PARTICULARITATI DE FUNCTIONARE ALE PATINOARELOR

AMPLASAMENTUL ARENEI - CERINTE IMPUSE ASUPRA CALITATII SOLULUI

Patinajul este considerat o activitate recreationala. Astazi, datorita evolutiei tehnologice, majoritatea patinoarelor functioneaza pe intreaga durata a unui an. In trecut un patinoar functiona doar pe o durata limitata de 6 luni (durata normala a unui sezon de patinaj). Din experienta se stie ca este necesar sa se cunoasca inca de la inceput (inainte sa se inceapa constructia si sa se aleaga caracteristicile mecanice ale sistemului) daca patinoarul este construit pentru o durata de functionare de 6 luni sau un an. Scopul acestui capitol este de a scoate in evidenta cateva piedici ce pot aparea pe parcursul construirii patinoarelor, din ce motive apar si cum pot fi evitate.

Dupa cum s-a mai mentionat, este absolut necesar sa se cunoasca durata de functionare a unui pationar, 6 luni sau un an. Acest lucru este atat de necesar deoarece incercarea ulterioara de crestere a duratei de functionare de la 6 luni la un an poate avea rezultate negative. In trecut s-a remarcat ca in urma modificarii duratei de functionare pe suprafata de gheata au aparut anumite crapaturi cauzate de denivelar Astfel stratul de gheata a devenit inutilizabil. Intr-un patinoar artificial, saramura sau agentul frigorific din tevile care asigura formarea pistei de gheta sunt mentinute la o temperatura intre -8⁰C si -9⁰C. In cazul in care nu exista nici o pregatire speciala, in stratul de sol de sub pista incepe procesul de congelare. Depinzand de tipul si compozitia acestui sol procesul de inghet poate atinge diverse limite. In cazul patinoarelor cu durata de functionare de 6 luni, dupa terminarea sezonului sistemul se opreste, avand ca efect decongelarea solulu In cazul patinoarelor cu o durata de functionare de un an aceasta decongelare nu are loc, avand ca efect inghetarea din ce in ce mai adanca in stratul amplasat sub pista. Cand apa ingheata si isi mareste volumul rezulta si o marire a volumului solului, rezultand si marirea neuniforma a suprafetei de gheata. Alte efecte negative ale acestei expansiuni sunt si efectele mecanice (de distrugere) asupra solului, efecte ce pot pune in pericol stabilitatea intregului patinoar.

Alegerea locului de amplasare a arenei este important. Se poate vedea ca apa este un produs periculos in fundatia de sub un patinoar cu durata de functionare de un an. Deci se pune problema de alegere a locului de amplasare unde umiditatea din sol este minima, si de asemenea trebuie luate masuri de a mentine solul de sub fundatie cat mai uscat. Este recomandat sa se realizeze un numar adecvat de gauri in sol, si teste ale solului, pentru a se putea determina cu exactitate nivelul apei si natura solulu Trebuie evitate solurile cu panza freatica aproape de suprafata, solurile argiloase (care pot cauza probleme de drenaj). Izvoarele subterane sau solurile instabile pot genera probleme a caror rezolvare necesita cheltuieli masive. Din aceste motive este recomandabila o testare riguroasa a solului inaintea demararii constructie

Stratul de sub suprafata de gheata este rece, avand ca efect atragerea umiditati Din cauza efectului capilar pe care suprafata de gheata il exercita asupra umiditatii din sol, care in final va deveni gheata, solutia problemei consta in combinarea mai multor metode de constructie ce vor cuprinde urmatoarele:

asigurarea patrunderii unei umiditati minime in stratul de sub gheata;

oprirea patrunderii frigului generat de gheata in stratul de dedesubt, fie prin izolare, fie printr-o instalatie de incalzire prin tevi introduse in acest strat;

instalarea suprafetei ghetii deasupra stratului astfel incat sa fie eliminat efectul de congelare datorat gheti

Multe locatii sunt nefunctionale pentru un patinoar obisnuit din cauza panzei freatice foarte apropiate de nivelul solulu Pentru obtinerea unei suprafete de gheata satisfacatoare este necesara formarea unui strat intermediar adecvat. Exista mai multe tipuri de instalatii pentru patinoare construite in apropierea lacurilor sau raurilor, a caror pista este sustinuta de stalpi de beton la cativa metri deasupra ape

Compozitia solului este importanta, si orice suprafata argiloasa (neporoasa) trebuie inlaturata pentru a evita posibilitatea crearii unor retineri de apa imediat sub suprafata gheti In general orice strat de material aflat sub pista trebuie sa fie poros pe o adancime de aproximativ 1,2 metr Daca materialul de sub stratul poros de 1,2 metri este neporos, pentru acesta trebuie asigurat drenajul iar apa colectata trebuie evacuata.

