Технические решения для осушения ледовых арен: предотвращение конденсации и повышение энергетической эффективности

Автор: технический отдел Mycond

Осушение ледовых арен — критическая инженерная задача, которой часто уделяют недостаточно внимания на этапе проектирования. Основная проблема заключается в конденсации влаги на холодной поверхности льда с температурой от -3°С до -7°С при контакте с тёплым воздухом зала (+10...+15°С). Неправильно спроектированная система контроля влажности приводит к серьёзным последствиям: образованию тумана над льдом, ухудшению видимости, увеличению нагрузки на холодильную систему, коррозии металлических конструкций и ухудшению качества ледового покрытия.

Типичная проектная ошибка заключается в неправильной оценке баланса влаги, когда расчёты базируются только на вентиляции без учёта того, что при высокой влажности наружного воздуха увеличение притока лишь ухудшает ситуацию. Рассмотрим, как правильно подойти к решению этой проблемы.

Физика конденсации на ледовых аренах: психрометрические условия

Процесс массопереноса влаги к холодной поверхности происходит за счёт механизмов диффузии и конвекции. Когда тёплый влажный воздух контактирует с холодной поверхностью льда, возникают условия для конденсации.

Для понимания физики процесса необходим психрометрический анализ. Если воздух имеет температуру +12°С и относительную влажность 60%, температура точки росы составляет примерно +4°С. Это значительно выше температуры льда (-5°С), поэтому конденсация на поверхности льда неизбежна.

Механизм конденсации сопровождается выделением значительного количества теплоты: водяной пар конденсируется на поверхности льда, отдавая теплоту конденсации (около 2500 кДж/кг), а затем конденсат замерзает, отдавая теплоту кристаллизации (335 кДж/кг). Суммарная теплота около 2835 кДж/кг влаги создаёт дополнительную нагрузку на холодильную систему, которая должна отводить эту теплоту для поддержания заданной температуры льда.

Визуальным следствием интенсивной конденсации является образование тумана над ледовой площадкой. Туман формируется, когда воздух над льдом охлаждается ниже точки росы, а влага конденсируется в мелкие капли, остающиеся во взвешенном состоянии. Чем выше относительная влажность воздуха в зале, тем интенсивнее туман.

Для количественной оценки интенсивности конденсации можно использовать разницу между температурой льда и точкой росы. При влагосодержании воздуха зала 6 г/кг и температуре +12°С точка росы составляет около +4°С. Разница с температурой льда (-5°С) равна 9°С, что приводит к интенсивной конденсации. Если же влагосодержание снизить до 4 г/кг, точка росы уменьшается до -2°С, разница составит всего 3°С, и конденсация будет минимальной.

Помимо тумана, конденсация приводит к коррозии металлических элементов конструкции (опор, перекрытий, систем крепления), а также ухудшает качество ледового покрытия из-за образования неровностей от замерзающего конденсата.

Источники поступления влаги на ледовую арену: количественный анализ

Для эффективного проектирования систем осушения необходимо оценить все источники поступления влаги на арену. Рассмотрим основные из них:

Влаговыделения от зрителей. Взрослый зритель в состоянии покоя выделяет около 50 г/ч влаги через дыхание и кожу. Для арены вместимостью 1000 зрителей это составляет ориентировочно 50 кг/ч. При продолжительности мероприятия 2-3 часа суммарное поступление влаги от зрителей может достигать 100-150 кг. Важно отметить, что эти значения являются ориентировочными и используются для инженерных расчётов.

Влаговыделения от ледозаливочной машины. Для заливки и шлифования льда resurfacеr использует горячую воду температурой около +60°С. При разливе такой воды на холодную поверхность льда часть её интенсивно испаряется. По оценкам, при заливке 300 литров воды может испариться 5-10% объёма, что составляет 15-30 кг влаги за одну операцию. Поскольку машина для обработки льда обычно выезжает 2-3 раза в день, это добавляет 30-90 кг влаги ежедневно.

