Cálculo de la carga de refrigeración para estaciones de esquí cubiertas
El tamaño y superficie de la pista de hielo artificial utilizada para las competiciones están determinados por las normas de competición deportiva. Las pistas de hielo recreativas pueden ser de cualquier tamaño.
2. Temperatura de la superficie del hielo
Valores recomendados para la temperatura de la superficie del hielo en diferentes deportes sobre hielo:
3. p> La velocidad del viento en la superficie del hielo afecta directamente el tamaño de la carga de la pista de hielo. La siguiente tabla proporciona como referencia los valores recomendados de velocidad del viento en la superficie del hielo para diferentes deportes sobre hielo.
4. Espesor del hielo:
En pistas de hielo de competición y entrenamiento, el espesor de la superficie del hielo es generalmente de 30 a 40 mm. El espesor de la superficie del hielo de las pistas de hielo recreativas es generalmente de 50 mm. Para pistas de hielo artificiales con refrigeración indirecta, la capa de hielo no debe exceder preferentemente los 40 mm.
5. El número de patinadores en pistas de hielo recreativas.
El número de patinadores generalmente se estima basándose en que cada patinador ocupa entre 1,5 y 2,8 m de superficie de hielo. Para el patinaje artístico, cada patinador necesitará una superficie de 4,9 m de diámetro.
6. La temperatura dentro de la pista de hielo cubierta: Generalmente, la temperatura interior en verano es de 24 ~ 28 ℃ y la humedad relativa no debe ser demasiado alta. En invierno, la temperatura suele ser de 16 ℃.
7. La diferencia de temperatura entre el suministro de refrigerante y el agua de retorno: las temperaturas del suministro de refrigerante y del agua de retorno pueden ser -10°C y -9°C. Cuando la carga aumenta, las temperaturas pueden ser -13. °C y -11°C. Es aconsejable controlar la diferencia de temperatura entre el suministro de refrigerante y el agua de retorno entre 1 y 2 °C.
Cálculo de carga de pista de hielo artificial cubierta:
La carga de pista de hielo artificial se divide en carga de congelación inicial y carga de mantenimiento. Generalmente se determina basándose en la experiencia y en datos medidos. Los métodos de cálculo de carga incluyen el método de datos empíricos, el método de gráfico, el método de cálculo de subelementos, etc.
1. Índice de carga estimado de la pista de hielo industrial:
1.
2. Índice de carga de pista de hielo exterior.
3. Indicadores de pistas de hielo construidas en el país y en el extranjero.
Ejemplo: el área de la pista de hielo de la pista de patinaje Chongqing Jianfei Zhenbing es de 376 m2, la carga de mantenimiento es de 207,3 KW y la carga de mantenimiento por unidad de área es de 551,3 W/m2. La carga de congelación inicial es de aproximadamente 340 KW y la carga de congelación inicial por unidad de área es de aproximadamente 900 W/m2.
2. Método del gráfico
3. Cálculo del elemento
⒈ Carga de liberación de calor convectiva qc
qc=αc(ta-ti) (w/m2)
En la fórmula:
ta: temperatura del aire, ℃, pista de hielo al aire libre, el punto seguro puede ser la temperatura promedio mensual más alta de bulbo seco durante el uso de la pista de hielo;
ti—temperatura de la superficie del hielo, ℃;
αc—coeficiente de transferencia de calor por convección entre la superficie del hielo y el aire, que está relacionado con la velocidad del viento, o se calcula según la siguiente fórmula:
αc=2.583v 0.871 (W/ m.℃)
Donde: v—velocidad del viento, (m/s)
⒉ Convectiva carga de transferencia de masa qm
qm=? (da-di)×10-3r (w/m)
Dónde:
ad: contenido de humedad del aire en la pista de hielo, g/kg, di—contenido de humedad del aire saturado a la temperatura del hielo, g/kg;
r—condensación y calor latente de solidificación del vapor de agua, J/kg; la temperatura del hielo es -4°C, r=2836× 103J/kg —Coeficiente de transferencia de masa, kg/(m.s) El coeficiente de transferencia de masa tiene la siguiente relación con el coeficiente de transferencia de calor por convección αc:
En la fórmula:
cp—presión constante del aire Calor específico, J/(kg.k);
criterio de Le-Lewis, que está relacionado con la temperatura Dentro del rango de temperatura de. el diseño de la pista de hielo, Le≈0.86, entonces hay =αa/920.
3. Carga de transferencia de calor por radiación qr de la superficie del hielo y la superficie interior de la estructura del recinto:
Donde:
ta, ti: igual que antes; εi—hielo La negrura de la superficie se puede aproximar por la negrura del agua εi =0,96;
εm—la negrura promedio del techo y las paredes de la pista de hielo, verifique "Transferencia de calor";
cb— El coeficiente de radiación del cuerpo negro es cb=5,67 (W/m2.k4).
4. Carga de radiación solar qsr: qsr=AJh (W/m2)
En la fórmula: Jh - intensidad de radiación solar en el plano horizontal, (W/m), que puede ser obtenidos de la estación meteorológica local Los valores de observación originales se determinan estadísticamente;
A: coeficiente de absorción de la radiación solar El coeficiente de absorción de la capa de hielo está relacionado con el color de la capa superficial del hielo, el. Color y rugosidad del hielo.
El rango de valores nacionales actual es A=0,3~0,5. Del análisis de carga real medido, se recomienda tomar A=0,45~0,55.
Para pistas de hielo con poca vegetación o cobertura del suelo alrededor de pistas de hielo al aire libre, o pistas de hielo en áreas con tormentas de arena severas, la superficie del hielo está contaminada por arena y polvo, por lo que se debe tomar un valor mayor. La pista de hielo cubierta no tiene esta carga y se puede considerar como A=0.
5. Carga de transferencia de calor subterránea qg:
En la fórmula:
tg - temperatura del suelo, ℃ se puede determinar haciendo referencia a la transferencia de calor; el piso de almacenamiento en frío;
tp: temperatura de la superficie del tubo de escape, °C; cuando se utiliza enfriamiento por evaporación directa del refrigerante, la temperatura de evaporación se puede aproximar cuando se usa un refrigerante secundario para el enfriamiento; la temperatura promedio del suministro de refrigerante secundario y del agua de retorno puede ser aproximada.
K: coeficiente de transferencia de calor de la capa subterránea, (W/m2.k):
Donde:
δi: espesor de la capa i en la estructura de la pista de hielo, m;
λi: conductividad térmica del material de la capa i en la estructura de la pista de hielo, W/m.K.
6. Reparar la carga superficial del hielo qir:
En la fórmula:
b—el espesor de cada hielo vertido, m depende del grado de hielo; daño de la superficie y período de descanso relacionado, puede ser 0,0012 ~ 0,002 m;
ρi—densidad del hielo, kg/m Δt—tiempo de congelación para cada riego, s;
Δh; —el agua se enfría y se congela El calor liberado por el hielo, J/kg, el calor liberado por cada kilogramo de agua enfriada de 80°C a hielo y luego enfriada a -4°C de temperatura del hielo, Δh = 678X103 J/kg.
7. El calor radiado qe la lámpara y la superficie de la lámpara. Calculado aproximadamente según qe=10 W/m.
8. La cantidad de calor liberada por las actividades del personal sobre el hielo es qp. Se recomienda que el cálculo aproximado para pistas de hielo recreativas sea qp=60~130W/m.
9. Carga de mantenimiento por unidad de superficie:
⑴La carga de mantenimiento por unidad de superficie de la pista de hielo artificial utilizada para entrenamiento y competición al aire libre es q0.
⑵La pista de hielo artificial utilizada para entrenamiento y competición bajo techo mantiene una carga de qi por unidad de área.
⑶La carga de mantenimiento por unidad de superficie de pistas de hielo artificiales recreativas cubiertas.
①Período comercial:
②Período no comercial:
(W/m2)
Estructura del sitio y drenaje del sitio:
1. Estructura del sitio: La estructura del sitio debe cumplir con los siguientes requisitos:
1. Puede soportar la carga sobre la superficie del hielo;
2. estrés causado por los cambios de temperatura en el sitio;
3. Minimizar la pérdida de frío;
4. El sitio debe tener un buen drenaje;
5. requisitos.
La estructura base tiene las funciones de impermeabilización, deslizamiento, preservación del calor y conducción de agua respectivamente. La función de la capa superficial es cumplir con los requisitos de uso del sitio.
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Método de estructura del lugar de la pista de patinaje de Chongqing Jianfei Zhenbing. Vea la imagen:
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1 Espesor de la capa superficial:
El espesor recomendado de la capa superficial de concreto es. 140~150 mm, y el espesor del hormigón en la parte superior de la tubería. El espesor de la capa superficial arenosa es de 20~40 mm.
El espesor recomendado de la capa superficial arenosa es de 32~45 mm, y el espesor recomendado de la capa superficial arenosa es de 32~45 mm; El espesor de la arena en la parte superior del tubo es de 0~25 mm.
2. La arena para la capa superficial arenosa debe ser arena de río de alta calidad que no contenga basura ni arcilla.
3. Capa deslizante:
La función de la capa deslizante es que cuando la capa superficial se expande térmicamente y se contrae en frío, puede deslizarse ligeramente con respecto a la capa aislante de la capa base. para evitar dañar la barrera de vapor y el aislamiento. Dos enfoques comunes son utilizar un lecho de arena seca o un bloque deslizante.
4. Espesor razonable de la capa aislante:
5. Problema de levantamiento anticongelante en el sitio
Medidas: ① Calentamiento del sitio. ② Lugar elevado.
2. Tuberías de campo
⒈La disposición de las tuberías de campo
⑴Las tuberías están dispuestas a lo largo de la pista de hielo, y las tuberías de suministro y retorno de refrigerante. Las tuberías están La tubería de aire, o la tubería de suministro de refrigerante y la tubería de retorno de líquido están dispuestas en el mismo lado.
⑵ Las tuberías de descarga están dispuestas a lo largo de la pista de hielo, y la tubería de suministro de líquido refrigerante y la tubería de aire de retorno, o la tubería de suministro de líquido refrigerante secundario y la tubería de líquido de retorno están dispuestas en lados opuestos.
⑶La tubería de descarga está dispuesta a lo largo de la pista de hielo, y la tubería de suministro de líquido refrigerante y la tubería de aire de retorno, o la tubería de suministro de líquido refrigerante y la tubería de líquido de retorno están dispuestas en el medio.
⑷Las tuberías de descarga están dispuestas a lo largo del ancho de la pista de hielo, y la tubería de suministro de líquido refrigerante y la tubería de retorno, o la tubería de suministro de líquido refrigerante secundario y la tubería de retorno están dispuestas en el mismo lado.
⑸ Los tubos de descarga están dispuestos a lo largo del ancho de la pista de hielo, y el tubo de suministro de líquido refrigerante y el tubo de retorno, o el tubo de suministro de líquido refrigerante secundario y el tubo de retorno están dispuestos en lados opuestos.
2. Diámetro de la tubería y distancia entre centros de la tubería
⑴El manual estadounidense ASHRAE recomienda: pista de hielo pequeña, DN20, pista de hielo grande, DN25, espaciado 88,9 mm (o DN32, espaciado ≯101,6 mm). ).
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⑵La antigua Unión Soviética recomendó: diámetro de tubería de 25 a 57 mm, espacio de 90 a 110 mm.
⑶ Recomendaciones británicas: enfriamiento directo, diámetro de tubería de 13 mm, espaciado de 300 mm; enfriamiento indirecto, diámetro de tubería de acero de 30 mm, espaciado de tubería de plástico de 100 mm, diámetro de 26 ~ 28 mm, espaciado de 70 ~ 100 mm;
La mayoría de las tuberías del sitio utilizan tubos de acero sin costura con un diámetro exterior de , y la distancia entre centros de las tuberías para enfriamiento indirecto es menor que la de enfriamiento directo. Las filas de tubos de la pista de patinaje Chongqing Jianfei Zhenbing son de φ38×3 y el espacio entre tubos es de 85 mm.
3. Soporte de tubería de sitio. Es más adecuado que las tuberías de φ38X3 estén equipadas con soportes con una separación de 2 m.
4. El problema de la expansión y contracción de las tuberías de obra. Especialmente cuando las tuberías de suministro y retorno están dispuestas en lados opuestos, se debe prestar mucha atención a este punto.
5. Otras cuestiones a las que prestar atención.
⑴ Las tuberías de drenaje deben estar dispuestas adecuadamente en la pared delimitadora de la pista de hockey sobre hielo.
⑵ Para tuberías de sitio de enfriamiento indirecto, la pérdida de resistencia al flujo del refrigerante debe controlarse a 41,3~55,2 kPa (4,1~5,5 mH2O). Se recomienda que el caudal del refrigerante secundario sea de 0,61 a 0,91 m/s y la diferencia de temperatura del refrigerante secundario sea de 1 a 2 °C.
Métodos de enfriamiento y selección de equipos para pistas de hielo artificiales cubiertas:
1. Métodos de enfriamiento de pistas de hielo artificiales
Se divide en enfriamiento directo por circulación de bomba de refrigerante y refrigerante. método de enfriamiento indirecto. El enfriamiento indirecto se puede dividir en dos tipos: sistema abierto y sistema cerrado.
Los parámetros de selección de diseño de la pista de patinaje Chongqing Jianfei Zhenbing son:
1 La temperatura de evaporación de la unidad de salmuera de baja temperatura es de -16 °C y la temperatura de condensación es de 40 °C. °C;
2. La temperatura de suministro de la solución acuosa de etilenglicol es -12 ℃ y la temperatura del agua de retorno es -10 ℃;
3. La solución acuosa es -17,8 ℃ y el porcentaje en masa de etilenglicol es 35%.
2. Selección de equipos de refrigeración de pista de hielo artificial
1. Coeficiente de carga adicional
El coeficiente de carga adicional para el método de enfriamiento directo es del 7%. Además de la cantidad adicional del 7% del sistema de enfriamiento indirecto, también se debe considerar la pérdida de capacidad de enfriamiento del sistema de circulación de la solución refrigerante, que es aproximadamente del 5% al 6%. Por lo tanto, el coeficiente adicional de carga total debe ser del 12% al 6%. 13%.
2. La temperatura de entrada y la temperatura de evaporación de la solución refrigerante.
El diseño generalmente consiste en determinar primero la temperatura de la superficie del hielo, luego determinar la temperatura de la solución refrigerante y el promedio. Relación de temperatura de entrada y salida de la solución refrigerante. La temperatura de la superficie del hielo es 5 ~ 7 ℃ más baja. La temperatura de evaporación del refrigerante es 5~6°C menor que la temperatura promedio de entrada y salida de la solución de refrigerante secundaria, pero la temperatura de evaporación del refrigerante debe ser mayor que la temperatura del punto de congelación de la solución de refrigerante secundaria.
3. Tanque de agua de expansión:
La expansión de la solución refrigerante en el sistema se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
(m)
En la fórmula: v1, v2: el volumen específico m/kg de la solución refrigerante antes y después de la expansión (aumento de temperatura). La densidad de la solución acuosa de etilenglicol se puede encontrar en la Tabla 2.7 del libro de texto "Ingeniería de fuentes de calor y frío", que proporciona la densidad de soluciones acuosas de etilenglicol de diferentes concentraciones a diferentes temperaturas, es decir, el recíproco del volumen específico.