Orice material poros este in principiu satisfacator pentru utilizarea in cadrul celor 1,2 metri necesari sub suprafata gheti Insa pentru indeplinirea celor mai exigente cerinte in ceea ce priveste calitatea, argila existenta sau materiale similare neporoase trebuie inlaturate pana la adancimea de 1,2 metr Pentru suprafata argiloasa ramasa dupa excavare se realizeaza un sistem de drenaj. La acest nivel se adauga un strat de pietris de 0,9 metri deasupra caruia se aseaza un pat de nisip fin de 0,3 metri care trebuie tasat si netezit. Aceasta operatiune asigura o suprafata plana pentru montarea stratului izolator.

Izolatia de sub conductele care asigura refrigerarea este din ce in ce mai des folosita. Trebuie avut in vedere ca stratul izolator folosit sa fie neabsorbant. Stratul izolator nu impiedica total transferul de caldura ci doar il amortizeaza. Din acet motiv este necesar ca in anumite cazuri sa folosim anumite sisteme de incalzire prin pardoseala.

Cele mai utilizate metode de incalzire prin parodseala sunt:

grila electrica de incalzire montata in stratul de sol de sub patinoar;

sistemul de circulatie unui agent de incalzire printr-o retea de conducte montate in stratul de sol de sub patinoar;

canalele de ventilare de sub pardoseala, daca este posibil conectate la un sistem de circulatie fortata a aerulu

La o prima vedere utilizarea unuia dintre aceste sisteme poate parea costisitoare, insa daca sunt proiectate corect nu este necesara pentru incalzire decat caldura deseu produsa de instalatia frigorifica (condensator si compresoare).

FUNCTIONAREA UNUI PATINOAR

Inaintea de inceputul proiectarii unui patinoar, si pentru o buna dimensionare a instalatiilor aferente acestuia, este necesara determinarea riguroasa a anumitor parametri ai constructiei, parametri ce nu tin in mod direct de domeniul instalatiilor, insa le pot influenta:

capacitatea arenei; depinde doar in mica masura de numarul de locuitori ai orasului

tipul instalatiei de incalzire utilizate pentru arena

sisteme functionale adaptate pentru sporturi de vara si pentru sporturi de iarna

corelarea arhitecturii arenei cu planul urbanistic existent

asigurarea cladirii cu sisteme de prevenire si stingerea incendiilor; este necesara asigurarea evacuarii eficiente a arenei in caz de incendiu; usile de iesire in caz de incendiu din arena trebuie marcate cu o lumina rosie si trebuie sa se deschida catre exterior; totodata acestea trebuie sa fie de dimensiuni mai mari, pentru a putea permite iesirea a patru persoane simultan

modalitatea de realizare a drenajului si a canalizarii pentru arena si parking-ul adiacent arenei (acestea fiind diferite in functie de tipul de sol)

posibilitatea si tipul racordarii la utilitati (electricitate, apa, gaze, canalizare), acestea fiind un factor important in selectia terenului pentru amplasarea constructiei

in realizarea constructiei se va tine cont de punctele cardinale, incercandu-se reducerea radiatiei solare directe asupra ghetii

este important modul de realizare al intrarii principale deoarece aceasta formeaza prima impresie a publicului; intrarile de serviciu trebuie sa fie largi pentru a putea permite aprovizionarea cu obiecte voluminoase; totodata acestea trebuie ampasate astfel incat sa permita accesul masinilor de mare tonaj

aspectul arhitectural trebuie foarte bine proiectat pentru a se putea permite intretinerea si reparatia; anumite idei arhitecturale nu sunt numai scumpe si greu de realizat, insa foarte des imposibil de renovat

arena este in general de forma rectangulara, avand un acoperis rotunjit sau drept grinzile acoperisului pot fi realizate din lemn sau din metal

arenele trebuie dotate cu telefoane publice, acestea fiind amplasate langa iesire sau pe holul principal

pentru o arena de mare capacitate sunt necesare aproximativ 8 - 10 magazine tip fast - food; in general acestea trebuie amplasate in cele patru colturi ale arenei cat si de-a lungul coridoarelor

dimensiunea vestiarelor

arena trebuie dotata cu un cabinet de prim - ajutor

Functionarea unui patinoar implica urmatoarele caracteristici: consumul de energie, costurile de functionare si climatul interior. Proiectarea si functionarea unui patinoar este unica si difera foarte mult de o cladirea obisnuita. Conditiile termice difera de la -5⁰C la suprafata ghetii, la +10⁰C in tribune (stand) si la +20⁰C in zonele publice cum ar fi birourile sau vestiarele. Umiditatea interioara ridicata aduce probleme de coroziune pentru structurile din otel, si degradeaza calitatea aerului interior ( ex: aparitia mucegaiului). Evident, intr-un patinoar exista necesitatea unor echipe tehnice pentru a controla climatul interior si consumul de energie. Aplicand tehnologii moderne, se poate reduce consumul de energie cu pana la 50%, astfel scazand costurile de functionare si crescand calitatea climatului interior.

