Zimní stadion v Chomutově

Nový zimní stadion v Chomutově je součástí většího sportovního a kulturně-společenského centra postaveného v areálu bývalých kasáren. Celý projekt byl podporován z evropského fondu pro regionální rozvoj. Ačkoliv je areál zajímavý jak z architektonické, tak z konstrukční stránky, my zde podrobněji rozebereme moderní technologie, jimiž je stadion vybaven.

Autorem návrhu je architektonické studio Anima, s. r. o., architekta Jindřicha Smetany, projektantem budov je studio AED project, TZB projektovala společnost SYB. Areál zimního stadionu v Chomutově se skládá ze dvou hal – tréninkové a hlavní, mezi kterými se nachází tzv. šatnovací blok obsahující šatny a další zázemí (rozcvičovny, tělocvičny, posilovny, strojovny vzduchotechniky, technologického a objektového chlazení atd.).

Tréninková hala v podstatě neobsahuje prostory hlediště, a je proto vybavena pouze odvlhčovacím zařízením.

Naopak hlavní halu navrhl architekt Smetana jako multifunkční s uvažovaným využitím pro hokejové zápasy, veřejné bruslení, umělecká vystoupení a jiné společenské akce. Kapacita hlediště je 4 984 osob, při zakrytí ledové plochy se ještě zvyšuje o dalších 1 000 osob. Projekt inženýrů ze společnosti AED project počítal se všemi specifikami multifunkčního využití prostoru v celoročním provozu. Rozdílné využití haly ale představuje vysoké nároky na zajištění požadovaného mikroklimatu v jednotlivých částech haly ve všech režimech provozu a při všech stavech venkovního vzduchu. Pro splnění těchto nároků byly navrženy dva základní systémy vzduchotechniky – větrání a odvlhčování ledové plochy a větrání a klimatizace hlediště.

Investor: Statutární město Chmutov Architekt: Anima, s. r. o. Projektant: AED project, a. s. Dodavatel: North stav, a. s.

Větrání a odvlhčování
Pro větrání a odvlhčování ledové plochy je instalováno adsorpční odvlhčovací zařízení – jeho řídicím parametrem je vlhkost. V případě zakrytí ledové plochy a jejího využití jako hlediště je možné uvedeným zařízením zajistit větrání tepelně upraveným čerstvým vzduchem – pak je jeho činnost řízena podle požadované teploty.

Pro větrání hlediště je instalováno zařízení umožňující zajistit komfort diváků při různých způsobech využití – v případě hokejových utkání v zimě bude hlediště vytápěno na teplotu 15 °C, v létě při koncertech bude naopak chlazeno na teplotu 26 °C a podobně. Ve všech režimech provozu je však nutné eliminovat vzdušnou vlhkost – ať vnikající do haly přiváděním čerstvého vzduchu nebo vznikajícího metabolickou činností návštěvníků. Odvlhčovací funkce je zajištěna složením vzduchotechnických jednotek, kdy je ve směru proudění přiváděného vzduchu za sebou řazen chladič a ohřívač. Při průchodu vlhkého vzduchu chladičem dochází díky poklesu teploty vzduchu pod rosný bod ke kondenzaci vzdušné vlhkosti. Studený vzduch je následně ohříván na požadovanou teplotu.

Podíl čerstvého vzduchu na celkovém vzduchovém množství je řízen podle obsazenosti hlediště. Při tréninkovém režimu je například v provozu pouze zařízení určené pro ledovou plochu. Řízení takto obsáhlého souboru zařízení pro zajištění správného mikroklimatu v hale v závislosti na různých venkovních a vnitřních podmínkách a při různých využití haly je zajištěno propracovaným řídicím systémem, který automaticky upravuje chod zařízení podle zadaných parametrů. Řídicí systém umožňuje provoz jak v přednastavených režimech, tak v individuálním režimu řízení.

