PL196197B1 - Sposób zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktur lodowych obiektów, zwłaszcza sportowych - Google Patents

Abstract

Sposób zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktur lodowych obiektów, zwłaszcza sportowych, polegający na układaniu struktury mrożeniowej lodowisk, torów lodowych oraz innych obiektów z paneli, znamienny tym, że strukturę mrożeniową (1) tworzy się z autonomicznych funkcjonalnie paneli (2), wykonanych z arkuszy blachy falistej (3) i umieszczonych wjej rowkach (4) rur wężownic mrożeniowych (6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktur lodowych obiektów, zwłaszcza sportowych.

Znane są sposoby zamrażania lodowisk i torów lodowych, w których stan zamrożenia warstwy lodowej uzyskuje się poprzez przepuszczanie cieczy chłodzącej przez wężownice mrożeniowe, umieszczone w betonowej płycie, która jest elementem konstrukcyjnym oraz czynnikiem transportującym i kumulującym energię cieplną. Takie sposoby wymagają stosowania agregatów chłodniczych dużej mocy, zwłaszcza w fazie zamrażania i są mało przydatne w przypadku lodowisk i torów sezonowych, wymagających wielokrotnego ich montowania, demontowania i przemieszczania.

Znane są także sposoby zamrażania z użyciem paneli, będących segmentami powierzchni zamrażanej, na które wylewa się jednolitą warstwę wody, o grubości nie mniejszej niż średnica rur wężownicy mrożeniowej. Wymaga to jednoczesnego zamrażania całej objętości wylanej wody, determinowanej wielkością powierzchni warstwy lodowej i średnicą użytych rur, a przez to stosowania agregatów mrożeniowych dużej mocy lub dwóch agregatów, działających jednocześnie w procesie zamrażania z których jeden, po zamrożeniu warstwy lodowej jest wyłączany, a drugi służy do podtrzymywania stanu zamrożenia.

Znane są również sposoby zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia warstw lodowych, w których elastyczne rurki wężownic mrożeniowych, umieszczone na taśmie z tworzywa sztucznego, będącej elementem konstrukcyjnym, tworzą strukturę, umożliwiającą lokalne zamrażanie tylko obszarów pomiędzy poszczególnymi rurkami wężownicy, ale i w takich sposobach konieczne jest stosowanie warstwy wody o grubości nie mniejszej niż średnica rurek wężownicy. Ponadto, ponieważ rurki i taśma wykonane są z tego samego materiału, to zastosowane rozwiązanie powoduje, że przewodność cieplna ścianek rurek wężownicy mrożeniowej jest taka sama jak taśmy, na której umieszczone są rurki, więc energia chłodnicza w takim samym stopniu przekazywana jest do zamrażanej wody (lub lodu warstwy lodowej) jak do podłoża, bez możliwości jej spożytkowania. Powoduje to konieczność doprowadzania dużej energii chłodniczej, zwłaszcza w procesie zamrażania.

Celem wynalazku jest opracowanie taniego i proekologicznego sposobu zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia warstw lodowych lodowisk i torów lodowych oraz struktur lodowych urządzeń i instalacji, zwłaszcza sezonowych, dochładzanych obiektów sportowych, wymagających uzyskiwania i podtrzymywania stanu obniżonej temperatury podłoża, przystosowanych do wielokrotnego montażu, demontażu i przemieszczania.

