Moderní technologie řešení chlazení ledových ploch
Článek se zabývá novými technologiemi chlazení ledových ploch a jejich uplatněním při rekonstrukci či nové výstavbě odpovídajících sportovních zařízení. Podrobně seznamuje se způsoby chlazení ledových ploch, s možnostmi snížení energetické náročnosti jejich chlazení a vyloučením nebo snížením množství čpavku v technologiích chlazení.
Vystudoval VUT v Brně, obor silnoproudá elektrotechnologie. Do roku 1989 byl vedoucím DIZ ZSE EJF Brno, později do roku 1995 majitelem několika firem na recyklaci plastů. Následně působil jako výkonný ředitel stavební firmy PRSB a.s. Brno. V současnosti je majitelem a statutárním ředitelem firmy BaP holding a.s.
Při výstavbě ledových ploch neustává snaha o modernizaci jejich řešení, a to zejména z pohledu mimořádné energetické náročnosti výroby ledu. Stále je ještě v provozu mnoho zimních stadionů, které používají přímé čpavkové chlazení prostřednictvím chladicího potrubí – registru – zalitého do podkladní betonové plochy. Vzhledem k tomu, že čpavek je obsažen v celém chladicím systému, musí jej být řádově tisíce kilogramů, což představuje obrovské bezpečnostní riziko pro široké okolí daného zimního stadionu. V tomto případě můžeme hovořit o I. generaci chladicího systému (obr. 2).
Se zvyšujícím se zájmem o mobilní venkovní kluziště se později začaly stále více používat dvouokruhové – nepřímé chladicí systémy s freonovou strojovnou chlazení a chladicím médiem na bázi glykolu. Nižší účinnost bezčpavkového systému byla nahrazena rozlehlejší chladicí plochou s větším množstvím trubek malého průměru ležících těsně u sebe. Nejvýznamnějším příkladem tohoto chladicího sytému II. generace se stal chladicí koberec EPDM (obr. 3). Plnohodnotnou náhradu přímého čpavkového chlazení přinesla až III. generace nepřímého chladicího systému, která byla patentována pod názvem ICEGRID. Ta využívá princip klasického radiátoru, kdy zvýšení účinnosti předávaného chladu zajišťuje žebrování plastové hadice (obr. 4). Žebrování zvyšuje teplosměnnou plochu hadice o 300 % proti hladké hadici stejného průměru. Navíc nerovný vnitřní povrch hadice mění laminární proudění na turbulentní a tím ještě zvyšuje přenos chladu do vznikajícího ledu.
Aby se dosáhlo co nejvyšší účinnosti chlazení, nejsou žebrované hadice zality betonem, ale zasunuty do plastového roštu, jsou tedy v přímém kontaktu se vznikajícím ledem. Při použití bezčpavkové strojovny chlazení tak tento nepřímý systém dosahuje mírně vyšší účinnosti chlazení než betonový systém s přímým čpavkovým chlazením. Při použití nepřímého chlazení se čpavkouvou strojovnou pak je účinnost chlazení ještě vyšší a dosahuje až 25 % úspory elektrické energie. Tyto údaje byly prověřeny studií VUT v Brně, centrem AdMaS, z 11. března 2016. Závěrečná tabulka z této studie (tab. 1) ukazuje odpařovací teploty jednotlivých systémů chlazení a srovnává přímé čpavkové chlazení a různé aplikace nepřímého bezčpavkového chlazení (čím nižší odpařovací teplota, tím účinnější chlazení).
Využití chladicího systému s žebrovanými trubkami při rekonstrukcích ledový ploch
Kromě ekonomických a ekologických přínosů má tento systém ještě další výhody, které se uplatní zejména při rekonstrukci, ale i výstavbě nových ledových ploch. Rošt může být umístěn přímo na staré betonové desce zimního stadionu, nebo jen na rovné a zhutněné prosívce. To výrazně zjednodušuje rekonstrukci či výstavbu. Systém navíc zůstává mobilní, tzn. jej lze kdykoli zvětšit, zmenšit či demontovat a pod ním opravit nové nerovnosti podloží. Možný je samozřejmě i opačný postup, kdy se postaví venkovní ledová plocha, a poté se přestěhuje do kryté haly (obr. 5).
Mimořádně vhodný je tento systém pro výstavbu curlingových drah. Přímý styk žebrovaných chladicích hadic s ledem umožňuje rychlou odezvu chladicího systému na změny okolního prostředí, čímž se udržuje konstantní teplota ledu, která je u tohoto sportu obzvlášť důležitá. Z tohoto důvodu získal systém certifikaci curlingových svazů USA i Německa a bude použit na příštích olympijskými hrách. Zajímavou možnost v českých podmínkách představuje mobilní charakter celého systému při výstavbě rychlobruslařské dráhy, která v ČR stále chybí. Vybudování mobilní venkovní dráhy a její následně přestěhování do kryté haly by vyřešilo neustále čekání rychlobruslařů na vlastní rychlobruslařskou dráhu.
