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室內滑雪場制冷負荷計算

比賽用人工冰場的尺寸和面積由體育競賽標準確定。娛樂性冰場的尺寸可任意確定。

2.冰面溫度

不同冰上運動項目冰面溫度的推薦值:

3.冰面風速

冰面風速直接影響冰場負荷大小。下表給出了不同冰上運動項目冰面風速的推薦值,可供參考。

4.冰層厚度:

比賽、訓練性冰場,冰面厚度壹般取30~40mm。娛樂性冰場冰面厚度壹般取50mm。間接供冷的人工冰場,冰層最好不超過40mm。

5.娛樂性的冰場的滑冰人數

壹般按每個滑冰者占1.5~2.8m冰面來估計人數。進行花樣滑冰時,每個滑冰者將需要直徑為4.9m的場地。

6.室內冰場館內溫度:壹般夏季室內溫度取24~28℃,相對濕度不宜過高。冬季壹般取16℃。

7.載冷劑供回水溫差:載冷劑供、回水溫度可取為-10℃和-9℃,在負荷增加時,可取為-13℃和-11℃。載冷劑供回水溫差控制在1~2℃為宜。

室內人工冰場負荷計算:

人工冰場負荷分為初凍負荷和維持負荷。壹般是根據經驗和實測數據為基礎確定。負荷計算方法有經驗數據法、圖表法、分項計算法等。

壹、工冰場負荷概算指標:

1.ASHRAE指標。

2.室外冰場負荷指標。

3.國內外已建冰場指標。

例:重慶建飛真冰滑冰場的冰場面積376m2,維持負荷207.3KW,單位面積維持負荷551.3W/m2。初凍負荷約為340KW,單位面積初凍負荷約為900W/m2。

二、圖表法

三、分項計算

⒈對流放熱負荷qc

qc=αc(ta-ti ) (w/m2)

式中:

ta—空氣溫度,℃,室外冰場,安全點可取冰場使用期間最高月的平均幹球溫度;

ti—冰面溫度,℃;

αc—冰面與空氣間的對流換熱系數,它與風速有關,或按下式計算:

αc=2.583v 0.871 (W/ m.℃)

式中:v—風速,(m/s)

⒉對流傳質負荷qm

qm=? (da-di)×10-3r (w/m)

式中:

ad—冰場內空氣含濕量,g/kg,di—冰溫下飽和空氣含濕量,g/kg;

r—水蒸汽的凝結和凝固潛熱,J/kg;當冰溫為-4℃時,r=2836×103J/kg;

—傳質系數,kg/(m.s),傳質系數與對流換熱系數αc有以下關系:

式中:

cp—空氣定壓比熱,J/(kg.k);

Le—劉易斯準則,它與溫度有關,在冰場設計的溫度範圍內,Le≈0.86,因此有? =αa /920。

3.冰面與圍護結構內表面輻射傳熱負荷qr:

式中:

ta、ti—同前;εi—冰面的黑度,可近似取水的黑度εi =0.96;

εm—冰場頂棚和墻面平均黑度,查《傳熱學》;

cb—黑體的輻射系數,cb=5.67 (W/m2.k4)。

4.太陽輻射負荷qsr:qsr=AJh(W/m2)

式中:Jh—水平面太陽輻射強度,(W/m),可從當地氣象臺站原始觀測值統計確定;

A—對太陽輻射的吸收系數,冰層吸收系數與冰場面層的顏色,冰的顏色和粗糙度有關。目前國內的取值範圍為A=0.3~0.5。從實測負荷分析,推薦取A=0.45~0.55。

對於露天冰場周圍綠化或地面覆蓋不良,或風沙嚴重地區的冰場,冰面為沙塵汙染,應取大值。室內冰場無此負荷,可認為A=0。

5.地下傳熱負荷qg:

式中:

tg—地溫,℃;可參照冷庫地坪傳熱確定;

tp—排管的表面溫度,℃;當采用制冷劑直接蒸發冷卻時,可近似取蒸發溫度;當采用載冷劑冷卻時,可近似取載冷劑供回水平均溫度;

