Как устроен ледовый каток

Здесь мне хотелось бы рассказать про  обратную сторону получения искусственного льда, на примере, небольшого ледового комплекса.
Как правило, мы не проходим дальше проката катков и самого льда. Я приглашаю Вас посетить сердце катка — помещение, где размещено холодильное оборудование.Обычно никто не задумывается, как получается устойчивое искусственное ледовое покрытие и за счет чего поддерживается даже при положительных температурах окружающего воздуха.

Общая информация:
Этот ледовый каток размещен в г.Александровск Пермского края. В крае в последние годы построено и уже эксплуатируется несколько подобных катков в небольших районных городах и поселках..
По разговорам с людьми  — маленький городок ждал открытия катка с большим нетерпением

Вообще без льда — искусственный 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 качестве 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. Диаметр трубок 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.
В качестве хладагента применен фреон R404a. Хладоноситель ледового поля и подогрева грунта 40% водный раствор этиленгликоля.

Холодильный центр (помещение, где расположено холодильное оборудование):
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.
Насосы обеспечивают циркуляцию хладоносителя (теплоносителя) по системам трубопроводов и по трубкам ледового поля.
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 из воздуха на холодной поверхности труб.

Фото — Насосы основного контура ледового поля. На заднем плане щит управления всеми насосами.

Фото — Общий вид холодильной машины

Собственно сама холодильная машина:в ней и происходит непосредственное охлаждения гликоля в кожухотрубном теплообменник (внизу самой машины) — он выступает в роли испарителя, где за счет кипения фреона, происходит отбор тепла от гликоля циркулирующего в поле. 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 охлаждение. Фреон же из жидкого состояния превращается в газ и нагнетается компрессорами в конденсаторы.
На фотографиях видны термометры — они установлены для визуального контроля за температурами жидкостей на входах/выходах из теплообменников.
Также холодильная машина используется для поддержания температуры внутри

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.

Фото — Катание

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

Источник