Як влаштований і працює каток (льодова арена)

Вступ.

Звичайно не викликає сумніву що головною для фігуристів і хокеїстів є їх майстерність і досвід, отримані в результаті багатогодинних тренувань. Проте навряд чи можна недооцінити важливість якості льоду, на якому вони виступають. Різні характеристики льоду можуть позбавити шансу на перемогу навіть найдосвідченішого спортсмена.

Закриті льодові арени (катки в приміщеннях) використовуються вже близько 100 років для розваг і всіх льодових видів спорту, включаючи хокей, фігурне катання і ковзанярський спорт. Для всіх цих видів спорту якість льоду має величезну важливість.

Створення якісної льодової поверхні це не просто заморожування води. Технологічно правильне створення (заморожування) катка включає близько десятка етапів. На деяких з них потрібна заливка шаруючи завтовшки менше сантиметра. Окремий шар вимагає нанесення спеціальної фарби, для створення рівномірного і привабливого тону і фону льоду, а у випадку з хокеєм, необхідно забезпечити якісну маркіровку льодової арени. З іншого боку лід, який відмінно підходить для одного виду спорту, може бути абсолютно неприйнятний для іншого.

Льодові арени (катки закритого типу)

Задовго до того як хокей і фігурне катання стали олімпійськими видами спорту, катання на ковзанах було можливе тільки взимку. У Північній Европе зимовий період продовжується довше, і у них завжди була певна перевага. Виникало питання: Як бути країнам з теплим або помірним кліматом? Хокей і фігурне катання стали масовими і професійними виду спорту тільки після появи закритих льодових арен, які працювали круглий рік.

Перша крита льодова арена з'явилася на батьківщині хокею в Канаді. Слава і перший успіх в створенні прототипів сучасних катків, належить канадцям, братам Лестеру і Джо Патрікам, які напередодні Різдва 1912 року відкрили в місті Вікторія, першу в Канаді закриту льодову арену. Вартість арени була фантастичною на ті часи - 0,000, арена вміщала 4,000 чоловік. Трьома днями пізніше, брати Патрік відкрили другу льодову арену у Ванкувері, Канада. Вартість цієї арени була ще вища - $ 210,000, але дана арени вже могла вміщати більше 10,000 чоловік. Спеціально для цього була створена найбільша холодильна установка в світі.

Протягом подальших десятиліть брати Патрік, створили сотні льодових арен на північному заході США і західної частини Канади. Сьогодні, в США експлуатується більше 1.700 льодових арен. Вартість сучасних льодових палаців може складати десятки і сотні мільйонів доларів.

В роботі холодильної установки використовуваною, для створення льоду арени або катка використовується той же принцип, що і в звичайному кондиціонері або холодильнику. Проте головна відмінність полягає в тому, хладагент (рефріжірант) холодильної системи не полягає в безпосередньому контакті з водою (льодом) тобто не впливає на воду/лід безпосередньо. Замість цього, до мінусової температури, охолоджується спеціальний розчин (це може бути розчин хлориду кальцію, пропіленгліколя або 32-40% розчин двомолекулярного спирту - етилгліколя) який, проходячи під тиском через складну систему трубок (матів – підстави катка) дозволяє створити і підтримувати лід на арені. Система матів, основи катка може бути виготовлена із сталевих або пластикових трубок.

Для сезонних катків система матів зазвичай встановлюється на піщаній основі або на схожій грунтовій основі. У більшості стаціонарних катків система трубок (матів катка) встановлюється на бетонній або піщаній основі (про це нижче).

Задовго до того як хокей і фігурне катання стали олімпійськими видами спорту, катання на ковзанах було можливе тільки взимку. У Північній Европе зимовий період продовжується довше, і у них завжди була певна перевага. Виникало питання: Як бути країнам з теплим або помірним кліматом? Хокей і фігурне катання стали масовими і професійними виду спорту тільки після появи закритих льодових арен, які працювали круглий рік.