K—地下層傳熱系數,(W/m2.k):

式中:

δi —冰場場地構造中i 層材料厚度,m;

λi—冰場場地構造中i 層材料的導熱系數,W/m.K。

6.修理冰面負荷qir:

式中:

b—每次澆冰厚度,m;與冰面損壞程度和休整周期有關,可取為0.0012~0.002m;

ρi—冰的密度,kg/m;Δt—每次澆水凍結時間,s;

Δh—水冷卻並結冰釋放的熱量,J/kg,每kg水由80℃冷卻結冰並冷卻到-4℃冰溫所釋放出的熱量,Δh =678X103 J/kg。

7.燈具與燈面個輻射熱量qe。近似按qe=10 W/m計算。

8.冰上人員活動放熱量qp。娛樂性冰場建議近似按qp=60~130W/ m計算。

9.單位面積的維持負荷:

⑴室外訓練、比賽用人工冰場單位面積維持負荷q0。

⑵室內訓練、比賽用人工冰場單位面積維持負荷qi。

⑶室內娛樂性人工冰場單位面積維持負荷。

①營業期間:

②非營業期間:

(W/m2)

室內人工冰場的場地構造及場地排管:

壹、場地構造:場地構造應滿足以下要求:

1.能承受冰面的負載;

2.能解決場地由於溫度變化所產生的溫度應力;

3.盡量減少冷損失;

4.場地要有良好的排水;

5.滿足場地的使用要求。

基層部分構造分別具有防水、滑動、保溫和導水的功能。面層的功能是滿足場地使用要求。

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重慶建飛真冰滑冰場場地構造作法。見圖:

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1.面層厚度:

混凝土面層推薦厚度為140~150mm,管頂混凝土厚度為20~40mm;

砂質面層,推薦厚度為32~45mm,管頂砂厚為0~25mm。

2.砂質面層的砂子應采用不含垃圾或者粘土的優質河砂。

3.滑動層:

滑動層的作用是當面層熱膨脹冷收縮時,相對於基層中的保溫層能有壹個微小的滑動,以避免損壞隔汽防潮層和保溫層。常用的兩種做法是采用幹砂層或滑動塊。

4.保溫層的合理厚度:

5.場地防凍脹問題

措施:①場地加熱。②架空式場地。

二、場地排管

⒈場地排管的布置方式

⑴排管沿冰場長度方向布置,制冷劑供液管和回氣管,或載冷劑供液管和回液管同側布置。

⑵排管沿冰場長度方向布置,制冷劑供液管和回氣管,或載冷劑供液管和回液管異側布置。

⑶排管沿冰場長度方向布置,制冷劑供液管和回氣管,或載冷劑供液管和回液管中間布置。

⑷排管沿冰場寬度方向布置,制冷劑供液管和回氣管,或載冷劑供液管和回液管布置在同側。

⑸排管沿冰場寬度方向布置,制冷劑供液管和回氣管,或載冷劑供液管和回液管布置在異側。

2.排管的管徑與管中心距

⑴美國ASHRAE手冊建議:小冰場,DN20;大冰場,DN25,間距88.9mm(或DN32,間距≯101.6mm) 。

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⑵原蘇聯建議:管徑25~57mm,間距90~110mm。

⑶英國建議:直接供冷,管徑13mm,間距300mm;間接供冷,鋼管徑30mm,間距100mm;塑料管徑26~28mm,間距70~100mm。

場地排管采用外徑為的無縫鋼管占多數,且間接供冷的排管中心間距小於直接供冷。重慶建飛真冰滑冰場的排管為φ38×3,管間距為85mm。

3.場地排管支座。φ38X3的管材配2m間距的支架比較合適。

4.場地排管的伸縮問題。特別是供、回液管異側布置,應十分註意這壹點。

5.其它註意問題。

⑴冰球場界墻處應適當布置排管。

⑵對於間接供冷的場地排管,載冷劑流動阻力損失應控制在41.3~55.2kPa(4.1~5.5mH2O)。載冷劑的流速推薦為0.61~0.91m/s,載冷劑溫差為1~2℃。