Инфильтрация наружного воздуха. Ворота для въезда ледозаливочной машины и выхода спортсменов периодически открываются. При открывании ворот площадью около 12 м² на 2-3 минуты происходит воздухообмен с внешней средой. Влияние этого фактора существенно зависит от сезона:

• Зимой (наружный воздух -5°С, относительная влажность 80%, влагосодержание ~2 г/кг) поступает холодный воздух с низким абсолютным влагосодержанием;
• Летом (наружный воздух +25°С, относительная влажность 70%, влагосодержание ~14 г/кг) каждое открытие ворот вносит 30-50 м³ влажного воздуха, что эквивалентно 0,4-0,7 кг влаги за одно открытие.

Влаговыделения от вспомогательных помещений. Раздевалки с душевыми являются источником интенсивных влаговыделений. Один душ может выделять до 200 г/мин влаги. Если вентиляция этих помещений недостаточна, влага может вытесняться в зал арены. При 20 игроках, принимающих душ в течение 15 минут, может выделиться до 60 кг влаги.

Методика расчёта суммарных влаговыделений заключается в суммировании всех источников поступления влаги. Для типичной арены на 1000 зрителей при полной загрузке во время хоккейного матча это ориентировочно:

• Зрители: ~50 кг/ч
• Машина для шлифования льда (усреднённо): ~10 кг/ч
• Инфильтрация: ~5 кг/ч
• Душевые (усреднённо): ~15 кг/ч

Общее расчётное поступление составляет примерно 80 кг/ч. Это ориентировочное значение, которое требует уточнения для каждого конкретного проекта.

Психрометрический баланс: определение целевого влагосодержания воздуха

Целевое влагосодержание воздуха на ледовой арене определяется из условия: температура точки росы воздуха должна быть ниже температуры поверхности льда минимум на 2-3°С для надёжного предотвращения конденсации.

Алгоритм определения целевого влагосодержания включает следующие шаги:

1. Определение температуры поверхности льда (типично от -3°С до -7°С в зависимости от вида спорта: хоккей ~-5°С, скоростное катание до -7°С, фигурное катание ~-4°С);
2. Определение запаса по безопасности (температура точки росы должна быть ниже температуры льда на 2-3°С). Например, если температура льда -5°С, то целевая температура точки росы должна составлять от -7°С до -8°С;
3. По психрометрической диаграмме для температуры воздуха зала (например, +12°С) и целевой температуры точки росы (-8°С) определение целевого влагосодержания (около 3,5 г/кг);
4. Сравнение с текущим влагосодержанием. Если текущее влагосодержание составляет 6 г/кг, необходимо удалить 2,5 г влаги из каждого килограмма воздуха зала.

Все указанные значения являются ориентирами и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий арены.

Баланс влаги на арене можно представить уравнением: поступление влаги (суммарные влаговыделения) = удаление влаги (производительность осушителя + вынос влаги вытяжной вентиляцией). Условие баланса: удаление должно быть больше или равно поступлению.

Роль вентиляции в влагоудалении критически зависит от времени года. Если наружный воздух имеет влагосодержание ниже, чем внутренний, приточная вентиляция помогает удалять влагу. Например, зимой:

• Наружный воздух: -10°С, относительная влажность 80%, влагосодержание ~1,5 г/кг
• Внутренний воздух: +12°С, влагосодержание 6 г/кг

Каждый м³/ч притока выносит разницу (6 - 1,5) × 1,2 / 1000 = 0,0054 кг/ч влаги.

Однако летом ситуация кардинально меняется:

• Наружный воздух: +25°С, относительная влажность 70%, влагосодержание ~14 г/кг
• Внутренний воздух: +12°С, влагосодержание 6 г/кг

В этом случае увеличение притока не удаляет, а наоборот, добавляет влагу. Необходима рециркуляция воздуха через осушитель.

Важно отметить, что все числовые значения зависят от конкретных условий проекта и климатических особенностей региона.

Методика расчёта необходимой производительности осушителя

Расчёт необходимой производительности осушителя выполняется в несколько этапов:

Первый шаг: определение дефицита влагоудаления. Если суммарные влаговыделения составляют 80 кг/ч, а вентиляция выносит 20 кг/ч (в зимних условиях с низким наружным влагосодержанием), то дефицит составляет 60 кг/ч. Этот дефицит должен покрывать осушитель.