Costurile energetice si problemele de mediu implica un inalt standard pentru solutiile tehnice alese, fara solutii eficiente costurile de functionare urmand sa creasca, iar din punct de vedere al mediului vor fi solutii de scurta durata. Pentru a putea obtine un sistem economic din punct de vedere energetic, sunt necesare investitii majore la acest capitol:

Izolarea tavanului si peretilor exteriori

Sistemul frigorific eficient

Ventilarea mecanica

Sistemul de incalzire eficient

Dezumidificarea aerului

Izlorarea tavanului si peretilor exteriori permite un bun control al climatului interior indiferent de cel exterior.

Sistemul frigorific, prezentat schematic in figura 1.2.1 este format din compresor, condensator, vaporizator si tevile de sub nivelul gheti Din considerente energetice caldura generata la condensator poate fi utilizata pentru incalzirea climatului interior. Sistemul frigorific este principalul consumator de energie dintr-un patinoar. Compresoarele, pompele si ventilatoarele utilizate pentru sistemul frigorific consuma aproximativ 50% din totalul energiei electrice utilizate pentru un patinoar.

Fig. 1.2.1. Sistem frigorific indirect de formare a ghetii

Ventilarea mecanica este utilizata pentru controlul climatului interior si a conditiilor termice, precum si pentru controlul umiditatii din interiorul patinoarulu Ventilarea este necesara atat in spatiile publice (vestiare, spatii comerciale etc.), precum si in holul principal. Pentru o buna eficienta trebuie ca inflitratiile de aer se fie reduse pentru un bun control al aerului proaspat introdus in cladire. In timpul verii aerul exterior infiltrat implica un consum mai mare de energie pentru sistemul frigorific si cel pentru dezumidificare, iar in timpul iernii infiltratiile de aer exterior implica un consum mai mare de energie pentru incalzire.

Incalzirea patinoarelor se realizeaza tot prin sisteme de ventilare. Pentru aceasta se va utiliza o centrala de climatizare care va putea realiza amestecul (aer exterior si aer recirculat), incalzirea si dezumidificarea. Se va realiza o importanta eficienta energetica in cazul in care pentru incalzire se utiliza caldura cedata de sistemul frigorific. Trebuie avut in vedere ca o arena multifunctionala necesita un sistem secundar de incalzire pentru situatia in care se desfasoara alte activitati care nu necesita pornirea centralei frigorifice.

Dezumidificarea aerului este necesara deoarece umiditatea produce corodarea structurilor de otel, putrezirea structurilor de lemn si degradarea calitatii climatului interior.

Pentru a reduce costurile de functionare ale unui patinoar trebuie reduse costurile energetice ale ale arene In incercarea de a reduce consumul de energetice trebuie avut in vedere tipul constructiei, tipul centralei frigorifice si modul de ventilare si dezumidificare a aerului interior.

Fig. 1.2.3. Principalii consumatori de energie (electrica si termica)intr-un patinoar

PARTICULARITATI IN PROIECTAREA PATINOARELOR

Inainte da a incepe proiectarea unui patinoar trebuie intelese diferentele intre acest tip de cladire si alte tipuri de constructi Principalele diferente sunt:

Variatii mari de temperatura in aceeasi incapere, intre -4⁰C si +24⁰C, in acelasi timp aceste temperaturi trebuie sa fie stabile si bine controlate

Aceasta fluctuatie a temperaturii genereaza umiditate; aceasta trebuie redusa la minim

Reducerea infiltratiilor de aer exterior este mai importanta decat izolarea termica a cladirii

Este recomandabila reducerea la minim a suprafetei vitrate a cladirii pentru reducerea costurilor de functionare

In cazul proiectarii unui patinoar de mici dimensiuni trebuie avuta in vedere posibilitatea extinderii ulterioare a acestuia. In aceasta situatie trebuie luate in considerare urmatoarele considerente tehnice:

Dimensionarea sistemului frigorific

Structura de sustine trebuie supradimensionata pentru a putea primi sarcinile ulterioare extinderii (ex: fundatie, stalpi de rezistenta)

Anvelopa cladirii sa fie macar in parte demontabila

Pentru proiectarea unui patinoar trebuie indeplinite conditiile impuse de IIHF:

Cel putin o suprafata de gheata cu dimensiunile de 60x30 m inconjurata de mantinela si geam de protectie si minim 1.5m in exteriorul mantinelei

patru vestiare inclusiv toalete, dusuri si dulapuri pentru obiecte personale

doua birouri pentru antrenori

un vestiar pentru arbitri inclusiv toalete si dusuri

doua uscatorii

un hol de intrare, casa de bilete

cabinet medical

incapere destinata intretinerii tehnice

spatiu depozitare

spatii tehnice pentru sistemele mecanice si electrice ale cladirii

tribune pentru minim 500 spectatori

toalete publice

restaurant

Fig. 1.3.1. Suprafete minime ale incaperilor pentru o arena agreata de IIHF

Incalzirea arenei: Decizia de a incalzi o arena depinde in mare masura de natura si tipul activitatilor ce se desfasoara. In multe arene de mici dimensiuni sa se incalzeasca doar o parte din vestiare si casa de bilete. In altele se incalzeste si holul sau zona din imediata apropiere de intrarea principala. Proiectul arenei poate include o sala deschisa deasupra acestui hol incalzit, sala care la randul ei este incalzita. Cei mai multi detinatori de patinoare considera ca pricipala atractie este spectacolul oferit, deci iau decizia unei incalziri partiale. Totusi datorita televizarii si a altor posibilitati de a petrece timpul liber este recomandat ca si arenele de mici dimensiuni sa fie incalzite. Centrala utilizata la incalzirea acestor spatii largi genereaza aer cald, apa calda sau abur

La cealalta extrema se afla marile arene cu un public numeros unde trebuie realizat un sistem de incalzire foarte complex. Incalzirea se realizeaza majoritar prin ventilo-convectoare. Tot in cadrul marilor arene trebuie avuta in vedere in etapa de proiectare si caldura importanta degajata de masa de oamen Deci si la proiectarea instalatiei frigorifice trebuie luata in calcul temperatura interioara din arena. In arenele de dimensiuni medii se utilizeaza o sursa suplimentara de incalzire bazata pe energie electrica sau gaz.

Incalzirea birourilor si vestiarelor in arenele de mici dimensiuni se realizeaza cu ajutorul unui boiler proiectat in acest scop, in timp de o unitate independenta asigura necesarul frigorific.

Boiler pentru prepararea apei calde: Apa calda este utilizata in special pentru dusuri, insa poate fi utilizata si pentru incalzire sau curatire. Depinzand de proiectul arenei se poate utiliza un singur boiler pentru dusuri, sau boilere separate in cazul celorlalte necesitat Un rezervor cu o capacitate de 1,5 m³ este suficient pentru necesarul de apa calda de la dusur Un boiler de apa calda este necesar si pentru masina care reface suprafata gheti

Iluminarea si necesitati electrice: Iluminarea patinoarelor se realizeaza cu lampi incandescente, cu vapori de mercur sau lampi fluorescente. In toate aceste domenii s-au realizat mari progrese in ultima perioada iar alegerea unuia dintre ele se va realiza doar prin dorinta beneficiarulu Alegerea corpurilor de iluminat depinde de iluminarea minima necesara pentru arena si de inaltimea de atarnare a acestor corpur Iluminarea depinde si de utilizarea camerelor de filmare. Instalatia frigorifica trebuie sa ia in considerare si caldura generata de corpurile de iluminat. Vopsirea pardoselii inaintea primei inghetari adauga o reflexie puternica, ceea ce inseamna reducerea necesarului de flux luminos. Totodata este necesara o iluminare medie constanta pe toata suprafata patinoarulu Din motive de evacuare in caz de incendiu trebuie amplasate lampi de semnalizare la iesirea din sala, indicandu-se clar locurile de iesire din arena. Toate termostatele, intreruptoarele electrice sau aparatura asemanatoare trebuie protejate impotriva atingerilor intamplatoare.

Vestiarele: Majoritatea arenelor sunt dotate cu un minim de patru vestiare. S-a consatat ca un numar de doar doua vestiare este insuficient pentru a satisface necesitatile unui program activ. Majoritatea sunt dotate cu un numar de 6 - 10 vestiare. In cazul unei arene de hochei se cunoaste ca un vestiar este ocupat tot timpul de echipa locala; celalalte vestiare sunt necesare pentru a putea sustine echipele de juniori din localitate. Un singur vestiar trebuie dimensionat pentru un numar mediu de 24 de persoane.