室內人工冰場的制冷方式及設備選擇:

壹、人工冰場供冷方式

分為制冷劑泵循環直接供冷和載冷劑間接供冷方式。而間接供冷可分為開式系統和閉式系統兩種。

重慶建飛真冰滑冰場設計選用參數為:

1.低溫鹽水機組蒸發溫度-16℃,冷凝溫度40℃;

2.乙二醇水溶液供水溫度-12℃,,回水溫度-10℃;

3.乙二醇水溶液凝固點-17.8℃,乙二醇的質量百分數35%。

二、人工冰場制冷設備的選擇

1.負荷的附加系數

直接供冷方式負荷的附加系數取7%。間接供冷系統除了應考慮7%的附加量外,還應考慮載冷劑溶液循環系統的冷量損失,約5%~6%,因此,總的負荷附加系數應為12%~13%。

2.載冷劑溶液進入溫度與蒸發溫度

設計壹般是先定冰面溫度,然後定載冷劑溶液溫度,載冷劑溶液進出平均溫度比冰面溫度低5~7℃。制冷劑蒸發溫度再比載冷劑溶液的進出平均溫度低5~6℃,但制冷劑蒸發溫度應高於載冷劑溶液的凝固點溫度。

3.膨脹水箱:

系統中載冷劑溶液的膨脹量可由下式計算:

(m)

式中:v1、v2—載冷劑溶液膨脹(溫度升高)前後的比容m/kg。乙二醇水溶液的密度可查《冷熱源工程》教材的表2.7,給出了不同濃度的乙二醇水溶液在不同溫度時的密度,即比容的倒數。

MW—閉式系統中載冷劑溶液的容量,kg。可以通過對系統各部位的容量計算求得,其中低溫鹽水機組蒸發器內的容量可向生產廠家咨詢。

4.制冷劑泵。使用齒輪泵和屏蔽泵。

低溫鹽水機組:

壹、低溫螺桿式乙醇/鹽水機組

二、使用條件

1.冷卻水進水溫度:20~32℃;

2.載冷劑溶液出口溫度:

氯化鈉水溶液適用於0~-15℃;氯化鈣水溶液適用於0~-35℃; 乙醇,乙二醇水溶液適用於0~-20℃。

3.載冷劑溶液濃度:應按其凝固點溫度比所要求載冷劑溶液的出口溫度低7~10℃來確定。

三、型號、技術參數及性能的曲線圖。

四、載冷劑溶液流程:

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室內人工冰場的空氣調節設計:

壹、室內滑冰場空調設計應考慮解決的特殊問題

1.夏季室內空調設計幹球溫度和相對濕度要適中。

2.空調設計應能避免屋頂或頂棚的內表面產生凝結水。

3.當滑冰場兼作其它球類比賽時或訓練時,室內滑冰場的空氣調節系統設計及氣流組織等也應能滿足其它功能使用的要求。

4.應充分利用室內冰場散發的冷量。

二、空氣調節專業對土建設計的要求

1.在土建構造方面必須具有良好的保溫隔熱措施。

2.圍護結構要選擇保溫性能好,吸水率低的保溫材料,而且要註意隔氣層的設置層次。

3.從節能和防止結露考慮,墻面上的窗戶應采用鋁合金雙層充氣玻璃窗。

三、空氣調節系統設計應考慮的特殊措施

1.防止屋頂或頂棚結露

常用的技術措施:

⑴頂棚的吊頂采用鋁金屬薄板。

⑵提高頂棚或屋頂內表面溫度。

⑶室內設置除濕裝置或空調系統。

2.消除冰面霧氣:采用以下技術措施消除冰面霧氣。

首都體育館冰場上的溫度梯度

⑴減少室內的濕源。

⑵向冰面送風。

⑶室內冰場加裝除濕機或另設空氣調節機組(帶制冷機的獨立式空調機組),進行除濕,降低室內空氣的露點溫度。

3.重慶建飛真冰滑冰場空調簡介:

空調室內設計參數為:夏季:26±2℃,冬季10~16℃,濕度盡可能低,過渡季節溫度不要求。

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