V poslední době však má tento chladicí systém největší využití při výstavbě multifunkčních hřišť s ledovou plochou (obr. 8). Na plastový rošt se žebrovanými hadicemi ICEGRID se položí sportovní povrch Stilmat a tím se vytvoří hřiště pro celoroční využití. Sportovní povrch je univerzální a umožňuje hru většiny míčových sportů i jízdu na in-line bruslích. Na podzim se jen zapne strojovna chlazení a na tomto povrchu se začne kropením vodou tvořit ledová plocha. Snaha o snižování energetické náročnosti provozování ledových ploch společně s cílem omezit používání nebezpečného čpavku jistě postupně povede ke stále většímu rozšíření popsané technologie. Tento v tuzemsku stále ještě nový chladicí systém dodává několik českých fisem, které již realizovaly řadu projektů. Asi nejznámější byly všechny tři ledové plochy na Olympijském festivalu 2018 v Brně, hokejové hřiště o rozměrech 26 × 56 m ve Frenštátě pod Radhoštěm, tři kluziště v Praze 8 nebo multifunkční hřiště s ledovou plochou ve Vracově.
Obnova ledové plochy ve Frenštátě pod Radhoštěm
Typickým využitím nejnovější chladicí technologie III. generace je realizace projektu Obnova bruslení ve sportovním areálu pod Horečkami ve Frenštátu pod Radhoštěm. V areálu bývalo známé venkovní hokejové hřiště o rozměrech 30 × 60 m se čpavkovou strojovnou chlazení. Jeho provozování bylo před několika lety ukončeno vzhledem k vysokým nákladům na jeho stále náročnější opravy. Současně se začala hledat možnost jeho obnovy. Rozhodujícím faktorem pro výběr technologie chladicího plastového roštu s žebrovanými hadicemi byla snaha vyhnout se použití chladicí betonové desky, která zejména ve venkovním prostředí trpí teplotními změnami a vlhkostí, a snaha dosáhnout co nejnižší energetické náročnosti.
Po návštěvě kluzišť s podobným systémem chlazení v Kyjově a Kostelci u Kyjova se přistoupilo ke zpracování návrhu. Projekt obnovy zahrnoval i rekonstrukci pomocných objektů areálu, tzn. šatny, hygienického zařízení atd., a také vybudování parkovacích míst, komunikací, chodníku atd. v celkové hodnotě cca 20 mil. Kč.
Hlavní část obnovy spočívala ve vybudování chladicí plochy kluziště a technologie chlazení. Stávající travnatá plocha byla odtěžena, podloží zhutněno, byly navezeny nové vrstvy kameniva a položena tepelná a hydroizolační fólie (viz obr. 13). K hrací ploše je přivedeno chladicí médium prostřednictvím rekonstruovaného technologického kanálu (viz obr. 11). Původní čpavkovou strojovnu chlazení nahradilo jednodušší řešení se strojovnou chlazení ve venkovním kontejneru a čpavek byl nahrazen bezpečným chladicím médiem na bázi sloučenin freonu. Strojovna o chladicím výkonu 500 kW má osm scroll kompresorů a vzduchem chlazený kondenzátor. Doplněna je rekuperací pro využití odpadního tepla. Kontejner byl umístěn za původní objekt na betonový základ (viz obr. 12). Chladicí plastový rošt s žebrovanými hadicemi byl položen na hyd- roizolační fólii a hadice napojeny na kolektory v technologickém kanálu. Po dokončení dlážděných ploch na ně byly umístěny hokejové střídačky a trestné lavice.
Celý systém chlazení byl naplněn ekologicky nezávadným monopropylenglykolem a natlakován na provozní tlak. Na chladicí plastový rošt se postavily mobilní plastové mantinely, které byly postupně zamrazeny do ledu. Po zapnutí strojovny se začala plocha kluziště stříkat vodou a během tří dnů byla vytvořena základní vrstva ledu pro lajnování a umístění loga (viz obr. 12). Práce na kluzišti byly oficiálně zahájeny 29. září 2017 a zkušební provoz pro veřejnost byl spuštěn 21. prosince 2017, tedy za cca tři měsíce. Kluziště úspěšně absolvovalo první sezonu a v současnosti se rozhoduje o tom, kdy bude doplněno o celoroční sportovní povrch, čímž by vzniklo plnohodnotné multifunkční hřiště s ledovou plochou.