Materialele utilizate pentru pardoseala trebuie sa suporte lama patinelor. Se pot utiliza pardoseli din beton, lemn masiv sau placi ceramice acoperite de benzi din cauciuc. S-a dovedit ca cel mai bun mod de realizare al pardoselilor este din placi asfaltice, acestea fiind cele mai economice si cele mai rezistente. Pardoselile din beton neacoperite sunt total neadecvate deoarece produc stricarea lamelor patinelor, totodata fiind o sursa constanta de praf si murdarie. In plus aceste pardoseli din beton sunt total inestetice.

Plafoanele realizate din lemn sau alte materiale dure sunt de preferat plafoanelor false sau ghips-cartonului deoarece acestea suporta invariabil pagube datorita croselor de hoche Reparatiile ar fi costisitoare, iar aspectl ar avea de suferit; din acest motiv se prefera o investitie mai mare pentru realizarea acestor plafoane. Lampile trebuie protejate impotriva socurilor, cel mai indicat procedeu fiind folosirea fibrei de sticla. Pe tavan nu trebuie sa fie expuse nici un fel de conducte.

Dusurile: In general arenele au o sala de dus pentru fiecare vestiar, insa exista si arene de mici dimensiuni in care nu exista dusur Totodata este o practica uzuala de a proiecta o singura sala de dusuri la doua vestiare. Se vor lua in considerare armaturi automate reglate la o perioada de 30 de secunde, pentru economisirea ape Umiditatea si condensul vor crea probleme in cazul plafonului si peretilor; din acest motiv se vor utiliza diverse materiale pentru a combate aceasta problema: materiale ceramice si plastice sau pereti din beton vopsit Conductele nu trebuie sa fie expuse inafara de capul de dus. Este necesara utilizarea unui ventilator pentru a evacuarea umiditati

Toaletele publice: Orice arena, indiferent de capacitate trebuie dotata cu toalete publice. In arenele de mica capacitate trebuie amplasate langa holul principal. In arenele de dimensiuni medii sau mari toaletele sunt amplasate in mai multe locatii ale arene Impartirea in toalete pentru barbati si femei depinde de tipul publicului target. Spre exemplu, pentru o arena cu o capacitate de 2500 de locuri sunt necesar urmatoarele tipuri de grupuri sanitare: 5 - 11 pisoare, 4 - 8 toalete si 4 - 7 chiuvete pentru barbati si 5 - 10 toalete si 4 - 7 chiuvete pentru feme Toaleta femeilor trebuie dotata de asemenea cu o anticamera in care este trebuie amplasata o oglinda de mari dimensiuni si un raft pe un perete.

Ca accesorii pentru toalete nu se recomanda uscatoarele de maini deoarece in cazul in care arena este aglomerata, se formeaza pentru uscare. Cea mai utilizata si mai buna metoda pentru uscare sunt prosoapele de hartie insa acestea sunt prncipalul motiv pentru infundarea toaletelor, deci trebuie o monitorizare atenta a acestora.

Depozit incalzit: Aprovizionarea ar trebui realizata printr-un capat al arenei pentru depozitul incalzit in care se pastreaza echipamentul de curatare a gheti Totodata aceasta incapere trebuie sa beneficieze de o sursa de apa calda. Acest spatiu trebuie sa fie de aproximativ 50 m² si trebuie separat de zonele publice. Echipamentul de curatare a ghetii tebuie sa aiba acces catre suprafata de gheata.

Ferestrele arenei: In ultima perioada se incearca eliminarea tuturor ferestrelor exterioare, motivul fiind ca majoritatea evenimentelor sportive au loc seara, deci nu exista nici o justificare pentru utilizarea lor. Aceasta eliminare prezinta un avantaj deoarece se elimina costurile de curatire si costurile de inlocuire in caz de vandalism. Altfel, sunt preferate ferestrele din fibra de sticla sau plexiglas (datorita rezistentei ridicate) pentru vestiare si in incaperile in care lumina naturala este considerata esentiala.