MW: capacidad de la solución refrigerante en el sistema cerrado, kg. Se puede obtener calculando la capacidad de cada parte del sistema. Para la capacidad en el evaporador de la unidad de salmuera de baja temperatura, consulte al fabricante.
4. Bomba de refrigerante. Utilice bombas de engranajes y bombas enlatadas.
Unidad de salmuera de baja temperatura:
1. Unidad de etanol/salmuera de tornillo de baja temperatura
2 Condiciones de uso
1. Entrada de agua de refrigeración Temperatura del agua: 20~32 ℃;
2. Temperatura de salida de la solución refrigerante:
La solución acuosa de cloruro de sodio es adecuada para una solución acuosa de 0~-15 ℃; es adecuado para 0 ~ -35 ℃; las soluciones acuosas de etanol y etilenglicol son adecuadas para 0 ~ -20 ℃.
3. La concentración de la solución refrigerante: debe determinarse de acuerdo con la temperatura del punto de congelación que es 7 ~ 10 ℃ menor que la temperatura de salida requerida de la solución refrigerante.
3. Modelo, parámetros técnicos y curvas de rendimiento.
IV.Proceso de solución de refrigerante:
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Diseño de aire acondicionado de una pista de hielo artificial cubierta:
1. Cuestiones especiales que se deben considerar en el diseño del aire acondicionado interior de una pista de patinaje
1 En el diseño del aire acondicionado interior de verano, la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa deben ser moderadas.
2. El diseño del aire acondicionado debe poder evitar la condensación en la superficie interior del techo o techo.
3. Cuando la pista de patinaje también se utiliza para otros juegos de pelota o entrenamiento, el diseño del sistema de aire acondicionado y la organización del flujo de aire de la pista de patinaje cubierta también deben cumplir con los requisitos de otras funciones.
4. Se debe aprovechar al máximo la energía fría que emite la pista de hielo cubierta.
2. Requisitos para el diseño de ingeniería civil de la profesión de aire acondicionado
1. Se deben tomar buenas medidas de aislamiento térmico en la estructura de ingeniería civil.
2. Para la estructura del cerramiento, se deben seleccionar materiales aislantes con buen rendimiento de aislamiento térmico y baja absorción de agua, y se debe prestar atención al nivel de la capa de barrera de aire.
3. Desde la perspectiva del ahorro de energía y la prevención de la condensación, las ventanas en la pared deben utilizar ventanas de vidrio inflables de doble capa de aleación de aluminio.
3. Medidas especiales que se deben considerar en el diseño de sistemas de aire acondicionado
1. Prevenir la condensación en el techo o techo
Medidas técnicas comúnmente utilizadas:
⑴El falso techo del techo está fabricado con láminas metálicas de aluminio.
⑵ Aumentar la temperatura del techo o de la superficie interior del tejado.
⑶ Instale un dispositivo deshumidificador o un sistema de aire acondicionado en el interior.
2. Eliminar la niebla de la superficie del hielo: Utilice las siguientes medidas técnicas para eliminar la niebla de la superficie del hielo.
Gradiente de temperatura en la pista de hielo del Estadio Capital
⑴ Reducir las fuentes de humedad interiores.
⑵ Suministra aire a la superficie del hielo.
⑶ Instale un deshumidificador o una unidad de aire acondicionado adicional (una unidad de aire acondicionado independiente con refrigerador) en la pista de hielo interior para deshumidificar y reducir la temperatura del punto de rocío del aire interior.
3. Introducción al aire acondicionado de la pista de patinaje Chongqing Jianfei Zhenbing:
Los parámetros de diseño interior del aire acondicionado son: 26 ± 2 ℃ en verano, 10 ~ 16 ℃ en invierno y la humedad es lo más baja posible. No se requiere temperatura durante las estaciones de transición.
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