Согласно новому Руководству по экологичным ледовым аренам Международной федерации хоккея (IIHF), повышение энергоэффективности ледовой арены является одним из наиболее важных способов сделать объект более экологичным.
Руководство, автором которого является шведская консалтинговая компания в области холодильной техники Energi & Kyanalys (EKA), выделяет оптимизацию процесса рекуперации тепла из системы охлаждения ледового катка в качестве главного энергетического приоритета.
«Ледовая арена, в помещении которой поддерживается температура 5 – 10°C, потребляет соизмеримое количество электроэнергии как на отопление, так и на холодоснабжение. Значительный потенциал экономии энергии можно найти именно в оптимизации рекуперации тепла из системы охлаждения и, следовательно, в минимизации потребности в дополнительном источнике отопления. В большинстве случаев это также означает, что владелец ледовой арены получает выгоду, экономя на эксплуатационных расходах», — поясняется в руководстве.
Руководство предлагает общий технический обзор ледовых арен с акцентом на их энергетические системы. Оно направлено на предоставление идей о том, как сделать катки более экологичными, в основном за счет снижения энергопотребления, и рассматривает как пассивные, так и активные решения.
«Устойчивые технологии катков состоят из долгосрочных решений, которые обеспечивают оптимальное функционирование и эффективное управление ресурсами», — говорится в руководстве.
69% энергопотребления
Ледовые арены имеют пять основных энергетических систем: охлаждение, отопление, осушение, вентиляцию и освещение, которые в совокупности составляют 90% энергопотребления объекта.
На большинстве обычных катков на охлаждение приходится 43% энергопотребления, а на отопление — около 26%. Будучи значительными потребителями энергии, холодильные и отопительные системы объекта часто обладают наибольшим потенциалом экономии.
Несмотря на то, что существует ряд «быстрых решений», которые могут обеспечить некоторое повышение эффективности и небольшую экономию средств, существенные преимущества могут быть реализованы только с помощью долгосрочных решений, которые, как было доказано, сокращают затраты на электроэнергию более чем на 50%.
Например, на катке в Пирккале, Финляндия, новая система охлаждения на CO2 (R744) помогла предприятию снизить потребление электроэнергии на 34% по сравнению с предыдущей системой на основе R404. По данным EKA, потребляя менее 1,4 МВт*ч электроэнергии в день, сейчас это один из самых эффективных катков в мире.
Средняя ледовая арена потребляет более 3 МВт*ч энергии в день в течение ледового сезона, который длится с августа по март.
NatRefs — «оптимальный» выбор
Согласно руководству, помимо повышения энергоэффективности холодильной системы все более важным решением становится влияние используемого хладагента на окружающую среду.
Несмотря на то, что владельцам катков доступны решения на различных рабочих веществах, CO2 и аммиак (R717) являются «оптимальным» выбором.
Синтетические хладагенты, такие как озоноразрушающие ГХФУ и ГФУ с высоким ПГП, постепенно выводятся из употребления или сокращаются в большинстве стран мира в соответствии с Монреальским протоколом и Кигалийской поправкой к нему.
ГФО являются еще одним синтетическим вариантом, и, хотя они не являются озоноразрушающими и часто имеют более низкий ПГП, чем ГФУ, «в нескольких исследованиях сообщалось о других проблемах для окружающей среды и здоровья, которые вызывают ГФО», —поясняется в руководстве.
Что касается природных хладагентов, то в последние годы пропан (R290) становится все более популярным, но опасения по поводу воспламеняемости ограничивают его применение.
Аммиак обладает высокой эффективностью и широко используется в системах непрямого охлаждения с малой заправкой для ограничения риска токсичности в случае утечки.
Согласно руководству, CO2 менее эффективный хладагент, чем аммиак, особенно в более теплом климате, но благодаря своим негорючим и нетоксичным свойствам приобретает все большую популярность по мере постепенного отказа от синтетических альтернатив. CO2 также обладает большим потенциалом рекуперации тепла, это означает, что для объектов, требующих как охлаждения, так и обогрева, R744 часто может быть наиболее энергоэффективным решением с точки зрения затрат.
Согласно другому исследованию EKA, системы охлаждения на СО2 также могут помочь контролировать уровень влажности на катках.
CO2 для рекуперации тепла
Хотя CO2 не использовался в качестве основного хладагента на ледовых аренах до 2010 года, в настоящее время в Европе и Северной Америке растет число ледовых арен, использующих охлаждение на основе R744.
Важным фактором внедрения этой технологии стал ее потенциал рекуперации тепла.
Согласно руководству, оптимизированная система рекуперации тепла часто может покрыть все потребности объекта в отоплении даже в холодные месяцы, полностью устраняя необходимость во внешнем источнике отопления. В некоторых случаях системы оказались настолько эффективными, что могли передавать тепло соседним объектам, например, плавательным бассейнам.
В Гимо, Швеция, объект, который раньше обеспечивался централизованным и электрическим отоплением, теперь работает на самообеспечении благодаря теплу, рекуперированному из холодильной системы CO2, которая была установлена перед сезоном 2014 года. Ранее на ледовом катке использовалась система на основе аммиака.
Рис. 1. Потребление электрической и тепловой (централизованной) энергии за ледовый сезон на катке в Гимо, Швеция, до и после установки новой системы охлаждения на CO2 с рекуперацией тепла. (Источник: IIHF)
В Тестебоваллене, Швеция, система CO2 с водоаммиачным теплоносителем заменила существующую систему ГФУ на ледовом катке. Модернизация значительно снизила потребность в электроэнергии и централизованном отоплении.
Рис. 2. Потребление электрической и тепловой (централизованной) энергии за ледовый сезон на катке в Тестебоваллене, Швеция, до и после установки новой системы охлаждения на CO2 с рекуперацией тепла. (Источник: IIHF)
На ледовой арене в Бахкоаллене, Швеция, новая система CO2 способна обеспечить работу двух ледовых полей с потреблением энергии, которое всего на 10% превышает то, что требовалось предыдущей аммиачной системе для работы одного ледового поля. Модернизация также позволила свести к минимуму использование централизованного теплоснабжения.
Рис. 3. Потребление электрической и тепловой (централизованной) энергии за ледовый сезон на ледовой арене в Бахкохаллене, Швеция, до и после установки новой системы охлаждения на CO2 с рекуперацией тепла и вторым ледовым полем. (Источник: IIHF)
В 2019 году ледовый каток в Эксьё, Швеция, заменил существующую аммиачную систему на систему на CO2 с промежуточным теплоносителем. На следующий год старое ледовое поле также было модернизировано. Два обновления значительно снизили потребность объекта в электричестве и централизованном отоплении.
Рис. 4. Потребление электрической и тепловой (централизованной) энергии за ледовый сезон на ледовой арене в Эксьё, Швеция, до и после установки новой системы охлаждения на CO2 с рекуперацией тепла. (Источник: IIHF).
Другие примеры использования природных хладагентов в системах охлаждения ледовых арен можно найти в Североамериканском руководстве по природным хладагентам для ледовых арен.