Istota wynalazku polega na tym, że strukturę lodową uzyskuje się na strukturze mrożeniowej, utworzonej z autonomicznych funkcjonalnie paneli, wykonanych z arkuszy blachy falistej o dużej przewodności cieplnej i umieszczonych wjej rowkach, rur wężownic mrożeniowych zanurzonych w wodzie, przez które przepuszcza się ciecz chłodzącą, chłodzoną w agregacie chłodniczym i doprowadzaną do wężownic mrożeniowych poszczególnych paneli poprzez kolektory doprowadzający i odprowadzający. Przepływ cieczy chłodzącej przez poszczególne wężownice mrożeniowe jest regulowany za pomocą zaworów, umieszczonych w miejscach przyłączenia wężownic mrożeniowych do kolektorów doprowadzającego i odprowadzającego. Zamrażanie struktury lodowej przeprowadza się w warunkach dysponowanej mocy chłodniczej agregatu chłodniczego, masy zamrażanej wody, temperatury otoczenia i strat energii, zapewniających możliwość zamrożenia w założonym czasie co najmniej jednego panela i jednoczesnego podtrzymania stanu zamrożenia wszystkich pozostałych paneli, tworzących strukturę mrożeniową. W celu zamrożenia struktury lodowej, w pierwszym etapie mrożenia napełnia się wodą wszystkie rowki blachy falistej, wszystkich paneli struktury mrożeniowej do poziomu, zapewniającego pełne zanurzenie rur wężownic mrożeniowych w rowkach i w zależności od wielkości dysponowanej mocy chłodniczej otwiera się zawory jednej lub kilku wężownic mrożeniowych z takim wyliczeniem, aby w założonym czasie i w określonych warunkach temperaturowych otoczenia, uzyskać zamrożenie wody w rowkach blachy falistej zamrażanego panela lub paneli. Pozostałą moc chłodniczą agregatu chłodniczego kieruje się do wężownic mrożeniowych paneli, przeznaczonych do zamrażania w drugim i następnych etapach mrożenia, w celu obniżenia temperatury wody, wypełniającej ich rowki. Po uzyskaniu stanu zamrożenia w pierwszym lub kolejnym panelu i osiągnięciu temperatury lodu wtym panelu lub panelach na założonym poziomie, zmniejsza się strumień przepływu cieczy chłodzącej w wężownicy mrożeniowej tego panela (tych paneli) do poziomu, zapewniającego podtrzymanie jego (ich) stanu zamrożenia a pozostały strumień cieczy chłodzącej kieruje się do następnego (następnych) wężownic mrożeniowych, wypełniających rowki następnego (następnych)

PL 196 197 B1 panela, w którym (których) uprzednio obniżono temperaturę, wcelu jego (ich) zamrożenia. W ten sposób, sukcesywnie, doprowadza się do zamrożenia wody we wszystkich rowkach, wszystkich paneli struktury mrożeniowej. Po uzyskaniu stanu zamrożenia wody we wszystkich rowkach, całej struktury mrożeniowej, w drugim etapie mrożenia, w zależności od dysponowanej mocy agregatu chłodniczego, nanosi się dostatecznie cienkie warstwy wody, przeznaczonej po jej zamrożeniu na użytkową taflę lodową lokalnie w obrębie jednego lub grupy paneli albo na całej strukturze mrożeniowej jednocześnie do poziomu, pozwalającego uzyskać jednolitą strukturę lodową o zadanej grubości na powierzchni całego lodowiska, toru lodowego lub struktury lodowej zamrażanego obiektu. Od tej chwili moc chłodniczą agregatu chłodniczego przeznacza się na domrażanie kolejnych, cienkich warstw wody wramach utrzymywania powierzchni lodu w warunkach odpowiedniej jakości oraz do podtrzymywania stanu zamrożenia uzyskanej wten sposób struktury lodowej przy zmieniających się temperaturach otoczenia, zwłaszcza powyżej temperatury zamarzania wody. Sterowanie przepływem cieczy wwężownicach mrożeniowych przeprowadza się na podstawie wskazań mierników temperatury poszczególnych paneli, za pomocą zaworów, regulujących wielkość strumienia cieczy chłodzącej.

