- Откуда на катке лишняя влага
- Почему над площадкой висит туман
- Скрытая угроза: капель с перекрытий и ржавчина ферм
- Бугры на льду из-за капель
- Почему вентиляция не решает проблему в межсезонье
- Разница технологий: компрессор против силикагелевого ротора
- Как работает ротор
- Правильная аэродинамика сухого воздуха
- Не пустить влажный воздух внутрь
- Осушение снижает расходы на холод
Крытая ледовая арена — огромная холодильная камера, куда постоянно приходят люди и поступает наружный воздух. Влага из этого воздуха висит туманом над льдом, оседает каплями на перекрытиях и инеем на площадке. Вентиляция в межсезонье с этим не справляется, а компрессорный аппарат осушает воздух примерно до +3 °C по точке росы. Зал защитит только воздух, чья точка росы опустится ниже температуры потолка, ферм и труб, причём подавать его придётся, не задевая лёд.
Откуда на катке лишняя влага
Частое представление, что влагу «отдаёт» сам лёд, неверно: в обычном режиме холодная поверхность её не испаряет, а собирает. Испаряется горячая вода заливки, а остальная влага приходит снаружи и от людей.
| Источник | Сколько и откуда |
|---|---|
| Наружный воздух вентиляции | Главная нагрузка: во влажную погоду каждые 1 700 м³/ч приносят 23–27 кг воды в час |
| Щели и открытые двери | Зависит от герметичности здания |
| Заливка горячей водой | Одна заливка хоккейной площадки водой 60 °C — около 2,7 кг пара, водой 71 °C — около 16 кг |
| Катающиеся и зрители | Катающийся — около 0,5 кг/ч, зритель — около 45 г/ч |
| Сгорание топлива | Выхлоп заливочной машины и газовых нагревателей |
Данные по заливке взяты у производителя осушителей Desert Aire (расчёт для воздуха около 15,5 °C и относительной влажности 70 %), по наружному воздуху — у производителя CDI. Заливку делают 4–8 раз в день. Для небольшой любительской арены CDI оценивает внутреннюю нагрузку примерно в 23 кг/ч без учёта наружного воздуха: его влагу считают отдельно.
Почему над площадкой висит туман
У льда воздух охлаждается сильнее всего. Когда в зал попадает влажный наружный воздух, над площадкой он остывает до точки росы, и пар превращается в мелкие капли. Туман снижает видимость, запотевают защитные стёкла бортов. Часть влаги оседает на льду инеем, и лёд становится «медленным» — тренировкам и соревнованиям это мешает. Холодильной машине катка приходится отводить теплоту, которую пар отдаёт, намерзая на лёд.
Скрытая угроза: капель с перекрытий и ржавчина ферм
Лёд вытягивает из кровли тепло излучением, и потолок охлаждается сильнее, чем воздух под ним. Стоит потолку опуститься ниже точки росы — по нему побегут капли. Первыми начинают капать открытые трубы спринклеров, следом — стальные фермы.
По данным Джона Бёрли, исследовавшего влажность на аренах, сталь не ржавеет при относительной влажности не выше 40–45 %; Munters называет порог 45–50 %. При постоянной сырости и тем более при конденсате ржавчина со временем уменьшает сечение ферм и креплений, поэтому их состояние нужно регулярно обследовать.
Страдает и утеплитель. Если пароизоляция уложена не с той стороны, влага конденсируется прямо в нём: по Бёрли, всего 1 % воды в стекловолокнистом утеплителе снижает его теплозащиту на 78 %. Одним осушением это не исправить, нужна правильно уложенная пароизоляция.
Толстый утеплитель кровли тоже не спасает: он отрезает тепло снаружи, а лёд продолжает забирать тепло потолка излучением, и поверхность потолка остывает ещё сильнее. Desert Aire рекомендует, чтобы разница между потолком и воздухом зала не превышала 3 °C, а точка росы оставалась ещё ниже потолочной температуры. Помогают потолки с низкой излучательностью.
Бугры на льду из-за капель
Капля с потолка падает на лёд и замерзает. Со временем на площадке вырастают наросты и бугры, которые мешают катанию. Заливочная машина срезает их, но в местах постоянной капели они появляются снова.