Utilizarea jgheaburilor si burlanelor este importanta in anumite locatii deoarece ajuta la eliminarea problemei cu apa curgand pe usile exterioare si inghetarea ei, cauzand pagube. Se pot utiliza cabluri electrice pentru incalzirea jgheaburilor si burlanelor pentru prevenirea inghetarii ape

SISTEMUL UTILIZAT PENTRU PRODUCEREA FRIGULUI ARTIFICIAL

Utilizarea eficienta a resurselor energetice a devenit un aspect important in dezvoltarea instalatiilor necesare functionarii unui patinoar. In clipa de fata se pot incorpara suficiente masuri de conservare a energiei inca din stadiul de proiect. In cazul proiectarii unui patinoar trebuie tinut cont de anumite valori necesare (aer proaspat, temperaturi minime/maxime), prezentate in urmatorul tabel:

Fig. 1.4.1. Conditii impuse asupra temperaturii, umiditatii si debitului minim de aer proaspat intr-un patinoar

1.4.1. Variabile care influenteaza instalatia frigorifica

Proiectarea instalatiei frigorifice depinde de mai multi factori:

activitatile propuse pentru patinoar: factorul de baza care influenteaza proiectarea instalatiei frigorifice, dupa cum influenteaza si proiectul intregii arene. Din acest punct de vedere este necesar sa se cunoasca daca arena va fi folosita pe timpul iernii si pentru activitati la care nu este necesara gheata si care va fi regimul de functionare pe timpul veri

Dimensiunile suprafetei de gheata: latimea si lungimea stratului de gheata sunt factorul principal in proiectarea instalatiei frigorifice.

Lungimea sezonului: proiectarea instalaiei frigorifice depide in mare masura si de lungimea perioadei pentru care stratul de gheata este necesar; cu cat perioada este mai lunga, cu atat necesarul frigorific este mai mare. Acest factor este cu atat mai important daca arena isi desfasoara activitatea pe perioada de vara.

Tipul cladirii: proiectul cladirii poate influenta instalatia frigorifica daca arena este sau nu izolata, daca acoperisul este construit pe baza de lemn sau otel si trebuie luate masuri speciale in cazul barierelor de vapor

Necesitatile electrice: sursa de electricitate si puterea electrica instalata vor influenta necesarul frigorific

Agentul frigorific: se pot utiliza mai multe tipuri de agenti frigorifici, cei mai desi intalniti fiind amoniacul sau freonul ca agent principal. Se poate cere utilizarea unui agent secundar cum ar fi glicolul sau saramura daca este necesara inlocuirea rapida a suprafetei de gheata in timpul sezonului de iarna.

Materialele folosite la pardoseala: dupa cum s-a mai mentionat cele mai utilizate materiale sunt betonul sau nisipul tasat, iar materialele asfaltice nu sunt recomandate. Conductele prin care circula refrigerantul pot fi din material plastic sau otel depinzand de materialele utilizate la pardoseala. Toate aceste materiale vor influenta transferul de caldura.

1.4.2. Tipuri de instalatii frigorifice utilizate

In general toate fluxurile energetice sunt corelate de centrala frigorifica. Aceasta consuma aproximativ 50% din totalul energiei electrice folosite pentru o arena. In faza de proiectare se poate alege un sistem direct sau indirect pentru racire. Intr-un sistem direct tevile care produc formarea ghetii au rolul de vaporizator in instalatia frigorifica, iar intr-un sistem indirect se foloseste un schimbator de caldura. In cazul sistemului indirect randamentul este mai scazut insa se pot folosi agenti frigorifici toxici(amoniacul), iar volumul de agent frigorific este considerabil redus. In urmatorul tabel sunt prezentate avantajele si dezavantajele celor doua sisteme:

Fig. 1.4.2. Sisteme directe/indirecte; prezentare avantaje si dezavantaje

In prezent exista tendinta de a se folosi agenti frigorifici naturali (amoniac, dioxid de carbon) sau HFC-uri cum ar fi R134a, R404A si R407a.

Exista patru tipuri de sisteme utilizate:

amoniac/saramura

freon/saramura

expansiune directa amoniac

expansiune directa freon

Inainte de a detalia cele patru sisteme, trebuie mentionat ca saramura inseamna orice substanta care nu ingheata sub temperatura de 0⁰C. Cele mai utilizate solutii sunt clorura de calciu, clorura de sodiu, glicolul si alcoolul.

sistemul care utilizeaza amoniac/saramura: este cel mai utilizat sistem pentru producerea gheti Instalatia frigorifica functioneaza dupa un ciclu amoniacal, racind saramura care circula prin tevile de sub stratul de gheata. Acest sistem utilizeaza conducte din otel pentru ciclul amoniacal si conducte din plastic pentru circulatia saramuri Mai mult de 98% din totalul patinoarelor folosesc conducte de plastic sub suprafata patinoarulu

sistemul care utilizeaza freon/saramura: are acelasi principiu de functionare inlocuind amoniacul cu freon. Acest sistem este mult mai popular pentru piste mai mici de curling. Pentru suprafete de pana la 750 m² se poate utiliza si amoniac si freon. In cazul in care instalatia frigorifica nu este utilizata pentru patinoar pe timp de vara, ea poate fi folosita ca centrala pentru aerul conditionat din restaurante sau sali de conferinta.

sistemul cu expansiune directa a amoniacului: acest sistem este in general evitat deoarece poate pune probleme de control a temperaturi

sistemul cu expansiune directa a freonului: aceste tipuri de sisteme sunt foarte rare. Multi ingineri considera ca expansiunea freonului reprezinta o problema de distributie in tevile de sub stratul de gheata. Aceste probleme pot conduce la o gheata "moale"si la probleme greu de rectificat.