Второй шаг: учёт режима работы. Если осушитель работает круглосуточно, то необходимая производительность равна определённому дефициту. Но если он работает ограниченное время, например, 8 часов в сутки, а влага накапливается в течение дня (машина для шлифования льда, инфильтрация), необходимо увеличить производительность или время работы.

Алгоритм расчёта: если суточное поступление влаги составляет 500 кг/сут, а осушитель работает 16 часов, то необходимая производительность составляет минимум 500 ÷ 16 = 31 кг/ч.

Третий шаг: резервирование мощности. Осушитель не должен работать на пределе возможностей. Типичное резервирование составляет 20-30% от расчётной мощности для компенсации непредвиденных нагрузок (массовые мероприятия с большим количеством зрителей, влажные летние дни с высокой инфильтрацией). Если расчётная производительность 60 кг/ч, рекомендованная установленная мощность 60 × 1,25 = 75 кг/ч.

Четвёртый шаг: распределение мощности. Для больших арен целесообразно использовать несколько осушителей вместо одного мощного. Это обеспечивает:

• Улучшение равномерности распределения воздуха;
• Резервирование на случай отказа одного агрегата;
• Возможность ступенчатого регулирования производительности в зависимости от загрузки зала.

Рассмотрим детальный числовой пример:

Арена площадью 2000 м² льда, объём зала 15000 м³, рассчитана на 1000 зрителей. Суммарные влаговыделения во время мероприятия составляют 80 кг/ч. Зимняя вентиляция выносит 20 кг/ч, значит дефицит составляет 60 кг/ч. Мероприятие длится 3 часа, а осушитель работает 12 часов в сутки (до, во время и после мероприятия).

Суточное поступление влаги: 80 × 3 (во время мероприятия) + 15 × 21 (машина и инфильтрация в остальное время) = 555 кг/сут.

Необходимая производительность: 555 ÷ 12 = 46 кг/ч.

С учётом резервирования 25%: 46 × 1,25 = 58 кг/ч.

Рекомендация: два осушителя по 30 кг/ч или три по 20 кг/ч для гибкого регулирования и резервирования.

Все приведённые числа являются ориентировочными для конкретного примера и могут отличаться в зависимости от условий конкретного проекта.

Взаимодействие систем вентиляции, отопления и осушения

Вентиляция и осушение — не альтернативные, а взаимодополняющие системы. Вентиляция обеспечивает санитарную норму свежего воздуха для зрителей (около 20-30 м³/ч на человека), тогда как осушение контролирует влажность.

Алгоритм взаимодействия этих систем можно описать следующим образом:

• Если влагосодержание наружного воздуха ниже целевого внутреннего влагосодержания, то увеличение притока помогает удалять влагу. Можно максимизировать приток до санитарных норм или даже несколько выше;
• Если влагосодержание наружного воздуха близко к внутреннему или выше, то приток ограничивается санитарным минимумом, а основное влагоудаление выполняет осушитель в режиме рециркуляции;
• Если наружный воздух имеет очень высокое влагосодержание (влажные летние дни), целесообразно максимально уменьшить приток до санитарного минимума и увеличить мощность осушителя или время его работы.

Рециркуляция воздуха через осушитель — ключевой элемент системы контроля влажности. Осушитель устанавливается в режиме рециркуляции: забирает воздух из верхней зоны зала, где он теплее и влажнее из-за подъёма от зрителей и испарения с льда, осушает его, подогревает за счёт конденсации влаги (выделяется теплота) и возвращает в зал. Типичная кратность рециркуляции через осушитель составляет 1-2 объёма зала в час для эффективного перемешивания и осушения.

Важным аспектом является компенсация теплоты от осушителя. Конденсационный осушитель выделяет теплоту конденсации влаги (около 2500 кДж/кг удалённой влаги) плюс теплоту от компрессора. Если осушитель удаляет 60 кг/ч влаги, тепловая мощность составляет примерно 60 × 2500 ÷ 3600 ≈ 42 кВт.

Это тепло поступает в зал и может повышать температуру воздуха. Если температура зала не должна превышать +15°С, необходимо координировать работу осушителя с системой отопления или холодоснабжения — уменьшить отопление или увеличить холодопроизводительность для компенсации теплоты от осушителя.