Rozhodujícím prvkem ovlivňujícím stav vnitřního prostředí v halách s umělým kluzištěm je vlastní ledová plocha. Požadovaná teplota ledu je udržována v typickém rozmezí –4 až –8 °C. Díky své rozloze se ledová plocha stává významným zdrojem chladu, který především sáláním přichází do styku se všemi okolními povrchy – hlavně se stropem. Jeho konstrukce je intenzivně ochlazována a spolu s rezervoárem chladného vzduchu, vymezeného nad hrací plochou mantinely, představuje největší riziko kondenzace vzdušné vlhkosti. V případě pronikání teplého a vlhkého vzduchu do vnitřního prostoru haly pak vzniká mlha nad hrací plochou a nerovnosti na hrací ploše způsobené vodou odkapávající ze střešní konstrukce. Pro eliminaci těchto jevů je nutné zabránit přístupu vlhkého vzduchu do haly a dále udržovat vlhkost vnitřního vzduchu na přijatelné úrovni. Pro tento účel se používají cirkulační odvlhčovací zařízení, která přivádějí suchý vzduch nad hrací plochu a do prostoru pod stropem haly. Pro zajištění požadované účinnosti odvlhčování v průběhu celého roku se používají odvlhčovaní zařízení pracující na adsorpčním principu. Při průchodu vlhkého vzduchu rotačním výměníkem jsou  molekuly vody zachytávány ve struktuře silikagelového materiálu naneseného na rotujícím kotouči, jehož povrch je střídavě vystavován proudu cirkulačního a tzv. procesního vzduchu. Molekuly vody zachycené v silikagelovém materiálu jsou z něj uvolněny proudem horkého (procesního) vzduchu, který je odváděn mimo řešený prostor. K ohřevu vzduchu je použito elektrického ohřívače.

Zdroj tepla a chladu
Vzhledem k vysoké energetické náročnosti provozu zimních stadionů je nutné při návrhu zdrojů tepla a chladu důsledně využívat odpadní teplo vznikající při provozu chladicích zařízení. Standardní je využití odpadního tepla v zařízení chlazení ledové plochy; pro tyto účely je technologie chlazení vybavena zařízením umožňujícím ohřev vody pro zařízení na úpravu ledu (rolba), vyhřívání sněžné jámy (tání ledové tříště sbírané při úpravě ledu) nebo pro vyhřívání podloží (ochrana před jeho promrznutím odvodem tepla do ledové plochy).

Vytápění objektu je zajištěno zčásti jako teplovzdušné pomocí vzduchotechniky (hala), zčásti pomocí teplovodních otopných těles. V souladu s architektonickým řešením objektu byly navrženy žebrované radiátory.

V procesu přípravy projektové dokumentace byla zpracována technicko-ekonomická studie osazení tepelného čerpadla, pomocí kterého by bylo využito nízkopotenciální odpadní teplo. Toto teplo je dostupné jednak jako přebytek tepla nevyužitého v technologii chlazení ledových ploch, jednak jako teplo vznikající při chlazení kondenzátorů chladicích strojů používaných pro přípravu chladicí vody pro vzduchotechnické jednotky. Toto teplo je většinou odváděno pomocí chladicí věže do okolního prostředí a jeho energetický potenciál je tedy nevyužitý.

Veškeré takto vzniklé teplo je v objektu zimního stadionu v Chomutově zachyceno ve formě vody o teplotě 32 °C v akumulační nádrži o objemu 40 m³, která je společná pro oba chladicí systémy. Odtud je teplo pomocí tepelného čerpadla o výkonu 740 kW převáděno na vyšší energetickou hladinu a využíva se k vytápění a ohřevu vody. Je použito tepelné čerpadlo typu RTWD, které dosahuje při teplotě výstupní vody 60 °C topného faktoru 4,4.

Při návrhu TZB zařízení byl kladen velký důraz na využití odpadního tepla – kromě tepla z chlazení ledové plochy a z chlazení objektu je využíváno i odpadní teplo z chlazení technologických místností (trafostanice, strojovny, serverovny).

V případě přebytků tepla je možné toto teplo využít v sousedním objektu letního stadionu, případně v dalších objektech. Teprve když teplo nelze nijak využít, je odváděno pomocí chladicí věže do okolního prostředí.
Zdrojem chladicí vody pro vzduchotechnické jednotky a lokální cirkulační chladicí jednotky jsou dvě chladicí jednotky se šroubovými kompresory, každá o výkonu 500 kW.

Záložním zdrojem tepla pro vytápění je výměníková stanice horká voda/voda o výkonu 1 970 kW.

Zkušenosti z provozu
Instalace tepelného čerpadla je vzhledem k velké potřebě současného chlazení a vytápění, resp. ohřevu vody při provozu zimních stadiónů ekonomicky výhodná. To potvrzují i provozní zkušenosti z této topné sezony, ve které byla výměníková stanice využita minimálně, protože zimní stadion v Chomutově je díky instalovaným technologiím v dodávce tepla v podstatě nezávislý.

Ing. Petr Šafář
Foto: autor

Autor působí ve společnosti SYB, s. r. o.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.