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 (1:л) —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.З.). 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.

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, ко

торая 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 (tH) — 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:

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

На рис. 4.2. представлено построение на l-d диаграмма влажного воздуха расчетных параметров воздуха т. Н, воздуха у поверхности искусственного льда, температуры льда. Между температурами воздуха у поверхности искусственного льда t = 10 °С и поверхностью льда t = —6 °С. Градиент температур составляет:

В гл. 2 приведена формула (2.8), по которой вычислен конвективный поток тепла QK0H от воздуха и поверхности искусственного льда из-за наличия градиента температур AtK0H = 16 °С. Если не компенсировать потерю воздуха тепла конвективного потока, то воздух постепенно понизит температуру до температуры tB п = 5,2 °С, при которой продолжает сохраняться градиент для потока конвективного тепла от воздуха к поверхности льда:

Воздух с температурой точки росы tB л = 5,2 °С будет иметь <р = 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

Ят.я.л= 135 Вт-ч/чел:

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

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

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

Задается перепадом температур между нагретым приточным воздухом tn и воздухом у поверхности льда tB л:

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

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:

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

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

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

На рис. 4.2. параметры вытяжного воздуха отвечают влагосодержанию воздуха (т.у.) с энтальпией 1у = 27 кДж/кг. Приточный воздух в количестве Ln = 31090 м3/час необходимо в приточном агрегате охладить и осушить. Из построения на l-d 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 L , расход которого вычисляем:

Построение на l-d диаграмме расчетного режима работы системы кондиционирования воздуха

Вычисляем энтальпию смеси:

Рис. 4.2. Построение на l-d 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

Ha l-d диаграмме рис. 4.2. соединяем прямой точки т.н. и у. и находим место пересечения прямой н-у с 1см = 29,4 кДж/кг в т.см, отвечающей параметрам смеси воздуха в приточном агрегате СКВ: tCM = 13,0 °С; dCM = 6,5 г/кг. Параметры охлажденного и осушенного воздуха находим в месте пересечения dB л = 5,4 г/кг; срох = 93% (с т.ох на рис. 4.2.): tox = 6,2 °С, 1ох= 19,6 кДж/кг. Расход холода на охлаждение смеси приточного воздуха вычисляется по формуле:

По формуле (4.2) получим:

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

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

Расчетный холодный период года в климате Москвы нормируется следующими параметрами [9]: t = —28 °С; dHX= 0,3 г/кг (т. Нх на рис. 4.3.). Воздух над поверхностью льда с температурой 1:л = —6 °С должен иметь температуру не выше tB л = 10 °С и относительную влажность <рв л< 80%. Принимаем = 30% (т. Bnv на рис. 4.3) при t „ =10 °С и по построению

1 в.л.х лх в.л.х

на l-d диаграмме рис. 4.3. видим, что и в холодный период сохраняется градиент температур для конвективного потока от воздуха и поверхности искусственного льда: 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: Вв л ХХ — поглощение вытяжным воздухом тепло- и влаговыделений; НХ-СМХХ — смешение в приточном агрегате СКВ; СМХХ — нагрев в калорифере приточного агрегата СКВ смеси приточного воздуха; Пхв л х — компенсация конвективного потока

Однако, температура точки росы воздуха над поверхностью льда понизилась до tBJipx= —6,5 °С, что позволяет понизить температуру tBJIX до рекомендованного нижнего предела tB л = 5 °С [4J. 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 tB л = tB л х = 10 °С. Из построения на рис. 4.3. видно, что расчетная температура t значительно ниже tB л х. Поэтому на подогрев в калорифере приточного агрегата СКВ направляем смесь саннормы приточного наружного воздуха Ьпн мин = 2400 м3/час рециркуляционного воздуха L = 26000 м3/час, определенных выше расчетом для

ух р

теплого периода года. Температура удаляемого воздуха будет одинаковой с расчетом для теплого периода года ty = = 12,4

°С. Одинаково и увеличение влагосодержания от поглощения влаговыделений от людей, находящихся на льду на 0,1 г/кг и тогда получим:

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

Соединяем прямой линией точки Н и У. В пересечении прямой Нхх с изотермой tCM х = 10 °С получим т.см.х смеси в приточном агрегате СКВ с параметрами: tCMX = 9, ГС, dCMx= 2,2 г/кг, что одинаково с принятым влагосодержанием бвлх = 2,2 г/кг. Количество передаваемого воздухом конвективного тепла к поверхности искусственного льда одинаково с выполненным выше расчетом QKOH = 123,3 кВт ч. Поэтому и требуемая температура приточного воздуха будет одинакова и равной tnx = 22 °С.

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

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

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 tHyT=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: tBJI = 10 °С; срвл= 70%. Параметры вытяжного воздуха будут одинаковы с расчетным режимом по построению на рис. 4.2.: t = 12,4 °С; 1ц = 27 кДж/кг. Изменится энтальпия смеси, которая будет:

Расход холода для охлаждения смеси приточного воздуха до т. ох с 1ох - 19,6 кДж/кг:

Суточные изменения холодопроизводительности для СКВ составляют:

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 l-d 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 dox= dn= 5,4 г/кг. При средней температуре наружного воздуха t- = 8 °С влагосодержание смеси dCM 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. ii будет снижаться относительная влажность воздуха при контролируемой температуре tB л=10 °С. Расчетный режим работы СКВ в расчетных условиях холодного периода года показан построением на l-d диаграмме на рис. 4.3. В этом режиме работы СКВ относительная влажность воздуха над поверхностью искусственного льда понизится до срв л х « 30% (см. рис. 4.3.).

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

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-Вч — компенсация конвективного тепла от воздуха

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

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

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >