Isbaneseminar 17. - 18. mars 2014 Tirsdag18. mars kl 11.45-12.30 Erfaring med drift CO2 som kuldemedium og kuldebærer Foredragsholder: sivilingeniør Helge Lunde Thermoconsult AS-Drammen 1
A G E N D A Litt historie Dagens situasjon for kunstisbaner Hvorfor CO2-system for isbaner Per Ivar Knutsen presenterer erfaringer fra Idda Arena, Norges to første CO2-baner og verdens første curlingbane med CO2 2
Kunstisbaner i Norge (1/3) Tidlig start men treg utbygging Jordal Amfi, 1951 (NH3/lake) Nordens første kunstisbane Sparta Amfi, 1963 (NH3/pumpesirkulasjon) Første ishall i Norge Valle Hovin, 1966 (R12/pumpesirkulasjon) Verdens største kunstisflate (13.000 m2) 3
Første kunstisbane i verden Glaciarium 1876 i London (2/3) The first mechanically refrigerated artificial ice rink was built in 1876. The arena was named the Glaciarium and was located Chelsea, London, England. The rink was built by John Gamgee. He flooded a floor with two to three inches of water over flattened copper pipes which were pumped with a combination of water, ether, and glycerine. The process produced very cold pipes which froze the water. There were some problems with Gamgee's refrigeration systems, so it took years before artificial ice rink technology was perfected. Madison Square Garden 1879 i New York Then, on February 12, 1879, the first indoor artificial ice rink opened in the United States inside of Madison Square Garden. The rink was considered a marvelous invention at the time. Four inches of water were sprayed over wrought-iron pipes which cooled a layered floor to the freezing point. 4
Kunstisbaner i Norge (3/3) Totalt er det ca 80 kunstisanlegg Hockey 45 stk Curling 8 stk egne haller, oppmerkede baner i tillegg på andre anlegg Bandy 19 stk, hvorav 11 stk kun for bandy Hurtigløp 16 stk, hvorav 8 stk kun for hurtigløp 5
Bygging av kunstisbaner (1/1) Ishaller og kunstisbaner byr på mange utfordringer Byggtekniske forhold Inneklima Konstruksjon av banedekket Kuldesystem og varmesystem Krav om spesiell kompetanse for flere fagfelt 6
Drift av kunstisbaner Etter bygging kommer nok en utfordring: DRIFTEN Mange faktorer påvirker drift - type hall og bruksmønster - iskvalitet - kuldesystem og varmeanlegg Energikostnader ofte høye Mange anlegg sliter med ulike driftsproblemer og høye driftskostnader (1/1) Drift av kunstisbaner krever spesiell kompetanse 7
Dagens standard Først direkte system, deretter indirekte Først hadde man betongdekke med innstøpte stålrør og pumpesirkulasjon med kokende kuldemedium (NH3, R22, R12) Så overtok indirekte system med plastrør og kuldebærer i ren væskeform, som regel klorkalsium-vannblanding ( lake ), også dekker med asfalt, asfalt/kunstgress, grus Indirekte system gir lavere investeringskostnad og er teknisk sett enklere, men Indirekte kuldesystem gir høyere energiforbruk enn direkte (1/3) 8
Dagens standard Indirekte system (2/3) T Velprøvde system EKSP.- VENTIL KONDENSATOR KOM- PRESSOR T Lav investering, spesielt med syntetiske kuldemedier FORDAMPER T Høyt energiforbruk (pumpearbeid) og hvis syntetiske kuldemedium T Som regel liten utnyttelse av overskuddsvarme KULDEBÆRERKRETS -12,5 C -10,0 C T Tekniske anlegg ofte dimensjonert feil og ikke optimalisert 9
Dagens standard Noen nøkkeldata Banedekket har stort sett PE-rør med dimensjon 25x2,3 mm, rørdeling 100 mm Avstand fra røroverflate til betongflate 35-60 mm Dimensjonerende tur-/returtemperatur for kuldebærer er ofte -12,5/-10,0 gc Nødvendig pumpeeffekt for en hockeybane er ca 15 kw Fordampningstemperatur -15/-17 gc (3/3) 10