Cerinte impuse instalatiei frigorifice

In general necesarul frigorific pentru patinoare standard este de aproximativ 300-350 kW. Dimensionarea se face in functie de sarcina termica necesara, iar in continuare sunt prezentate cateva componente ale necesarului total de caldura:

racirea suprafetei de gheata pana la temperatura de functionare intr-o durata limitata de timp (in general 48 de ore). Sarcina necesara depinde de temperatura ambientului si de temperatura pe care dorim sa o obtinem in pista

Radiatia termica intre suprafata ghetii si celalalte suprafete

Transferul de caldura prin convectie intre supreafata racita si aerul interior

Caldura latenta de condensare a vaporilor de apa din aerul interior pe suprafata de gheata

Exemplul schematic al unei centrale frigorifice

Instalatia frigorifica cuprinde condensatorul, vaporizatorul, compresorul, ventilul de laminare, pompele de agent frigorific si sistemul de automatizare si control al instalatie

In instalatiile frigorifice se utilizeaza in general doua tipuri de compresoare : compresoare cu piston si cilindru si compresoae cu surub. In majoritatea cazurilor acestea sunt actionate electric. Pentru un sistem frigorific se folosesc cel putin doua compresoare, atat pentru eficienta si flexibilitate in exploatare, cat si pentru protectie in caz de defect.

Prezentarea schematica a unei instalatii utilizate intr-un patinoar pentru formarea si mentinerea suprafetei de gheata si pentru climatizarea aerului interior:

Fig 1.4.3. Schema unei instalatii frigorifice utilizate intr-un patinoar

CLIMATIZAREA AERULUI INTERIOR SI CARACTERISTICI ALE STRATULUI DE GHEATA

1.5.1. Climatizarea aerului interior

Pentru conditii optime ale climatului interior este recomandabila folosirea unui sistem de ventilare mecanica. Centrala de climatizare poate avea rol multiplu:

introducere aer proaspat si ventilare (aer conditionat)

dezumidificarea aerului interior (eliminarea fenomenelor de ceata si condens)

incalzirea arenei

Calitatea aerului interior poate fi afectata de prezenta oamenilor, materialele folosite pentru constructie si masina folosita pentru curatarea si nivelarea ghetii (in cazul in care aceasta nu este actionata electric).

1.5.1. Schema unei centrale de ventilare

Dezumidificarea: Umiditatea aerului apare datorita degajarilor de la ocupanti, vaporizarii apei folosite pentru formarea ghetii si degajarilor de la masina folosita pentru curatarea si nivelarea gheti Dar cel mai ridicat aport de umiditate il are aerul exterior introdus prin ventilare si prin infiltrati

Umiditatea excesiva a aerului creste riscul deteriorarii structurii de lemn, si corodarii suprafetelor metalice, avand ca rezultat scaderea duratei de existenta a arenei si, deci, o crestere a costurilor de mentenanta. Umiditatea ridicata a aerului afecteaza calitatea acestuia, existand posibilitatea dezvoltarii unor bacterii si ciuperci (in principal mucegai). In urmatoarele tabele sunt prezentate valorile de incadrare a temperaturii si umiditatii aerului pentru evitarea problemelor descrise:

Fig. 1.5.2. Valori impuse asupra temperaturii si umiditatii

In general se utilizeaza doua metode pentru dezumidificarea aerului:

racirea aerului pana la o temperatura sub valoarea punctului de roua. In acest caz aerul se trece printr-o baterie de racire, cauzand astfel condensarea vaporilor de apa si eliminarea lor. Bateria de racire poate fi integrata in centrala de ventilare si climatizare

punerea in contact a aerului interior cu un material ce absoarbe apa (dezumidificare chimica). In aceasta situatie materialele extractante pot fi solide sau lichide si trebuie s retina cantitatea de apa absorbita.