Wynalazek, dzięki użyciu blachy falistej jako elementu struktury mrożeniowej i umieszczeniu wjej rowkach rur wężownic mrożeniowych, pozwala na zmniejszenie objętości awięc imasy zamrażanej wody, co pozwala zmniejszyć ilość energii, niezbędnej do uzyskania struktury lodowej w stosunku objętości wody, znajdującej się w rowkach blachy falistej do objętości jednolitej warstwy wody, wylewanej na płaskiej powierzchni do poziomu, zapewniającego pełne zanurzenie rur wężownic mrożeniowych, a ponadto użycie blachy falistej, czyli elementu struktury mrożeniowej, wykonanego z materiału o bardzo dobrej przewodności cieplnej pozwala na przechwytywanie energii chłodniczej zrur wężownic mrożeniowych, umieszczonych w rowkach blachy falistej, czyli przez strukturę blachy falistej, znajdującą się poniżej rur wężownic mrożeniowych i rozprowadzenie tej energii na cały obszar panela, w szczególności na obszary grzbietów blachy falistej, na której, po zamrożeniu wody wrowkach, będzie wylewana warstwa wody, tworząca po zamrożeniu część użytkową (jezdną) struktury lodowej a ponadto, w przypadku optymalnego wypełnienia rowków blachy falistej rurami wężownic mrożeniowych, uzyskuje się dodatkowo zminimalizowanie objętości imasy zamrażanej wody wrowkach poprzez wyparcie dużej jej części przez zanurzone wniej rury wężownic mrożeniowych, natomiast rozłożenie mrożenia całej struktury mrożeniowej na etapy, w których autonomiczne funkcjonalnie panele jako elementy całego obiektu, zamrażane są sukcesywnie, w sposób, rozdzielający w czasie proces zamrażania poszczególnych paneli na etap obniżania temperatury wody w rowkach do temperatury zamarzania, etap samego zamarzania i etap obniżania temperatury tak uzyskanego lodu do temperatury wymaganej i skoordynowanie realizacji tych etapów w każdym panelu w ramach sukcesywnego zamrażania wszystkich paneli, całego obiektu, znacznie usprawnia proces zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktury lodowej lodowisk i torów lodowych oraz struktur lodowych urządzeń i instalacji obiektów, wymagających uzyskiwania i podtrzymywania stanu obniżonej temperatury, umożliwia stosowanie agregatów chłodniczych o ekstremalnie niskich mocach chłodniczych, a przez to radykalnie obniża koszt zarówno inwestycji jaki eksploatacji oraz minimalizuje niekorzystne oddziaływanie takich obiektów na środowisko naturalne dzięki obniżeniu poziomu energii, zakłócającej jego równowagę.

Sposób według wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig.1 przedstawia schematycznie ułożenie panela w strukturze mrożeniowej a fig. 2 - przekrój panela z uwidocznioną strukturą lodową.

Sposób według wynalazku polega na użyciu w procesie zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktury lodowej 10, szczelnie połączonych ze sobąi z bandą, uniemożliwiającą wylewanie się wody na zewnątrz struktury mrożeniowej 1, autonomicznych funkcjonalnie segmentów w postaci paneli 2 z blachy falistej 3, w rowkach 4, których są umieszczone rury wężownic mrożeniowych 6. Wymiary paneli 2, rowków 4, odstępów między rowkami, długości oraz przekrojów rur wężownic mrożeniowych 6 wynikają z założeń projektowych stosowania rozwiązań technicznych sposobu według wynalazku. Rozpoczynając zamrażanie struktury lodowej 10, rowki 4 blachy falistej 3 napełnia się wodą wtaki sposób, aby rury wężownic mrożeniowych 6 były wniej całkowicie zanurzone. Zapewnia to minimalizację objętości zamrażanej wody w rowkach, jako różnicy objętości rowków 4 i objętości rur wężownic mrożeniowych 6, zanurzonych wtych rowkach. Następnie, w sposób wynikający z parametrów technicznych konstrukcji struktury mrożeniowej 1 i mocy agregatu chłodniczego oraz warunków temperaturowych, przez poszczególne rury wężownic mrożeniowych 6 umieszczone w rowkach 4 autonomicznych paneli 2, na podstawie pomiaru temperatury przez mierniki