Mulighet til forbedringer (1/1) Ønsker bedre iskvalitet og lavere energiforbruk Lik/jevn temperatur i isoverflaten ( spesielt viktig for curling og hurtigløp) bilde Raskere regulering av istemperaturen Lavere energiforbruk for kuldeanlegget Direkte system med CO2 kan oppfylle disse ønskene 11
Overgang til direkte system med CO2 Anvendelse av kokende CO2 og kobberrør betyr Nesten konstant temperatur i banerørene. CO2-trykktap utgjør 0,3 til 0,7 K Bedre varmeoverføringsegenskaper enn klorkalsiumlake Må benytte tynnveggede CU-rør (1 mm) som gir bedre varmeledning enn PE-plastrør Pumpeeffekt reduseres med 90 % Kjølerørene kan legges høyere i banedekket og temperaturen kan heves (1/1) 12
Temperaturforløp i banedekket (1/2) 13
Varmemotstand i banedekket (2/2) 14
Overgang til direkte system med CO2 Anvendelse av kokende CO2 og kobberrør betyr Nesten konstant temperatur i banerørene. CO2-trykktap utgjør 0,3 til 0,7 K Bedre varmeoverføringsegenskaper enn klorkalsiumlake Må benytte tynnveggede CU-rør (1 mm) som gir bedre varmeledning enn PE-plastrør Pumpeeffekt reduseres med 90 % Kjølerørene kan legges høyere i banedekket og temperaturen kan heves (1/1) 15
CO2-kaskadeanlegg Systemløsning for Kunstisbane (1/1) KONDENSATOR T Pumpesirkulert CO2 i banerørene EKSP.- VENTIL KULDEANLEGG MED NH3 KOM- PRESSOR T Innstøpte CU-rør, dimensjon 12x1,0 rørdeling 75-100 mm FORDAMPER/KONDENSATOR T Effekt for kuldemediepumpe ca 2 kw (hockey og curlingbane) CO2- VÆSKEUTSKILLER T Benytter kaskadeveksler med liten temperaturdifferens 2-4 K CO2-KRETS -9,5 C -10,0 C T Kuldeanlegget kan også være med CO2, men må skilles fra banerørssystemet 16
CO2 til isbaner benyttes i økende grad (1/3) Mange land har tatt i bruk CO2 som kuldebærer til kunstisbaner Nederland, Sveits, Østerrike, Sverige, Tyskland, Russland, Canada, Finland, USA (både nye anlegg og ombygninger) I Norge er det 3 stk anlegg: - Idda Arena 2011, curling og hockey - Jar Ishall 2013, curling og hockey - Jessheim Is- og flerbrukshall 2014 hockey (forberedt for curling) Idda Arena var verdens første curlingbane med CO2! 17
CO2 til isbaner benyttes i økende grad (1/3) Mange land har tatt i bruk CO2 som kuldebærer til kunstisbaner Nederland, Sveits, Østerrike, Sverige, Tyskland, Russland, Canada, Finland, USA (både nye anlegg og ombygninger) I Norge er det 3 stk anlegg: - Idda Arena 2011, curling og hockey - Jar Ishall 2013, curling og hockey - Jessheim Is- og flerbrukshall 2014 hockey (forberedt for curling) Idda Arena var verdens første curlingbane med CO2! 18
CO2 til isbaner benyttes i økende grad Idda Arena er en meget fin flerbrukshall (2/3) Idda Arena var verdens første curlingbane med CO2! 19
Idda Arena Plantegning 20
CO2 til isbaner benyttes i økende grad (3/3) Begrunnelse for anvendelse av CO2 er bl.a Men Bedre iskvalitet og reguleringsmuligheter Lavere energiforbruk Miljømessige hensyn Investeringskostnadene er en god del høyere Betjeningen av anlegget krever mer kompetent driftspersonell 21
CO2-system - Økonomi (1/1) For en vanlig hockeybane gjelder: Forutsetninger: - CO2-system i forhold til indirekte system med lake/plastrør og med NH3-kjøling Investeringer: Merkostnad 1,5-2,0 MNOK eks.mva Energibesparelse: 100.000-200.000 kwh 22
23
Glaciarium 1876 Chelsea, London tilbake 24
Istemperaturen har stor betydning for (1/3) friksjon i isflaten Ca 25 % av totalmotstanden skyldes friksjon i isflaten (75 % skyldes luftmotstand) 25