Разработка методики и программы расчета параметров воздуха при кондиционировании и вентиляции крытых катков

Введение. В помещениях с искусственным льдом, к которым относятся крытые катки и ледовые арены, для предотвращения размягчения льда, образования тумана и выпадения конденсата конвективная составляющая теплообмена должна расходоваться на охлаждение воздуха зоны ледового поля до нормируемых значений. От точности расчета микроклиматических параметров зависит не только комфорт находящихся на поле людей, но и качественные характеристики льда. Актуальна разработка методики и программы расчета указанных параметров при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Материалы и методы. Для повышения точности расчета предложена новая методика аналитического определения параметров состояния воздуха в зоне ледового поля крытых катков и ледовых арен. Данная методика отличается от существующих применением итерационного метода расчета при выборе оптимального соотношения расходов воздуха на первой и второй ступенях рециркуляции, что позволяет исключить дополнительное охлаждение притока в холодный период года.

Результаты. Разработанная методика реализована при составлении алгоритма программы расчета искомых параметров и учитывает современные данные численного моделирования температурных полей в обслуживаемой зоне, скорректированный диапазон величины градиента температуры по высоте рассматриваемого помещения и коэффициента массообмена, определяемого с помощью теории тройной аналогии тепломассообменных процессов.

Выводы. Предложенные методика и программа расчета дают возможность повысить точность определения температуры, влагосодержания, парциального давления и энтальпии при проектировании систем вентиляции и кондиционирования помещений с искусственным льдом, что способствует сокращению избыточных энергетических затрат при обработке воздуха в центральном кондиционере.

1. Levy J.I., Lee K., Yanagisawa Y., Hutchinson P., Spengler J.D. Determinants of nitrogen dioxide concentrations in indoor ice skating rinks // American Public Health Association. 1998. Vol. 88. Issue 12. Pp. 1781–1786. DOI: 10.2105/ajph.88.12.1781

2. Yang C., Demokritou P., Chen Q., Spengler J. Ventilation and air quality in indoor ice skating arenas // ASHRAE Transactions. 2000. Vol. 106. Pp. 4405–4414.

3. Ivanov Y., Novikov N. Dual-channel digital control of energy consumption and air supply in microclimate systems of livestock premises // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 937. Issue 3. P. 032002. DOI: 10.1088/1755-1315/937/3/032002

4. Русаков С.В. К расчету тепловых и влажностных нагрузок ледовых катков. Нагрузка от радиационного переноса теплоты // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Холодильная техника и кондиционирование. 2014. № 1. С. 10. EDN TOBGVX.

5. Khaled M., Ali S., Jaber H., Faraj J., Murr R., Lemenand T. Heating/cooling fresh air using hot/cold exhaust air of heating, ventilating, and air conditioning systems // Energies. 2022. Vol. 15. Issue 5. P. 1877. DOI: 10.3390/en15051877

6. Анисимов С.М., Денисихина Д.М., Полушкин В.И. Решение задачи турбулентного переноса импульса, тепла, примеси в объеме «чаши» ледовой арены // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 5 (34). С. 149–155. EDN PZVPRB.

7. Вишневский Е.П. Вентиляция и качество воздуха в крытых ледовых аренах // СОК. 2008. № 10. C. 34–39.

8. Денисихина Д.М. Исследование различных схем воздухораспределения ледовых арен // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2015. № 5 (677). С. 38–48. EDN UBLRPF.

9. Кокорин О.Я. Инженерные системы помещений с искусственным льдом или снегом. М. : КУРС, 2022. 240 с.

10. Кокорин О.Я., Товарас Н.В. Снижение энергопотребления в системах кондиционирования воздуха для помещений с искусственными ледовыми полями // Холодильная техника. 2012. № 12. С. 12–15. EDN SEKLYR.

11. Дячек П.И., Ливанский Д.Г. Температурная неоднородность поверхности ледового поля крытых искусственных катков // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2010. № 2. С. 41–47.

12. Тарасова Е.В., Штым А.С. Изменение термодинамических параметров охлажденного воздуха при прямом контакте с естественным источником холода // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 6 (35). С. 107–112. EDN QZATVX.

13. Каутский А.А. Регулирование и контроль температуры льда искусственного катка // Холодильная техника. 1975. № 11. С. 51–52.

14. Пухкал В.А., Юстус Д.А. Воздухораспределение в помещениях ледовых площадок со зрителями // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 12 (39). С. 7–31. EDN VJPKGD.

15. Chuykin S.V., Glazkov S.S. Determination of the heat return coefficient of the ice surface for the mixed air distribution scheme // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. 2013. Vol. 3 (19). Pp. 29–38. EDN QLHSSJ.

16. Chuykin S.V. Problems of developing methods of designing microclimate systems for premises with artificial // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2022. Vol. 4 (56). Pp. 18–28. DOI: 10.36622/VSTU.2022.56.4.002. EDN QJMDOJ.

17. Melkumov V.N., Chuykin S.V. A scheme and method of calculation for ventilation and air conditioning systems of ice arenas // Journal of Technology. 2017. Vol. 32. Issue 2. Pp. 139–146.

18. Melkumov V.N., Chuykin S.V. Organization of air distribution of covered multipurpose ice rinks // Scientific herald of the Voronezh state university of architecture and civil engineering. Construction and architecture. 2013. Vol. 3 (19). Pp. 17–28. EDN QLHSRZ.

19. Старкова Л.Г., Анисимова Е.Ю., Сорокина Н.Г., Дегтярь С.Л. Анализ схем вентиляции крытого катка с помощью числовой модели воздушных потоков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2021. Т. 21. № 3. С. 42–50. DOI: 10.14529/build210306

20. Цветков Ф.Ф. Тепломассообмен. М. : Изд-во МЭИ, 2005. 550 с.