Optimālu apstākļu nodrošināšana ledus arēnā — sarežģīts tehnisks uzdevums, kas prasa precīzu ne tikai temperatūras, bet arī gaisa mitruma kontroli. Pārmērīgs mitrums var izraisīt kondensāciju uz ledus virsmas, pasliktinot tā kvalitāti un palielinot enerģijas patēriņu. Efektīva ledus arēnu sausināšana kļūst par svarīgu sporta objektu elementu Latvijā, īpaši tādās pilsētās kā Rīga, Daugavpils, Liepāja u.c., kur hokejs un daiļslidošana ir ļoti populāri.
Kondensāta veidošanās cēloņi ledus arēnās
Kāpēc uz ledus veidojas kondensāts? Atbilde slēpjas ūdens tvaika kondensācijas fizikālajos procesos. Kad silts, mitrs gaiss nonāk saskarē ar auksto ledus virsmu, tā temperatūra pazeminās. Ja virsmas temperatūra ir zemāka par apkārtējā gaisa rasas punktu, notiek kondensācija — ūdens tvaiks pārvēršas šķidrumā, kas nosēžas uz ledus.
Gaisa mitruma saturs arēnā ir izšķirošs faktors. Augsts relatīvais mitruma līmenis palielina rasas punkta temperatūru, kas palielina kondensāta veidošanās varbūtību. Kondensācijas intensitāte ir atkarīga no atšķirības starp ledus virsmas temperatūru un gaisa rasas punkta temperatūru virs ledus.
Kondensācijas novēršanas metodes
Galvenā kondensācijas novēršanas metode — ledus arēnu sausināšana ar specializētu sausinātāju palīdzību. Šīs sistēmas samazina gaisa mitrumu, uzturot to tādā līmenī, kur rasas punkta temperatūra ir zemāka par ledus virsmas temperatūru. Efektīva sausināšana ļauj novērst kondensāta, miglas virs ledus un citu nevēlamu parādību veidošanos.
Ventilācijas un sausināšanas mijiedarbībai ir būtiska nozīme. Ventilācijas sistēmas jāintegrē ar sausinātājiem, lai izveidotu optimālu mikroklimatu. Tajā pašā laikā jāņem vērā, ka āra gaisa padeve, īpaši siltā, mitrā periodā, var ievērojami palielināt slodzi uz sausināšanas sistēmu.
Mērķa gaisa mitruma noteikšana ir svarīgs projektēšanas posms. Lielākajai daļai arēnu optimāls ir 40–50% relatīvais mitrums pie gaisa temperatūras 10–14°C. Šie psihrometriskie apstākļi nodrošina komfortu apmeklētājiem un novērš kondensāciju uz ledus virsmas.
Mitruma emisiju ietekme un mitruma līdzsvars
Viens no nozīmīgākajiem mitruma avotiem arēnā ir skatītāju izdalītais mitrums. Katrs cilvēks izdala apmēram 50–100 g mitruma stundā, atkarībā no aktivitātes. Rīkojot sacensības ar lielu apmeklētību, šis faktors kļūst īpaši svarīgs sausināšanas sistēmu aprēķinos.
Mitrā āra gaisa infiltrācija caur durvīm, logiem un citiem atvērumiem arī būtiski ietekmē arēnas mikroklimatu. Tas īpaši attiecas uz objektiem Latvijas piekrastes pilsētās, piemēram, Liepājā, Ventspilī un Jūrmalā, kur āra gaisam ir paaugstināts mitrums.
Lai efektīvi pārvaldītu mitrumu, jāizprot arēnas mitruma bilance. Tas nozīmē ņemt vērā visus mitruma pieplūdes avotus (apmeklētāji, infiltrācija, ledus apstrādes mašīna) un tā izvadīšanas līdzekļus (sausinātāji, ventilācija, kondensācija uz aukstām virsmām). Pareizs mitruma bilances aprēķins ļauj optimizēt sausināšanas sistēmu darbību.
Sausināšanas sistēmu aprēķins un izvēle
Kā aprēķināt sausinātāja jaudu? Galvenais parametrs — nepieciešamais mitruma daudzums, kas stundā jāizvada no gaisa. Aprēķinā ietilpst visu mitruma emisijas avotu novērtējums: skatītāji, āra gaisa infiltrācija, mitruma izdalīšanās ledus apstrādes laikā. Tāpat jāņem vērā nepieciešamība uzturēt mērķa gaisa mitrumu, lai novērstu kondensāciju.
Nepieciešamo sausināšanas sistēmas jaudu ietekmē arēnas izmēri, apmeklētāju skaits, ekspluatācijas režīms (treniņi vai sacensības ar skatītājiem), reģiona klimatiskie apstākļi un ēkas siltumizolācijas kvalitāte. Ledus arēnām Latvijā, kur noteiktos gada periodos raksturīgs augsts mitrums, ir nepieciešamas jaudīgākas sausināšanas sistēmas.
