Способ управления температурным режимом крытого ледового катка и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2671644:
Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к управлению температурным режимом закрытых помещений в холодное время года и может быть использовано в крытых катках для массового катания в зимнее время. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение эксплуатационных затрат в сезонно-действующих крытых ледовых катках для массового катания. Технический результат достигается тем, что способ управления температурным режимом крытого ледового катка (для массового катания, спортивно-зрелищных мероприятий), включающий создание ледового поля и его охлаждение, характеризуется тем, что для создания ледового поля и поддержания необходимой температуры ледового поля (и воздуха) в помещении катка используются естественные (климатические) источники энергии (и охлаждения). В качестве ледового поля может использоваться покровный лед естественного или искусственного водоема. Глубина водоема может быть больше глубины промерзания водоема под катком. Отрицательные температуры поверхности льда и воздуха в помещении катка могут обеспечиваться передачей теплоты водоема и фазового перехода вода-лед через покровный лед в помещение катка и термическим сопротивлением ограждающей конструкции помещения. Устройство для осуществления способа управления температурным режимом крытого ледового катка содержит крытый каток (помещение с ограждающими конструкциями) с ледяным полем (основанием катка) и охлаждающим устройством, отличающееся тем, что основание катка содержит железобетонную несущую раму, опирающуюся на сваи, установленные в донный грунт водоема. Указанное выполнение позволит стабилизировать положение поверхности катка. На несущую железобетонную раму может быть натянута металлическая сетка для обеспечения безопасности пользователей катка. Верхняя отметка несущей железобетонной рамы с натянутой металлической сеткой может располагаться в воде водоема на глубине, равной безопасной толщине ледяного покрова. Технический результат - снижение эксплуатационных затрат в сезонно-действующих крытых ледовых катках для массового катания достигается отсутствием необходимости в энергозатратных холодильных машинах для поддержания состояния поверхности льда. Заявляемое конструкторско-техническое решение может с успехом применяться в строительстве для изготовления крытых ледовых катков в местностях с достаточно длительным периодом атмосферных отрицательных температур. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к управлению температурным режимом закрытых помещений в холодное время года и может быть использовано в крытых катках для массового катания в зимнее время.
Известен СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕДОВОЙ ПЕРЕПРАВЫ» RU 2379409 [1], включающий укладку высокопрочного сетчатого армирующего материала, до образования льда на водоеме устанавливают термосифоны, к которым на проектной глубине крепят армирующий материал, среднюю часть которого удерживают на проектной глубине с помощью поплавков.
Недостатком является сложность эксплуатации объекта, обусловленная применением термосифонов, низкая надежность, обусловленная открытостью конструкции и подверженность конструкции температурным перепадам.
Наиболее близким техническим решением является «СПОСОБ ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА КРЫТОГО КАТКА» RU 2455045 [2], включающий зарядку аккумулятора холода посредством холодильной установки и последующее направление холодоносителя через аккумулятор холода в воздухоохладитель системы кондиционирования. Технический результат заключается в снижении затрат электроэнергии на кондиционирование воздуха крытого катка.
Недостатком устройства являются высокие энергозатраты для создания температурного режима катка, включая поддержание температуры ледового поля и температуры воздуха над ледовым полем.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение эксплуатационных затрат в сезонно-действующих крытых ледовых катках для массового катания.
Технический результат достигается тем, что способ управления температурным режимом крытого ледового катка (для массового катания, спортивно-зрелищных мероприятий), включающий создание ледового поля и его охлаждение, характеризуется тем, что для создания ледового поля и поддержания необходимой температуры ледового поля в помещении катка используется отрицательная температура в атмосфере, рама, на которой будет сформирован каток, установлена на месте водоема, причем поверхность рамы расположена ниже уровня поверхности воды в водоеме.
В качестве ледового поля может использоваться покровный лед естественного или искусственного водоема, что существенно удешевляет строительство и эксплуатацию катка.
Отрицательные температуры поверхности льда и воздуха в помещении катка могут обеспечиваться передачей теплоты водоема и фазового перехода вода-лед через покровный лед в помещение катка и (выбранным в соответствии с климатическими условиями в местности расположения катка) термическим сопротивлением ограждающей конструкции помещения, что упростит устройство сезонно действующего катка.
Глубина водоема должна быть больше глубины промерзания водоема под катком, что обеспечит непрерывный приток теплоты водоема и фазового перехода лед-вода в помещение катка в течение всего периода сезонного действия катка.
Устройство для осуществления способа по П. 1, содержит крытый каток (помещение с ограждающими конструкциями) с ледяным полем (основанием катка) и охлаждающим устройством отличающееся тем, что основание катка содержит железобетонную несущую раму, опирающуюся на сваи, установленные в донный грунт водоема, причем поверхность рамы расположена ниже уровня поверхности воды в водоеме. Указанное выполнение позволит стабилизировать положение поверхности катка.
На несущую железобетонную раму может быть натянута металлическая сетка для обеспечения безопасности пользователей катка, так как армирующая лед металлическая сетка позволит удержать лед при растрескивании в результате механического воздействия или по иным причинам.
Верхняя отметка несущей железобетонной рамы с натянутой металлической сеткой может располагаться в воде водоема на глубине, равной безопасной толщине ледяного покрова, что позволит получить ровную верхнюю поверхность ледяного поля без выступов железобетонной рамы и других элементов конструкции.
Устройство предлагаемого ледового катка схематически показано на фиг. 1 (частичный разрез); фиг. 2 - вид сверху рамы и сетки под покрытием, где обозначено:
1 - водоем;
2 - донный грунт;
3 - сваи;
4 - стальная рама;
5 - стальная сетка;
6 - ограждающая конструкция помещения катка;
7 - уровень воды;
8 - конечная нижняя граница ледового покрова.
Устройство действует следующим образом.
Поставленная цель достигается тем, что крытый ледовый каток возводят на естественном или искусственном водоеме 1 и необходимый температурный режим ледового поля и воздуха в помещении поддерживается за счет использования естественных источников тепла и холода. В прибрежной части водоема в донный грунт 2 забивают сваи 3, на них укладывают стальную раму 4. на которую натягивают стальную сетку 5, причем верхнюю отметку сетки располагают в воде водоема на глубине, равной безопасной толщине покровного льда, и возводят ограждающую конструкцию 6 помещения катка, термическое сопротивление которого определяют в зависимости от климатических условий места строительства катка, температурного режима водоема, размеров ограждающей конструкции и величины теплопередачи дополнительных источников тепла.
Каток начинает действовать после того, как толщина покровного льда в помещении достигает безопасной величины. Для уменьшения срока образования льда такой толщины его намораживают при свободном доступе в помещение холодного воздуха из внешней атмосферы. На случай разрушения покровного льда от чрезмерной нагрузки для безопасности катающихся предусмотрена металлическая сетка. Необходимая температура поверхности льда и воздуха в помещении, равная порядка минус 4-6°С, обеспечивается притоком тепла, выделяемого при замерзании воды в водоеме под помещением катка. При проектировании катка средняя за зиму температура поверхности льда и воздуха в помещении задается, для поддержания которой из условия равенства притоков тепла в помещение и оттоков тепла из него при заданных климатических условиях, размерах ограждающих конструкций помещения и режиме работы катка определяют величину термического сопротивления ограждающей конструкции помещения катка.
В летнее время покровный лед в помещении, как и за его пределами, плавится и каток готов к следующему циклу функционирования.
Предложенный способ управления температурным режимом ледового катка и его устройство исключают затраты на создание ледового поля и на поддержание необходимой температуры поверхности льда и воздуха в помещении катка.
Технический результат - снижение эксплуатационных затрат в сезонно-действующих крытых ледовых катках для массового катания достигается отсутствием необходимости в энергозатратных холодильных машинах для поддержания состояния поверхности льда.
Промышленная применимость
Заявляемое конструкторско-техническое решение может с успехом применяться в строительстве для изготовления крытых ледовых катков в местностях с достаточно длительным периодом атмосферных отрицательных температур.
Формула изобретения
1. Способ управления температурным режимом крытого ледового катка, включающий создание ледового поля и его охлаждение, отличающийся тем, что для создания ледового поля и поддержания необходимой температуры ледового поля в помещении катка используется отрицательная температура в атмосфере, рама, на которой будет сформирован каток, установлена на месте водоема, причем поверхность рамы расположена ниже уровня поверхности воды в водоеме.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ледового поля используется покровный лед естественного или искусственного водоема.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что глубина водоема больше глубины промерзания водоема под катком.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отрицательные температуры поверхности льда и воздуха в помещении катка обеспечиваются передачей теплоты водоема и фазового перехода вода-лед через покровный лед в помещение катка и термическим сопротивлением ограждающей конструкции помещения.
5. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее крытый каток с ледяным полем отличающееся тем, что основание катка содержит железобетонную несущую раму, опирающуюся на сваи, установленные в донный грунт водоема, причем поверхность рамы расположена ниже уровня поверхности воды в водоеме
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что на несущую железобетонную раму натянута металлическая сетка.
7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что верхняя отметка несущей железобетонной рамы с натянутой металлической сеткой располагается в воде водоема на глубине, равной безопасной толщине ледяного покрова.