Для определения оптимального соотношения между вентиляцией и осушением рекомендуется:

1. Рассчитать для каждого месяца года по климатическим данным региона среднее влагосодержание наружного воздуха;
2. Построить график (ось X — месяц, ось Y — соотношение удаления влаги вентиляцией к суммарному влагоудалению).

В зимние месяцы это соотношение может составлять 30-50% (вентиляция вносит значимый вклад), а летом — 0-10% (вентиляция почти не помогает). Все эти значения зависят от климата конкретного региона.

Энергетическая эффективность предотвращения конденсации: экономия холодопроизводительности

Конденсация влаги на поверхности льда вызывает значительные энергетические потери. Когда влага конденсируется на поверхности льда, она отдаёт теплоту конденсации (2500 кДж/кг), а затем конденсат замерзает, отдавая теплоту кристаллизации (335 кДж/кг). Суммарная теплота (2835 кДж/кг влаги) дополнительно нагружает холодильную систему, которая должна отводить эту теплоту для поддержания температуры льда.

Количественная оценка дополнительной нагрузки: если на арену поступает 80 кг/ч влаги и вся она конденсируется на льду, то дополнительная тепловая нагрузка составляет 80 × 2835 ÷ 3600 = 63 кВт. Для холодильной системы с коэффициентом преобразования около 2,7 (типично для ледовых арен) это означает дополнительное электропотребление 63 ÷ 2,7 ≈ 23 кВт. За 10 часов работы в день это 230 кВт·ч дополнительной электроэнергии ежедневно, или около 7000 кВт·ч в месяц.

Экономия при предотвращении конденсации: если установить осушитель, который удаляет 60 кг/ч влаги до её попадания на лёд, то остаётся только 20 кг/ч, которые конденсируются. Дополнительная нагрузка на холодильную систему снижается до 20 × 2835 ÷ 3600 = 16 кВт, электропотребление — 6 кВт. Экономия составляет 23 - 6 = 17 кВт, или 170 кВт·ч в день.

Баланс энергопотребления осушителя и экономии холода: конденсационный осушитель потребляет электроэнергию для работы компрессора. Удельное энергопотребление типичного конденсационного осушителя составляет около 0,6-0,8 кВт на 1 кг/ч производительности. Для осушителя с производительностью 60 кг/ч потребление составляет около 40 кВт, тогда как экономия на холодильной системе — 17 кВт.

На первый взгляд энергетический баланс отрицательный, однако необходимо учитывать, что теплота от осушителя (около 42 кВт для 60 кг/ч) частично компенсирует потребность в отоплении зала. Если зал нужно поддерживать при +12°С, а снаружи -10°С, то теплота от осушителя уменьшает потребность в дополнительном отоплении.

Методика оценки суммарной экономии должна учитывать три компонента:

1. Снижение электропотребления холодильной системы;
2. Снижение потребности в отоплении зала (теплота от осушителя);
3. Снижение теплопотерь через ограждающие конструкции при уменьшении относительной влажности воздуха (уменьшение теплового потока через ограждения благодаря снижению конденсации в толще конструкций).

Детальный энергетический баланс должен проводиться для каждого конкретного проекта. Ориентировочно суммарная экономия может составлять 20-40% от потребления осушителя, в зависимости от климатических условий и режима эксплуатации.

Дополнительные выгоды от предотвращения конденсации включают:

• Продление срока службы металлических конструкций (снижение коррозии);
• Повышение качества ледового покрытия (отсутствие неровностей от замерзающего конденсата);
• Улучшение видимости для спортсменов и зрителей (отсутствие тумана).

Типичные проектные ошибки при проектировании систем контроля влажности

При проектировании систем контроля влажности для ледовых арен часто допускаются следующие ошибки:

Ошибка 1: Недооценка влаговыделений от зрителей во время массовых мероприятий. Проектировщики часто рассчитывают влаговыделения на основе средней заполняемости зала (50-60%), не учитывая пиковые нагрузки при полной загрузке во время финальных матчей или популярных мероприятий. Последствие: осушитель не справляется с пиковой нагрузкой, образуется туман, ухудшается видимость.

Ошибка 2: Игнорирование инфильтрации через ворота летом. Проектировщики рассчитывают баланс влаги для зимних условий, когда наружный воздух сухой, и не проверяют летние условия с высоким влагосодержанием наружного воздуха. Последствие: летом при открывании ворот поступает большое количество влажного воздуха, осушитель не успевает его обработать.

