Ледовый каток: взгляд изнутри

[holodilshik.livejournal.com]

Оригинал взят у holodilshik в Ледовый каток: взгляд изнутри

Добрый день, Уважаемые читатели.

Наверняка, каждый из вас хоть раз посещал мероприятия на искуственном льду - будь это хоккейный матч или групповое катание.
Здесь мне хотелось бы рассказать про  обратную сторону получения искусственного льда, на примере, небольшого ледового комплекса.
Как увидем ниже - ничего особо хитрово тут нет.
Этот ледовый каток размещен в г.Александровск Пермского края. У них в последние годы построено и в данный момент строятся катки в небольших районных городах и поселках, что является правильным. По разговорам с людьми  - маленький городок ждал открытия с большим нетерпением.

Фото - Входная группа "Алекс Арена"




Вообще без льда - искуственный каток представляет из себя гладкую бетонную поверхность. Но внутри - это целый слоенный пирог  - в бетонных слоях уложены трубки, где течет жидкий хладоноситель. Как правило в России, в качетве хладоносителей ледовых полей используется 40% водный раствор этиленгликоля (далее просто гликоль). Практически любой автомобилист знает, что это такое - в автомобилях растворы гликолей известны, как тосолы.
Под ним укладывают еще слои тепло - и пароизоляции, а затем еще один бетонный слой с трубками подогрева грунта от промерзания. Эти слои нужны, чтобы грунт под ледовым полем не промерз и его не вспучило. Если бы этого не было - мы получили бы под ледовым слоем вечную мерзлоту - со всеми вытекающими отсюда последствиями: вспучиванием и подъемом грунта.
Трубопроводы в самом поле выполняют из полиэтиленовой трубы - из трубок диаметром всего 25 мм. По длинным краям поля раскладывают коллекторы и между ними раскидывают уже эти трубы.
В трубную систему ледового поля подается гликоль с температурой -12 град С, на выходе из поля его температура должна быть - 9 град С.
Холодильная мощность этого агрегата на режиме составляет 340 кВт. Применен фреон R404a. Хладоноситель ледового поля и подогрева грунта 40% водный расвор этиленгликоля.

Сердце любого ледого катка  часто называются по разному: холодильный центр, помещение холодильной установки и прочее, все зависит от фантазии проектировщика или архитектора). Там размещается практически все основное оборудование системы холодоснабжения.
Для монтажа труб гликоля применены стальные трубы, для фреона - медные.

Фото - Общий вид холодильного центра



На переднем плане насосы: системы охлаждения поля (основной и резервный) - они узнаваемы по по черным изолированным трубопроводам, насос подогрева грунта и небольшой насос для подпитки/ заполнения системы.
Итого 4 штуки.
Справа собственно сама холодильная машина - о ней ниже.
Видно, что трубопроводы и арматура 40% водного раствора этиленгликоля  выполнены в изоляции из вспененного каучука. Это сделано для того, чтобы избежать выпадения конденсата на поверхности труб.

Фото - Общий вид холодильной машины



Собственно сама холодильная машина: здесь для охлаждения гликоля применен кожухотрубный теплообменник (внизу самой машины) - он выступает в роли испарителя. Движение газообразного фреона по системе осуществляют два винтовых компрессорах (зеленые на заднем плане).
В кожухотрубном теплообменнике происходит кипение фреона - при кипении происходит забор тепла от гликоля и его охлаждения. Фреон же превращается в газ и нагнетается компрессорами в конденсаторы.
Красный и синий трубопроводы подходящие к пластинчатому теплообменнику - это трубопроводы системы подогрева грунта, там также применяется 40% водный раствор этиленгликоля.
Пластинчатый теплообменник в данном случае - это рекуператор: для гликоля системы подогрева грунта используется тепло горячего газообразного фреона - на нагнетании он имеет температуру около 90 град С.
Справа на раме установлен щит управления - на нем задаются все температурные параметры установки.

Фото - Конденсаторная площадка



Для отвода тепла от ледового поля в окружающую среду используются конденсаторы. В данном случае воздущного охлаждения. В них происходит конденсация фреона - он из газообразного состояния переходит в жидкость. После конденсаторов он уже в жидком состоянии снова попадает в кожухотрубный испаритель и цикл повторяется снова.

Фото- Конденсатор вблизи



Конденсатор представляет собой медный теплообменник с вентиляторами (для принудительного повышения эффективности теплообмена). Здесь вентиляторы покрыты снегом, т.к. система в течении долгово времени не запускалась.

Данный ледовый каток успешно выведен на режим и функционирует.

Если у Вас есть вопросы, готов ответить на них в комментариях.

Comments

[tymanchik.livejournal.com]

И как-то все равно многовато: на 340 кВт холода 180 кВт энергопотребления, тем более для винтов

[holodilshik.livejournal.com]

температура кипения в районе -17. В режиме наморозки, когда запущено на полную - он таки будет потреблять, но это всего 1-2 дня. В остальное время, как правило работает на одном компрессоре - там в районе 90 кВт + насос еще 20. Итого около 100 кВт..
Содержание катка дело не дешевое даже в плане электроэнергии.
К сожаленю винты с частотным преобразователями пока очень редки и дороги, хотя решения уже есть.