Перша крита льодова арена з'явилася на батьківщині хокею в Канаді. Слава і перший успіх в створенні прототипів сучасних катків, належить канадцям, братам Лестеру і Джо Патрікам, які напередодні Різдва 1912 року відкрили в місті Вікторія, першу в Канаді закриту льодову арену. Вартість арени була фантастичною на ті часи - 0,000, арена вміщала 4,000 чоловік. Трьома днями пізніше, брати Патрік відкрили другу льодову арену у Ванкувері, Канада. Вартість цієї арени була ще вища - $ 210,000, але дана арени вже могла вміщати більше 10,000 чоловік. Спеціально для цього була створена найбільша холодильна установка в світі.

Протягом подальших десятиліть брати Патрік, створили сотні льодових арен на північному заході США і західної частини Канади. Сьогодні, в США експлуатується більше 1.700 льодових арен. Вартість сучасних льодових палаців може складати десятки і сотні мільйонів доларів.

В роботі холодильної установки використовуваною, для створення льоду арени або катка використовується той же принцип, що і в звичайному кондиціонері або холодильнику. Проте головна відмінність полягає в тому, хладагент (рефріжірант) холодильної системи не полягає в безпосередньому контакті з водою (льодом) тобто не впливає на воду/лід безпосередньо. Замість цього, до мінусової температури, охолоджується спеціальний розчин (це може бути розчин хлориду кальцію, пропіленгліколя або 32-40% розчин двомолекулярного спирту - етилгліколя) який, проходячи під тиском через складну систему трубок (матів – підстави катка) дозволяє створити і підтримувати лід на арені. Система матів, основи катка може бути виготовлена із сталевих або пластикових трубок.

Для сезонних катків система матів зазвичай встановлюється на піщаній основі або на схожій грунтовій основі. У більшості стаціонарних катків система трубок (матів катка) встановлюється на бетонній або піщаній основі (про це нижче).

Основа катка – льодова арена

На деяких професійних аренах для створення максимально прозорого льоду використовується підготовлена де-онізірованная вода, проте звичайна вода з водопроводу також цілком підходить для цих цілей.

Для катків відкритого типу, можливе використання річкової прісної води, заздалегідь очищеної від піску або інших механічних домішок.

Система льодової арени складається з 4 головних елементів:

- Одна або декілька холодильних установок (чиллер)

- Система труб для підключення матів льодової арени до холодильної установки.

- Система матів (трубок) підстави льодової арени.

- Хладагент (рефріжірант) – робоча рідина холодильної установки.

Холодильна установка (чиллер) для катка 60х30 м важить близько 9 -10 тонн (довжина ~ 10-12 м, ширина ~ 2.5 м). Встановлюється на бетонну основу або рівну, міцну конструкцію.

Панель автоматичного управління холодильної установки (чиллера) на основі мікропроцесора і електрична (силова) панель (чиллер 300 т.: 380V/50Hz/3)

Підключення системи трубок (матів) катка до труб, що подають хладагент від холодильної установки (на фото - сезонний каток)

Для роботи системи льодової арени необхідно близько 8-9 тонн хладагента

(32-40% Розчину етилгліколя)

Система матів сезонного катка, підготовлена до заливки.

В стаціонарних льодових аренах конструкція основи катка може бути такій як показано нижче на малюнку 1 (на бетонній основі) або такий, як показано на малюнку 2 (на піщаній основі). Відсутність бетонної основи (мал. 2) Істотно знижує загальну вартість проекту по створенню льодової арени, при цьому, не знижуючи якість льоду, експлуатаційні можливості арени і термін експлуатації.

Малюнок 1

Малюнок 2

Холодильна установка охолоджує розчин етилгліколя в системі до температури -9°. Хімічна структура розчину хладагента, не дозволяє йому замерзнути і кристалізуватися.