Ошибка 3: Отсутствие координации между вентиляцией и осушением. Системы вентиляции и осушения проектируются разными подрядчиками или в разное время без согласования. Вентиляция работает на максимальном притоке круглогодично, летом внося влажный наружный воздух, что увеличивает нагрузку на осушитель или делает поддержание влажности невозможным. Последствие: неэффективная работа обеих систем, высокое энергопотребление, недостаточное осушение.

Ошибка 4: Отсутствие автоматического контроля влажности и интеграции систем. Осушитель и вентиляция управляются вручную или по отдельным таймерам без обратной связи от датчиков влажности. Последствие: неоптимальный режим работы, перерасход энергии или недостаточное осушение при изменении условий.

Ошибка 5: Недостаточное резервирование мощности осушителя. Осушитель подбирается вплотную по расчётной производительности без запаса. При увеличении загрузки зала или неблагоприятных погодных условиях осушитель работает на пределе возможностей и не справляется. Последствие: периодическое образование тумана и конденсации.

Ошибка 6: Неправильное расположение забора и подачи воздуха осушителя. Забор воздуха расположен в нижней зоне зала у льда, где воздух холодный и имеет меньшее влагосодержание, подача — в той же зоне. Последствие: короткозамкнутая циркуляция, осушитель обрабатывает воздух из нижнего приграничного слоя, который уже холодный и сухой, не влияя на тёплый влажный воздух в верхней зоне.

Ошибка 7: Игнорирование влаговыделений от ледозаливочной машины. Проектировщики не учитывают интенсивное испарение горячей воды при заливке льда, считая его незначительным или эпизодическим. Последствие: после работы машины резко возрастает влажность воздуха, образуется туман, который держится 30-60 минут до постепенного осушения.

Пределы применения стандартных подходов: когда нужна корректировка методики

Стандартные методики расчёта систем осушения не всегда учитывают специфические условия эксплуатации. Рассмотрим случаи, когда нужна корректировка подходов:

Очень низкие температуры льда (скоростное катание). Для скоростного катания температура льда может снижаться до -10°С и ниже для обеспечения максимальной твёрдости покрытия. При такой температуре разница между температурой льда и точкой росы воздуха возрастает, интенсивность конденсации увеличивается. Стандартная методика расчёта может недооценить необходимую производительность осушителя. Корректировка: увеличить расчётную производительность на 30-50% или снизить целевое влагосодержание воздуха до 2,5-3 г/кг вместо типичных 3,5-4 г/кг.

Арены с открытыми конструкциями кровли или большой площадью остекления. Старые или нетипичные здания могут иметь большую площадь холодных поверхностей, помимо льда, на которых также конденсируется влага (неутеплённая кровля, большие окна в холодный период). Стандартная методика учитывает только конденсацию на льду. Корректировка: рассчитать дополнительную конденсацию на других холодных поверхностях по аналогичной методике и добавить к общему балансу влаги.

Многофункциональные залы с трансформацией. Если зал используется и как ледовая арена, и как концертный зал или спортзал (лёд закрывается настилом), то режим влажности резко меняется. Без льда нет холодной поверхности, потребность в осушении уменьшается или исчезает. Стандартный осушитель постоянной производительности неэффективен. Корректировка: предусмотреть ступенчатое или плавное регулирование производительности, возможность полного отключения осушителя в режиме без льда.

Старые здания с большими воздухопроницаемостями. Старые сооружения могут иметь большую инфильтрацию через неплотности в ограждениях, старые окна и двери. Расчётное поступление влаги через инфильтрацию может быть значительно занижено. Корректировка: провести обследование воздухопроницаемости здания, скорректировать расчёт инфильтрации, возможно, целесообразнее сначала улучшить герметичность здания, а затем подбирать осушитель.

Регионы с экстремально влажным климатом. В тропических или субтропических регионах наружный воздух может иметь влагосодержание 18-22 г/кг летом. Даже небольшая инфильтрация или приток вносят огромное количество влаги. Вентиляция вообще не помогает удалять влагу, необходима полная рециркуляция через осушитель. Стандартная методика может недооценить масштаб проблемы. Корректировка: минимизировать приток наружного воздуха до абсолютного санитарного минимума, предусмотреть дополнительную мощность осушителя, рассмотреть возможность использования адсорбционных осушителей (они эффективнее при высоких температурах наружного воздуха).