[ssmag.livejournal.com]

Винты же наверняка с регулировкой производительности.
Если да, то при неполной нагрузке еще меньше есть будут.

[holodilshik.livejournal.com]

Там копейки должны быть. там ведь регулирование идет с помощью золотника. двигатель как крутился - так и крутиться, хоть при неполной нагрузки. Я специально посмотрел мануалы производителя - не нашел абсолютно никаких данных про снижение мощности при работе, например, на 75, 50 или 25%.
Способ регулировки так скажем не экономичный с энергетической точки зрения.

[ssmag.livejournal.com]

http://www.bitzer.de/eng/products/docu/doc_det/18 - см. SV0402.
Там на 3-й странице график (рис. 4) энергопотребления при золотниковом и частотном регулровании из опытов с CSH (вроде они на фото?)
Золотник может быть даже лучше.

[holodilshik.livejournal.com]

Пообщаюсь ради интереса с Bitzer по этому вопросу. Хотя в Россию они пока не возились.
Я их видел на заводе Bitzer в Роттенбурге. Но я так понимаю даже немцы не сильно могут объяснить их неопоримые преимущества и рынок сбыта. Хотя для Европы даже 1-2% энергоэффективности сейчас имеет значение.

[ssmag.livejournal.com]

Что в Россию не ввозилось?
А статья была в переводном варианте в Холодильной Технике несколько лет назад.
Английскую просто быстрее нашел.

[holodilshik.livejournal.com]

винты CSH с предустановленном частотником.

[ssmag.livejournal.com]

Ну да и фиг с ними, с частотниками. Там есть график изменения потребляемой мощности в зависимости от производительности при управлении золотником.
Можно посчитать потребление в конкретной точке.

[holodilshik.livejournal.com]

Если честно никогда этим особо не заморачивался)))
По большому счету такой необходимости не было. Честно не думал, что будут задавать такие вопросы.
Поразбираюсь.

[tymanchik.livejournal.com]

какая разница один или два? работают два имеем 340/180, работает один 170/90, т.е. СОР тот же самый. И он получается 1,89. Как-то совсем мало.
И кстати, почему золотник малоэффективен? Само собой движок крутит винт с одинаковой скоростью, но золотником можно плавно менять объем камеры вссасывания, меняя объемную производительность компрессора и тем самым изменяя потребляемую мощность. Или у битцера здесь что-то другое под золотником понимается? У самого есть опыт по ретрофиту с 22 на 404 и сборке АСУ чиллера на двух винтах Trane по 350 кВт каждый. И там производительность каждого компрессора регулирется от 33 до 100% с точностью в 1-2%. И понимание как оно работает теперь полное, т.к. АСУ делалось на общепромышелнном контроллере с разработкой собственной программы управления.

[ssmag.livejournal.com]

Ну вот как-то так и получается по СОР, я по битцеровской проге глянул. Кипение -17 это совсем не кондиционерный режим. Если интересно могу завтра посчитать СОР для режима кондиционирования.
У Битцера то же самое подразумевается под золотником. Правда на данной установке управление золотником не плавное, а ступеннчатое с шагом 25%, т.к. взяли достаточно простой стандартный контроллер.
По эффективности я выше дал ссылку на статью. Не хуже и даже лучше частотника может быть. По факту, сейчас самый интересный по цене-эффективности вариант для винтов.

[holodilshik.livejournal.com]

На 404-м фреоне он физически не сможет работать на этот режимах кондиционирования (это плюсовые кипения , как правило). на этом газе у него 0 кипения предел.
На 0 кипения/50 конденсации - у него COP 2,18 - это мало, т.к. фреон взят 404 - под низкий холод.

Если его брать для кондиционирования, например, на 407 фреоне на +3 кипения/50 конденсации - там COP уже 2,8. По идее они для этих режимов и разрабатывались.

Контроллер, кстати, хороший- понравился. Смысла с плавным регулированием не было морочиться. Нагрузка постоянная - ступенями по 25% . регулирование вполне хватает обеспечить.

[ssmag.livejournal.com]

Ну я прикидывал по 134-му (так, чисто оценить разницу в СОР при разных режимах). В 2 с лишним раза.

А 530-й он не хороший, он простой :)

Т.к. есть контроллеры которые тянут сразу два компрессора с выравниванием наработки, согласуют работу насосов и нормально переключают клапана на CSH-ах.

А так да, 8 ступеней регулирования для катка более чем.

[holodilshik.livejournal.com]

Спецы Danfoss советовали сделать так! это первый такой проект был, где шла вся автоматика.
Может посоветуешь на будущее?
Нужно централь на трех винтах сделать с управлением вентиляторами конденсаторов - задание есть на подбор автоматики.

[ssmag.livejournal.com]

Дык у Данфосса нет нормальных контроллеров под чиллеры.
Поэтому когда я был "спецом Данфосса", то советовал то же самое :)))

Но в данном случае, это "лепим из того, что есть", а не правильное техническое решение, которое есть у других производителей.
Почту сейчас в личку сброшу.