Starp tipiskajām sausināšanas sistēmu projektēšanas kļūdām var minēt skatītāju mitruma emisijas nenovērtēšanu, sausinātāju nepareizu novietojumu, nepietiekamu gaisa recirkulāciju caur sausinātāju un sezonālo mitruma svārstību neņemšanu vērā. Šīs kļūdas var novest pie sistēmas neefektīvas darbības un kondensāta parādīšanās uz ledus kritiskos brīžos.
Aukstuma sistēmas loma un enerģijas taupīšana
Efektīva ledus arēnu sausināšana tieši ietekmē aukstuma sistēmas enerģijas patēriņu. Kad mitrums kondensējas uz ledus virsmas, tas izdala kondensācijas siltumu (aptuveni 2500 kJ uz kilogramu kondensāta). Šo siltumu ir jānovada aukstuma sistēmai, kas palielina tās enerģijas patēriņu.
Aukstuma sistēmas lietderības koeficients (COP) pasliktinās, pieaugot slodzei no mitruma kondensācijas. Efektīvi sausinot gaisu, kondensācija notiek sausinātājā, nevis uz ledus virsmas, kas ļauj ietaupīt enerģiju. Turklāt optimālu apstākļu uzturēšana ļauj aukstuma sistēmai darboties efektīvākā režīmā.
Kondensācijas siltumu var lietderīgi izmantot telpu apsildei vai karstā ūdens sagatavošanai, kas vēl vairāk palielina objekta kopējo energoefektivitāti. Mūsdienu sausināšanas sistēmas bieži tiek integrētas ar siltuma reģenerācijas sistēmām, lai maksimāli izmantotu enerģijas potenciālu.
Papildu faktori, kas ietekmē apstākļus arēnā
Migla virs ledus — vēl viena problēma, kas saistīta ar augstu mitrumu. Tā rodas, kad aukstais gaiss virs ledus virsmas sajaucas ar siltu, mitru gaisu augstāk. Tas izraisa mitruma kondensāciju sīku pilienu veidā, kas paliek gaisā. Efektīva sausināšana un pareiza gaisa apmaiņas organizācija palīdz novērst šo parādību.
Būtisks mitruma avots arēnā ir ledus apstrādes mašīna. Apstrādes laikā tā izmanto siltu ūdeni (40–60°C), kas daļēji iztvaiko, palielinot gaisa mitrumu. Mūsdienu mašīnām ledus apstrādei ir tvaika savākšanas sistēmas, kas samazina to ietekmi uz mitrumu.
Gaisa recirkulācija caur sausinātāju ir efektīva metode vajadzīgā mitruma līmeņa uzturēšanai. Gaiss no arēnas tiek padots caur sausinātāju, kur no tā tiek izvadīts mitrums, un pēc tam atgriezts telpā. Tas ļauj minimizēt enerģijas patēriņu, kas saistīts ar āra gaisa apstrādi, īpaši Latvijas pilsētu mitrajā klimatā.
Enerģētiskā un ekonomiskā efektivitāte
Enerģētiskā efektivitāte, novēršot kondensāciju, ir ievērojami augstāka nekā izdevumi, kas saistīti ar jau izveidojušās kondensāta noņemšanu un tās seku likvidēšanu. Pareizi projektēta sausināšanas sistēma ļauj samazināt aukstuma iekārtu enerģijas patēriņu par 15–25%, kas Latvijā ir īpaši aktuāli pieaugošu energoresursu cenu apstākļos.
Ekonomiskie ieguvumi no pareizas sausināšanas sistēmas ietver arī izmaksu samazināšanu ledus uzturēšanā, arēnas konstrukciju kalpošanas laika pagarināšanu, novēršot koroziju un sēnīšu bojājumus, kā arī remonta izmaksu samazināšanu. Arēnām ar intensīvu noslodzi, piemēram, Rīgas un citu lielo pilsētu sporta kompleksiem, ietaupījums var sasniegt ievērojamas summas.
Secinājums
Efektīva ledus arēnu sausināšana — tas ir komplekss uzdevums, kas prasa izpratni par ar gaisa mitrumu saistītajiem fizikas procesiem un pareizu mikroklimata kontroles sistēmu projektēšanu. Latvijas iedzīvotājiem, kur klimatam daudzos gada periodos raksturīgs augsts mitrums, šim aspektam īpaša uzmanība jāpievērš ledus arēnu būvniecībā un ekspluatācijā.
Pareizs sausinātāju jaudas aprēķins, ņemot vērā visus mitruma emisijas avotus, efektīva sausināšanas sistēmu integrācija ar ventilāciju un aukstuma iekārtām, kā arī enerģijas patēriņa optimizācija — galvenie faktori kvalitatīva ledus un komfortablu apstākļu nodrošināšanai sportistiem un skatītājiem. Ieguldījumi modernās sausināšanas sistēmās atmaksājas, pateicoties enerģijas ietaupījumam, zemākām ekspluatācijas izmaksām un ledus kvalitātes uzlabošanai Latvijas arēnās.