Нормативные ограничения на влажность воздуха. Некоторые регионы или нормы могут устанавливать минимальную относительную влажность воздуха для комфорта зрителей (например, не ниже 30-35%). При температуре воздуха зала +12°С и относительной влажности 30% влагосодержание составляет около 2,5 г/кг, температура точки росы около -10°С. Если температура льда -5°С, запас по безопасности 5°С — достаточно. Но если норма требует 40% относительной влажности, влагосодержание возрастает до 3,5 г/кг, точка росы -4°С, запас всего 1°С — конденсация возможна. Корректировка: согласовать с нормативными требованиями возможность снижения относительной влажности для ледовых арен или повысить температуру воздуха зала для увеличения запаса.

Частые вопросы или FAQ

Можно ли заменить осушитель увеличением производительности вентиляции?

Это зависит от влагосодержания наружного воздуха. Если наружный воздух имеет влагосодержание ниже целевого внутреннего (типично зимой: наружное влагосодержание 1-2 г/кг, внутреннее целевое 3,5-4 г/кг), то увеличение притока помогает удалять влагу. Однако требуемые расходы воздуха могут быть очень большими.

Числовой пример: нужно удалить 60 кг/ч влаги. Если наружный воздух имеет влагосодержание 1,5 г/кг, а внутренний — 6 г/кг, то разница составляет 4,5 г/кг. Для удаления 60 кг/ч нужен приток 60 ÷ 4,5 ÷ 1000 ÷ 1,2 = 11111 м³/ч. Для зала объёмом 15000 м³ это кратность воздухообмена 11111 ÷ 15000 = 0,74 в час — довольно много. Необходимо нагревать такой большой объём приточного воздуха с -10°С до +12°С, что потребует тепловой мощности около 82 кВт — это дорого.

Летом, когда наружное влагосодержание выше внутреннего, увеличение притока вообще ухудшает ситуацию. Поэтому осушитель является необходимым элементом системы, особенно для круглогодичной эксплуатации арены.

Какова оптимальная относительная влажность воздуха на ледовой арене?

Вопрос сформулирован некорректно. Оптимальным параметром является не относительная влажность, а влагосодержание воздуха. Относительная влажность зависит от температуры воздуха и не определяет конденсацию однозначно. Для предотвращения конденсации критерием является температура точки росы.

Алгоритм определения оптимального влагосодержания:

1. Температура льда, например, -5°С;
2. Температура точки росы должна быть ниже минимум на 2-3°С, то есть от -7°С до -8°С;
3. Температура воздуха зала, например, +12°С;
4. По психрометрической диаграмме для +12°С и точки росы -8°С определяем влагосодержание около 3,5 г/кг.

Относительная влажность при этом составляет около 33%. Если изменить температуру зала до +15°С при том же влагосодержании 3,5 г/кг, относительная влажность снизится до около 28%, но температура точки росы останется -8°С — условие предотвращения конденсации выполняется. Поэтому оптимальный параметр — влагосодержание 3-4 г/кг, а не относительная влажность.

Сколько времени требуется для осушения зала после массового мероприятия?

Это зависит от избытка влаги, который накопился, производительности осушителя и объёма зала. Метод оценки: рассчитать избыток влагосодержания и объём воздуха, который нужно обработать.

Числовой пример: объём зала 15000 м³, плотность воздуха 1,2 кг/м³, масса воздуха 18000 кг. После мероприятия влагосодержание выросло с целевого 3,5 г/кг до 6 г/кг, избыток — 2,5 г/кг. Избыточная масса влаги в воздухе зала: 18000 × 2,5 ÷ 1000 = 45 кг.

Если осушитель имеет производительность 60 кг/ч и работает исключительно на снижение влагосодержания (нет новых влаговыделений), то время осушения: 45 ÷ 60 = 0,75 часа или 45 минут.

Однако в реальности осушитель обрабатывает не весь объём зала за один проход, а работает на рециркуляции. Эффективность зависит от степени перемешивания воздуха. Если кратность рециркуляции через осушитель составляет 1 объём зала в час, то для эффективного перемешивания и осушения может потребоваться 1,5-2 часа.

