поэтому на подогрев в калорифере приточного агрегата СКВ направляем смесь саннормы приточного наружного воздуха Ьпн мин = 2400 м3/час рециркуляционного воздуха Ь = 26000 м3/час, определенных выше расчетом для теплого периода года. Температура удаляемого воздуха будет одинаковой с расчетом для теплого периода года С = I = 12,4 °С. Одинаково и увеличение влагосодержания от поглощения влаговыделений от людей, находящихся на льду на 0,1 г/кг и тогда получим:

йух=с1вл.х+ = 2,2+ 0,1 = 2,3 г/кг.

На рис. 4.3. это отвечает т. У. Вычисляем температуру смеси:

А

см.х

  • 2869-12,4-2400-28
  • 31090

= 9,1 °С.

Соединяем прямой линией точки Ну и Ух. В пересечении прямой Нхх с изотермой 1:см х = 10 °С получим т.см.х смеси в приточном агрегате СКВ с параметрами: 1СМХ = 9,ГС, бсм х = 2,2 г/кг, что одинаково с принятым влагосодержанием с1в л х = 2,2 г/кг. Количество передаваемого воздухом конвективного тепла к поверхности искусственного льда одинаково с выполненным выше расчетом 0кон = 123,3 кВт-ч. Поэтому и требуемая температура приточного воздуха будет одинакова и равной 1:пх = 22 °С.

Расчет расхода тепла на нагрев в калорифере приточного агрегата СКВ смеси приточного воздуха производится по формуле:

<+п.х = к ' Рп ? Сп • (‘п - 'см х)/3600> кВт Ч-

(4.4)

Температура смеси в расчетный холодный период года найдена по построению на 1-с1 диаграмме (рис. 4.3.) и равна 1см х = 9,1 °С. По формуле (4.4) вычислим расход тепла:

  • (3= 31090- 1,23- 1-(22-9,1)/3600= 137 кВт-ч.
  • 1 • 11. А

Как в теплое, так и в холодное время года параметры наружного воздуха значительно изменяются даже за одни сутки. Так в утренние часы над льдом температура 10°, а наружного воздуха в утренние часы расчетных суток составля-ет О ут= 18 °С, 1н.у = 49,6 кДж/кг. В утренние часы начинаются тренировочные занятия на искусственном льду и СКВ должна работать. Температура и влажность воздуха над поверхностью искусственного льда одинаковы с расчетным режимом: 1в л = 10 °С; фв л = 70%. Параметры вытяжного воздуха будут одинаковы с расчетным режимом по построению на рис. 4.2.: 1: = 12,4 °С; 1ц = 27 кДж/кг. Изменится энтальпия смеси, которая будет:

I

см.ут

28690-27 + 2400-49,6 31090

= 29,3 кДж/кг.

Расход холода для охлаждения смеси приточного воздуха до т. ох с I = 19,6 кДж/кг:

их

(9= 31090- 1,23 • (29,3 - 19,6)/3600= 103,5 кВт-ч.

X* 11

Суточные изменения холодопроизводительности для СКВ составляют:

110-103-5.100 = 6

по

Это показывает, что в расчетные сутки теплого периода года практически не требуется регулирования потребления холода в СКВ. Режим работы СКВ, обслуживающей искусственный лед для тренировок и игры в хоккей с шайбой, в утренние часы суток показан построением на 1-с/ диаграмме на рис. 4.4. Пунктирной линией на рис. 4.4. показаны условные средние параметры наружного воздуха в теплый период года, когда требуется холод для СКВ. С понижением средней температуры и влагосодержания наружного воздуха будет снижаться энтальпия смеси с вытяжным (рециркуляционным) воздухом и, соответственно, будет снижаться потребляемый холод на охлаждение смеси приточного воздуха до минимального значения влагосодержания приточного воздуха бох= бп= 5,4 г/кг. При средней температуре наружного воздуха I- = 8 °С влагосодержание смеси бсм равно требуемому влагосодержанию охлажденной и осушенной смеси приточного воздуха. При этих условиях прекращается потребность холода для СКВ на охлаждение и осушение приточного воздуха.

При параметрах наружного воздуха ниже т. н будет снижаться относительная влажность воздуха при контролируемой температуре 1ВЛ=10 °С. Расчетный режим работы СКВ в расчетных условиях холодного периода года показан построением на 1-с1 диаграмме на рис. 4.3. В этом режиме работы СКВ относительная влажность воздуха над поверхностью искусственного льда понизится до срвл х ~ 30% (см. рис. 4.З.).

Для игры в хоккей с мячом размеры искусственного льда отвечают устройству игрового поля размером по международным стандартам 110x65 м. Поверхность льда Рл=112-67 =7500 м2. Особенности температурного режима для работы систем кондиционирования сходны с рассмотренными выше особенностями искусственного льда для игры в хоккей с шайбой.

Н

Режимы работы СКВ в теплый период в утренние часы при суточных изменениях параметров наружного воздуха

Рис. 4.4. Режимы работы СКВ в теплый период в утренние часы при суточных изменениях параметров наружного воздуха.

Построение процессов: Вл-У — поглощение тепло- и влаговыделений вытяжным воздухом; У-СМ -Н — смешение в приточном агрегате наружного воздуха утром и вытяжного воздуха; СМц-ОХ — охлаждение и осушение в приточном агрегате СКВ смеси приточного воздуха; ОХ-П — нагрев в калорифере приточного агрегата СКВ приточного воздуха; П-В1( — компенсация конвективного тепла от воздуха

к поверхности льда;-----условные средние параметры наружного

воздуха; Нср — средняя температура наружного воздуха в расчетные сутки теплого периода; Нут — понижение температуры наружного воздуха в ночные часы расчетных суток теплого периода; Н — средняя температура наружного воздуха, при которой прекратится потребление холода в СКВ.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы