Aréna Pezinok – NAJ realizácia za uplynulých 25 rokov

Celosvetový trend postupného znižovania emisií CO2 v zmysle nariadenia EÚ č. 517/2014 prináša tlak na alternatívne riešenia aj v chladiarenskej a tepelnej technológii. Až do dnešného dňa používané syntetické chladivá s vysokým GWP a ODP, ktoré spôsobujú globálne otepľovanie a poškodzovanie ozónovej vrstvy, už v súčasnosti obmedzuje legislatíva.

Ako alternatívny zdroj tepla a chladu sa v rámci konvenčných zariadení dostávajú do popredia tepelné čerpadlá, ktoré vo svojom primárnom okruhu používajú prírodné chladivá, nevytvárajú emisie CO₂ a nepoškodzujú ozónovú vrstvu.

Pri výrobe chladu vzniká prebytočné teplo, ktoré sa v minulosti považovalo za odpad. V súčasnosti môže byť systém navrhnutý tak, aby sa nadbytočné teplo mohlo použiť na zvýšenie účinnosti inštalovanej technológie, na druhej strane sa znižuje návratnosť investičných nákladov.

Príkladom môže byť prevádzka ľadového hokejového štadióna alebo klziska, kde je potrebné, aby sa chladilo a vykurovalo po celý deň. Preto sa pri ľadových hokejových štadiónoch pracuje na vývoji takej technológie, aby sa dosiahla čo najlepšia efektívnosť prevádzky.

Technológia hybridného tepelného čerpadla je v tomto smere unikátna, vyvinutá priamo na pokrytie potrieb ľadového povrchu a zariadení na štadiónoch, a to pri najnižších možných prevádzkových nákladoch v čase, keď majú ceny energií tendenciu rásť.

Aréna Pezinok

Hybridné tepelné čerpadlo je v tomto prípade inštalované ako jediný primárny zdroj tepla a chladu. Aréna sa prevádzkuje ako celoročný ľadový hokejový štadión, kde sa požiadavky na chladenie a vykurovanie menia s mierou využitia a ročným obdobím.

Pri vykurovaní a výrobe TV sa používa predovšetkým kondenzačné teplo. Vykurovanie sa optimalizuje automaticky podľa vonkajšej teploty. V prípade nedostatočného tepla alebo potreby zálohovania program automaticky aktivuje inštalovaný bojler.

Nízka náplň R717 má oproti priamemu chladeniu, ktoré sa uvádza ako energeticky efektívnejšie, veľa výhod. Pri priamom chladení, kde sa R717 nachádza v potrubnom registri v betónovej doske, sa hmotnosť chladiacej náplne pohybuje na úrovni okolo 4 t chladiva na klzisko s rozmermi 60 × 30 m.

V každej krajine platia pre zariadenia R717 (EN 378) iné obmedzenia, ale všeobecne sa väčšia náplň ako 500 kg chladiva (a najmä na verejných miestach) prísne kontroluje. Ak je chladivo aj v hale, kde je prítomná verejnosť, musia sa vyriešiť bezpečnostné opatrenia nielen v strojovni, ale všade tam, kde sa chladivo nachádza.

Napríklad detekcia úniku prináša otázku, kam inštalovať detektor z dôvodu funkčnosti a havarijnej ventilácie. Inštalácia potrubného registra v hale si vyžaduje väčšiu pozornosť, pretože vo vnútri je R717, takže sa musia aplikovať všetky miestne predpisy na inštalácie (v EÚ platí spomínaná norma EN378 o bezpečnosti a životnom prostredí v Európe). Pri nepriamom chladení však možno mať oveľa menšie množstvo chladiacej náplne.

V potrubnom registri sa nachádza len bezpečná nemrznúca kvapalina – tá sa ochladzuje vo výmenníku tepla v chladiacom zariadení, ktorý sa nachádza v strojovni, čiže na mieste, kde má prístup iba odborná obsluha. Bezpečnostné pravidlá sa tak musia realizovať iba v strojovni. Náročnosť na bezpečnosť je tým pádom nižšia ako pri náplniach s hmotnosťou vyššou ako 500 kg.

Tepelné čerpadlo

Použité tepelné čerpadlo Twineco® 2×400 R717 má chladiaci výkon 320 kW, kondenzačný výkon 440 kW a náplň chladiva R717 120 kg.

Funkcie tepelného čerpadla

Hybridné tepelné čerpadlo poskytuje tieto funkcie:

Chladenie celoročnej ľadovej plochy:
(56 × 26 m, teplota povrchu ľadu -6 °C)
• ide o nepriame chladenie ľadovej plochy s nemrznúcou zmesou,
• chladiaci register je uložený v betónovej doske.

Vyhrievanie podložia:
• zabraňuje zamrznutiu podložia.

Vyhrievanie zázemia:
• ide o 637 m² priestoru podlahového vyhrievania,
• 150 m² priestoru vyhrievaného kombináciou ventilačných a vykurovacích telies,
• rekuperačná ventilácia v priestore šatní využíva teplo/chlad z tepelného čerpadla.

Príprava TV a vody pre rolbu:
• pripravujú sa 3 m³ TV,
• 2 m³ horúcej vody na úpravu ľadu pomocou rolby.

Efektívne roztavenie prebytočného ľadu z rolby
Prebytočný ľad z rolby sa efektívne roztaví v snežnej jame cez odpadové teplo z tepelného čerpadla, pričom:
• nie je problém s pozbieranou ľadovou drvinou,
• voda z roztopeného ľadu sa znova použije na úpravu ľadu,
• môže sa ušetriť až 80 % množstva vody pre rolbu.

Odvlhčovanie

Na pohodlnú prevádzku ľadového hokejového štadióna je dôležité zabezpečiť optimálnu vlhkosť a teplotu okolo ihriska. Na to slúži vetracia jednotka ovládaná systémom odvlhčovania. Vetracia jednotka využíva teplo a chlad z tepelného čerpadla, pričom:

• netvorí sa hmla nad povrchom ľadu,
• plexisklá nie sú zahmlené,
• zabraňuje sa kondenzácii v konštrukcii budovy,
• neovplyvňuje sa kvalita ľadu,
• reguluje sa požadovaná teplota haly.

Regulácia

Systém pracuje s viacerými prioritami na zvládnutie požiadaviek chladu a tepla vo vzťahu k vonkajšej teplote. Na tento účel sa vytvoril špeciálny program na riadenie hokejových štadiónov, aby sa zabezpečili tieto požiadavky:

• presná kontrola chladenia ľadu,
• ekvitermické chladenie a vykurovanie zázemia,
• inteligentná príprava TV a ohrev vody pre rolbu,
• roztavenie ľadu a plnenie rolby,
• inteligentná ventilácia,
• odvlhčovanie hernej plochy,
• vyhrievanie podložia.

Výhody zariadenia

Twineco je chladiace zariadenie určené pre ľadové plochy s najefektívnejšou výrobou chladu a tepla – svojou technológiou a jedinečnou konštrukciou zaručuje maximálne efektívnu prevádzku. Vďaka svojej konštrukcii – väčšiemu počtu malých kompresorov – dokáže chladiaca jednotka optimálne zabezpečovať aktuálne potreby chladu a tepla ľadovej plochy.

Chladiaca jednotka s jedným veľkým kompresorom nie je schopná optimálne zabezpečovať aktuálne potreby ľadovej plochy, keďže aj pri využití riadenia frekvenčným meničom sa pri znížení výkonu musí poháňať celá chladiaca jednotka. Takáto prevádzka sa vyznačuje nižšou efektívnosťou, potrebou záložného zdroja chladu, častejším servisom a drahšou prevádzkou.

Toto technické riešenie zabezpečuje:

• preukázateľne nízku spotrebu elektrickej energie,
• presné riadenie výkonu,
• dlhú životnosť,
• absenciu havarijných stavov pri poruche jedného kompresora,
• jednoduchý servis počas prevádzky,
• nižšie servisné náklady na malé zariadenie,
• optimálne rozloženie prevádzkových hodín medzi viac kompresorov.

Chladiaca jednotka dokáže využívať všetko teplo, ktoré pri výrobe chladu vzniká, čím sa jej účinnosť viac ako zdvojnásobuje. Túto energiu možno využívať na:

• vykurovanie priestorov,
• prípravu TV,
• ohrev vody pre rolbu,
• ohrev podložia,
• odvlhčenie haly.

Chladiaca jednotka neobsahuje fluórované skleníkové plyny, takže:

• dlhodobo nepoškodzuje životné prostredie,
• na základe legislatívy nie je potrebné schvaľovanie a nahlasovanie takéhoto zariadenia na príslušnom mieste SR,
• nie je potrebné dodržiavať povolené ročné úniky a viesť o nich záznamy,
• nie je potrebné vykonávať pravidelné kontroly tesnosti a úniku fluórovaných skleníkových plynov oprávnenou osobou.

Riešenie chladenia ľadovej plochy nepriamo cez oddeľovací výmenník má oproti zastaranému riešeniu priameho chladenia výhodu presného riadenia teploty ľadovej plochy, z čoho vyplýva:

• úspora energií,
• nízka náplň látok poškodzujúcich životné prostredie a zdravie ľudí,
• v prípade úniku nehrozí zamorenie prostredia, ohrozenie verejnosti ani ekologická katastrofa.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 1/2019.