PL 196 197B1 temperatury 7, za pomocą zaworów 8, przepuszcza się w sposób kontrolowany ciecz chłodzącą 9. W początkowym okresie zamrażania, pełny strumień cieczy chłodzącej 9 przepuszcza się w zależności od parametrów technicznych, przez pierwszy lub grupę pierwszych paneli 2 tak, aby woda w rowkach, mogła zostać zamrożona w założonym czasie. Objętość wody w rowkach, atym samym, wielkość mocy chłodniczej, którą w początkowym okresie mrożenia należy dostarczyć do zamrażanego panela 2 lub grupy paneli, w zależności od parametrów blachy falistej 3, a więc wymiarów rowków 4 i odległości pomiędzy rowkami, może być kilkanaście do kilkudziesięciu razy mniejsza niż w przypadku wody w postaci jednolitej warstwy, wylanej na płaskim podłożu, o grubości równej średnicy rur wężownic mrożeniowych 6. Po zamrożeniu pierwszego panela 2 lub grupy pierwszych paneli, w drugim okresie zamrażania, zmniejsza się wielkość strumienia cieczy chłodzącej 9 w zamrożonym panelu 2 lub grupie paneli do poziomu, niezbędnego do podtrzymania stanu zamrożenia tego panela 2 lub grupy paneli a część odzyskanego w ten sposób strumienia cieczy chłodzącej 9 powiększa strumień cieczy chłodzącej, kierowanej do zamrażania kolejnego panela 2 lub kolejnej grupy paneli oraz w przypadku dysponowania wystarczającą mocą chłodniczą, ewentualnego obniżania temperatury pozostałych, niezamrożonych jeszcze paneli. Procedurę sukcesywnego zamrażania wody w rowkach 4 blachy falistej 3 prowadzi się do czasu uzyskania stanu zamrożenia wszystkich paneli. Zamrażanie wody w rowkach 4 blachy falistej 3 powoduje, że energia chłodnicza, transmitowana przez wodę w rowkach, a po jej zamrożeniu, przez lód, wypełniający rowki 4, uzupełniana poprzez strumień cieczy chłodzącej 9, przepływający przez rury wężownic mrożeniowych 6, jest rozprowadzana przez dobrze przewodzącą blachę falistą 3, na cały obszar struktury mrożeniowej 1, w tym zwłaszcza, na obszary grzbietów 5 blachy falistej 3 powodując obniżenie temperatury na całej powierzchni struktury mrożeniowej 1. Po zamrożeniu wody we wszystkich rowkach, nanosi się warstwę wody o grubości możliwej do zamrożenia w założonym czasie na całej powierzchni struktury mrożeniowej 1 i w zależności od wielkości mocy dysponowanej, sukcesywnie lub jednocześnie się ją zamraża, uzyskując jednolitą strukturę lodową 10.

Claims (6)

1. Sposób zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktur lodowych obiektów, zwłaszcza sportowych, polegający na układaniu struktury mrożeniowej lodowisk, torów lodowych oraz innych obiektów z paneli, znamienny tym, że strukturę mrożeniową (1) tworzy się z autonomicznych funkcjonalnie paneli (2), wykonanych z arkuszy blachy falistej (3) i umieszczonych wjej rowkach (4) rur wężownic mrożeniowych (6).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki (4) blachy falistej (3) wypełnia się wodą w sposób, zapewniający pełne zanurzenie w niej rur wężownic mrożeniowych (6), a następnie przez rury wężownic mrożeniowych (6) przepuszcza się strumień cieczy chłodzącej (9), uzyskując sprzężenie cieplne tej cieczy chłodzącej (9), poprzez wodę wypełniającą rowki ze strukturą blachy falistej (3) panela (2), jako elementu struktury mrożeniowej (1).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zamrażanie wody przeprowadza się niezależnie w każdym autonomicznym panelu (2) w sposób wiążący kolejność realizacji w czasie oddzielnych etapów zamrażania wody w każdym panelu (2) jako procesu obniżania temperatury wody w rowkach (4) blachy falistej (3) najpierw od temperatury otoczenia do temperatury zamarzania, potem zmiany fazy z wody w lód, a następnie obniżania temperatury lodu do temperatury wymaganej z takimi samymi etapami zamrażania wody we wszystkich pozostałych panelach (2) jako elementach zbioru, tworzącego strukturę mrożeniową (1).

4. Sposób według zastrz. 1albo2, znamienny tym, że sterowanie procesem zamrażania i podtrzymywania stanu zamrożenia struktury mrożeniowej (1) prowadzi się poprzez wyposażenie paneli (2) w mierniki temperatury (7) a wężownice mrożeniowe (6) w regulowane zawory (8) i zastosowanie oprogramowanego procesora, który na podstawie wyników pomiarów zmieniającej się temperatury każdego panela (2), poprzez zawory (8) steruje wielkością strumienia cieczy chłodzącej, przepuszczanej przez poszczególne autonomiczne funkcjonalnie panele (2).

PL 196 197 B1

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w rowkach (4) blachy falistej (3) paneli (2) układa się dwie wężownice mrożeniowe (6), przez które przepuszcza się strumienie cieczy chłodzącej (9) przeciwbieżnie.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się blachę falistą (3) o głębokości rowków (4) równej co najmniej średnicy zewnętrznej zastosowanych rur wężownic mrożeniowych (6),