Eliminarea cetii si condensului: Pentru a vedea cum se elimina ceata si condensul, trebuie mai intai sa examinam factorii care cauzeaza aceste efecte:

aerul poate retine umezeala, in special aerul cald

aerul deplasat dintr-o parte in alta a arenei este inlocuit cu un alt aer aflat la o alta temperatura

punctul de roua este cel care indica saturatia de umiditate din aer. Cand acest aer intra in contact cu o suprafata mai rece se produce condensul

gurile de ventilare nu amelioreaza situatia, dimpotriva, o inrautatesc

folosirea barierelor de vapori incetineste procesul de formare al cetii si condensului, dar nu elimina definitiv aceste efecte.

De fapt presupunerea de baza este ca atunci cand aerul cald intra in contact cu o suprafata rece se produce condensul. Ceata este un alt tip de condens. Se formeaza din aceleasi cauze, insa ea nu se prezinta sub forma unor picaturi de apa, ci sub forma unor vapori vizibil

Eliminarea acestor efecte poate fi realizata utilizand o baterie de dezumidificare, in care temperatura aerului este scazuta sub cea a punctului de roua, realizandu-se condensarea vaporilor continuti si eliminarea lor. Dezumidificarea poate fi realizata si chimic, utilizandu-se materiale absorbante (acestea se pun in contact cu debitul de aer si retin vaporii de apa continuti).

1.5.2. Formarea si intretinerea stratului de gheata

Realizarea primului strat de gheata: dupa ce se instaleaza tevile prin care circula agentul frigorific, suprafata patinoarului va fi perfect nivelata. Nivelul neted al ghetii trebuie mentinut. Variatia grosimii ghetii poate produce diferente de temperatura la nivelul suprafetei de gheata.

Patinoare a caror suprafata intermediara (dintre tevi si gheata) este constituita din nisip tasat: deasupra tevilor se intinde un strat foarte neted de nisip. Pentru a putea ingheta acest strat se toarna apa astfel incat ea sa ajunga pana la nivelul tevilor. Dupa ce apa a patruns intreaga suprafata de nisip se porneste sistemul de refrigerare.

Patinoare cu suprafata intermediara permanenta: acestea au suprafata de sub gheata formata din beton. Suprafata de beton se raceste pana la temperatura de inghet (20⁰F). Apa necesara formarii ghetii se pulverizeaza foarte fin astfel incat ea sa inghete instantaneu. Pulverizarea trebuie realizata cu ajutorul unor duze fine in straturi succesive, asigurandu-ne ca apa este deja inghetata inainte da a aplica noi stratur Se continua pulverizarea pana la obtinerea grosimii dorite evitand aparitia deformarilor.

Vopsirea ghetii: dupa ce se ingheata apa de deasupra tevilor si a stratului de beton sau nisip, suprafata ghetii este vopsita in alb. Peste vopsea se pulverizeaza apa astfel incat aceasta sa se fixeze. Dupa fixare se traseaza liniile si cercurile.

Grosimea ghetii trebuie sa fie foarte bine controlata astfel incat sa nu depaseasca 4-5 cm. Depasirea grosimii recomandate a ghetii necesita temperaturi mai scazute de racire la nivelul tevilor. Astfel, solicitarea excesiva a echipamentelor de racire implica un consum energetic neprevazut rezultand costuri suplimentare.

Intretinerea pistei: Calitatea ghetii precum si uniformitatea suprafetei sunt doua caracteristici esentiale pentru un patinoar functional. Masinile de refacere a ghetii sunt folosite zilnic pentru a mentine gheata la un nivel optim patinajulu Aceste utilaje sunt dotate cu o lama care indeparteaza un strat fin de gheata si un dispozitiv de colectare a fulgilor de gheata rezultat Acestia sunt depozitati ulterior intr-un spatiu exterior patinoarulu Stratul indepartat de gheata se reface imediat cu ajutorul unor rezervoare de apa calda atasate masinilor de refacere a gheti Apa nu numai ca readuce stratul de gheata la grosimea initiala, dar ii acopera si imperfectiunile cauzate de lamele patinelor.

Incaperea in care se retrag masinile de refacere a ghetii este echipata cu robineti de apa pentru aprovizionarea permanenta. Rezerva de apa calda trebuie sa aiba 180F si sa se realimenteze cu aproximativ 600 de litri pe ora. Aceste spatii trebuie a fie dotate cu un sistem de drenaj prin pardoseala, astfel incat apa ramasa in rezervoare si fulgii de gheata indepartati sa se evacueze pe loc, iar masinile sa nu paraseasca arena. Pentru ca acest lucru sa fie posibil trebuie sa existe canale de colectare a apei sub incaperea mentionata.