Влияет ли тип льда (хоккей, фигурное катание, кёрлинг) на выбор осушителя?

Да, но опосредованно — через температуру льда. Разные виды спорта требуют разной температуры ледового покрытия:

• Хоккей требует твёрдого льда температурой около -5°С;
• Фигурное катание — более мягкого льда около -3...-4°С для лучшего сцепления с лезвиями;
• Кёрлинг — очень специфического льда с пупырышками температурой около -5...-7°С.

Низкая температура льда означает большую разницу с точкой росы, более интенсивную конденсацию и необходимость более низкого целевого влагосодержания воздуха. Для кёрлинга при температуре льда -6°С целевая точка росы должна быть около -9°С, что соответствует влагосодержанию около 3 г/кг при температуре зала +12°С. Для фигурного катания при температуре льда -3°С целевая точка росы -6°С, влагосодержание около 4 г/кг.

Следовательно, для кёрлинга требуется большая производительность осушителя или меньшие влаговыделения, чем для фигурного катания, при прочих равных условиях.

Как влияет географическое расположение арены на проектирование системы осушения?

Географическое расположение существенно влияет на баланс влаги из-за различий в климатических условиях. Для регионов Казахстана (Астана, Алматы, Шымкент) характерны большие сезонные колебания температуры и влажности:

• Астана имеет континентальный климат с холодной сухой зимой (влагосодержание 0,5-1,5 г/кг) и жарким летом (влагосодержание 10-14 г/кг). Зимой вентиляция эффективно помогает удалять влагу, осушитель может работать на минимальной мощности, тогда как летом осушение полностью обеспечивается осушителем.
• Алматы имеет более влажное лето из-за близости к горам, где влагосодержание может достигать 15-17 г/кг, особенно в периоды дождей. Требуется большая мощность осушителя и соответствующее резервирование.
• Шымкент, расположенный на юге, имеет самые высокие летние температуры, что приводит к повышенной нагрузке на системы холодоснабжения и осушения.

При проектировании необходимо использовать местные климатические данные для расчёта режимов работы системы в течение года, особое внимание уделяя периодам с экстремальной влажностью.

Выводы

Контроль влажности на ледовых аренах — критическая инженерная задача, которая не может быть решена только вентиляцией из-за сезонного изменения влагосодержания наружного воздуха. Ключевым параметром является не относительная влажность, а влагосодержание воздуха и температура точки росы, которая должна быть ниже температуры льда минимум на 2-3°С для надёжного предотвращения конденсации.

Методика подбора осушителя базируется на балансе влаги. Необходимо рассчитать все источники поступления влаги (зрители, ледозаливочная машина, инфильтрация, душевые), определить вклад вентиляции в влагоудаление в зависимости от сезона и покрыть дефицит осушителем с резервированием мощности 20-30%.

Осушитель и вентиляция должны работать скоординированно, а не как конкурирующие системы. Зимой вентиляция помогает удалять влагу, летом основную нагрузку несёт осушитель в режиме рециркуляции. Теплота от осушителя частично компенсирует потребность в отоплении зала, а предотвращение конденсации снижает нагрузку на холодильную систему. Детальный энергетический баланс может показать суммарную экономию 20-40% от потребления осушителя.

Типичные проектные ошибки (недооценка пиковых влаговыделений, игнорирование летней инфильтрации, отсутствие координации систем) приводят к образованию тумана, коррозии конструкций и повышенному энергопотреблению. Стандартные подходы требуют корректировки для экстремальных режимов: очень низкие температуры льда, старые здания с большой инфильтрацией, влажный климат.

Инженерам-проектировщикам рекомендуется выполнять детальный расчёт баланса влаги для всех сезонов и режимов эксплуатации, предусматривать резервирование мощности осушителя, обеспечивать автоматическую координацию вентиляции и осушения на основе данных от датчиков влажности, учитывать энергетическую эффективность комплексно (холодоснабжение + отопление + осушение).

Все числовые значения, использованные в статье, являются инженерными ориентирами, зависящими от конкретных условий проекта, и требуют уточнения для каждой конкретной ледовой арены.