Почему вентиляция не решает проблему в межсезонье
Хуже всего — ранняя осень и поздняя весна: внутреннего тепла мало, а снаружи тёплый влажный воздух. Зимой наружный воздух сухой, и вентиляция помогает. В мягкую влажную погоду всё наоборот: каждый кубометр свежего воздуха приносит воду, и Desert Aire прямо пишет, что вентиляция здесь только усиливает конденсацию. Отказаться от притока нельзя, поэтому в тёплый сезон наружный воздух сначала осушают — отдельной установкой или через сам осушитель.
Разница технологий: компрессор против силикагелевого ротора
Какой должна быть точка росы, решает задача. Для обычной арены CDI рассчитывает примерно на +2 °C. Чтобы фермы не ржавели, влажность должна быть не выше 40–45 %: при +10 °C в зале это точка росы около −2 °C.
Аппарат с компрессором конденсирует влагу на холодном теплообменнике. CDI указывает для таких аппаратов предел подачи около +3 °C по точке росы; глубже теплообменник обмерзает, уходит в оттайку, и часть собранной влаги снова попадает в зал. По Бёрли, суше 50 % относительной влажности они воздух почти не делают; в зале на +10 °C это 0 °C по точке росы, тогда как фермам нужно −2 °C или суше. Когда же арене достаточно +4,4 °C и выше, Desert Aire считает компрессорный осушитель самым дешёвым решением. Ниже этой границы ставят адсорбционный аппарат.
| Компрессорный | Адсорбционный | |
|---|---|---|
| Как убирает влагу | Конденсирует на холодном теплообменнике | Поглощает пар сорбентом |
| Точка росы подаваемого воздуха | Не ниже +3 °C | −12…−7 °C |
| Энергия | Электричество | Вентиляторы и тепло регенерации: природный газ, пропан или электричество |
Как работает ротор
Воздух проходит через вращающийся ротор с сорбентом, у Munters — силикагелем. Сорбент забирает воду в виде пара, поэтому холод ему не мешает. Меньший сектор ротора продувается горячим воздухом регенерации, и влага уходит наружу.
Правильная аэродинамика сухого воздуха
Воздух после ротора сухой, но тёплый: при адсорбции и регенерации он нагревается. Прямая струя на площадку оставит подтаявшие полосы, а FabricAir предупреждает, что неудачно размещённый диффузор портит лёд и создаёт сквозняки. Поэтому сухой воздух выпускают на малой скорости у перекрытия и ферм. Там он подсушивает самые холодные поверхности и, остывая, опускается ко льду. В застойных зонах запотевают стёкла бортов.
Не пустить влажный воздух внутрь
Здание при этом держат герметичным:
- в зале создают небольшой подпор сухим воздухом, и он выталкивает влажный воздух через щели наружу;
- двери уплотняют: щель 3 мм по периметру двери 1,8 × 1,8 м — это около 220 см², как отверстие 15 × 15 см, а десять таких дверей — окно примерно 45 × 45 см;
- яму для таяния снега с водой 27–38 °C выносят в отдельное помещение с вытяжкой наружу.
Осушение снижает расходы на холод
По оценке CDI, холодильная машина катка — обычно самый дорогой в эксплуатации узел арены. Намерзая на лёд, пар отдаёт даже больше теплоты, чем при конденсации, и снимать её приходится на самом низком температурном уровне, где холод дороже всего. Если убрать влагу до того, как она дойдёт до льда, машина будет работать реже. Регенерация ротора тоже потребляет тепло, поэтому экономию считают по местным ценам на газ и электричество.
Пересушивать зал не стоит: по Бёрли, ниже примерно 31 % относительной влажности лёд начинает сублимировать, то есть испаряться, минуя жидкость.
Для своей арены проверьте источники влаги, точку росы относительно самой холодной поверхности, тип осушителя, раздачу воздуха и герметичность здания. Если всё подобрано верно, над льдом не будет тумана, перекрытия останутся сухими, а холодильная машина не будет тратить энергию на лишнюю влагу.