Технічний персонал, обслуговуючий роботу катка, встановлює температуру холодильної установки, уручну, виходячи з температури зовнішнього повітря і температури усередині приміщення катка. Сучасні холодильні установки обладнані мікропроцесором і системою датчиків температури повітря і тиску як зовнішньої, так і внутрішньої температури і тиск в системі, який дозволяє управляти роботою всієї системи катка напівавтомат або автоматично, дозволяючи контролювати роботу холодильної установки навіть дистанційно, за допомогою мобільного телефону або пейджера.

Для створення льоду, система перекачує близько 9,000 галонів (35 тонн) охолодженого хладагента через систему матів і охолоджує бетонну основу або мати катка, на яких розташована льодова поверхня.

Розчин хладагента перекачується (B) в систему трубок усередині бетонної плити, на якій знаходиться льодова поверхня (C). Бетонна плита розташована між льодовою поверхнею (D) і шаром тепло- і влаго- ізоляції (E), який дозволяє льоду розширюватися і звужуватися в процесі заморожування і експлуатації арени. Прокачуваний через систему трубок розчин хладагента дозволяє охолоджувати бетонну основу катка до температури нижче 0 °С, що дозволяє воді на арені замерзнути.

Нижче шаруючи тепло-влаго ізоляції, знаходиться теплий (що підігрівається) шар бетону (F) який запобігає грунту від замерзання, розширення і розколювання, що захищає весь каток від руйнування. (За відсутності системи підігріву, можливе промерзання грунту на 1-3 метри, що може загрожувати руйнуванням всій арені.) Система підігріву (разморозки) катка, розташовується на шарі піску і гравію (G), в самому низу якого, встановлена система дренажу грунтової води.

Для проведення разморозки катка, розчин хладагента нагрівається і прокачується через систему труб в бетонній підставі під льодом. Нижній шар льоду тане, що у свою чергу полегшує механічне розколювання льоду, його прибирання і вивіз навантажувачами.

Матеріальне забезпечення (обслуговування) катка.

Льодова арена, з укладеним на неї спеціальним покриттям, (ізоляційними плитами) може бути використана для проведення різним масових заходів - виставок, концертів, спортивних змагань не льодових видів спорту і т. д.

Професійна льодова арена або каток повинен відповідати правилам і вимогам Національної Хокейної Ліги (НХЛ) або Міжнародного Олімпійського Комітету (МОКНУВ). Це має на увазі відповідність цілому ряду умов і вимог, що стосуються форми і розмірів катка, безпеки, наявності супутньої інфраструктури, вимог по технічному обслуговуванню і відповідним температурним умовам.

Навіть в період використання катка для не льодових заходів, каток повинен міститися належним чином - адже лід залишається на своєму місці.

Перед проведенням не льодових заходів льодова арена готується відповідним чином і це має на увазі цілий комплекс дій і заходів.

Наприклад, для проведення баскетбольних ігор, на лід укладаються листи фанери 50х100 см, і на цю основу встановлюється пів для баскетболу. Для подібних заходів, по всьому периметру катка, також демонтується верхня прозора частина бортів і частково борти. Подібна зміна профілю арени може займати 1-2 дні. Для проведення концертів, виставок і так далі поверх фанерних листів укладається килимове покриття.

Але, наприклад, для використання приміщення льодової арени для цирку, вже потрібний повна разморозка і прибирання льоду, оскільки специфіка циркових конструкцій (наприклад, трапецій) вимагає спеціальних кріплень і фіксації устаткування в грунті, доступ машин і т. д.

Форма і розміри катка.

Розміри і форма льодової арени, можуть бути якими завгодно, якщо мова йде про катку для розваг і любительського фігурного катання, це може бути круглий каток або прямокутний - 18х32 м, 12x24 м і т. д.

Мінімальна довжина хокейної арени: 51 м, максимальна 61м, ширина: мінімум 24 м, максимум 30 м. Кути майданчика мають округляти з радіусом від 7 м до 8,5 м. Олімпійський стандарт - 60 х 30 метрів, кутовий радіус 8 м.