Производство и применение искусственного льда
Технология производства искусственного льда
По составу исходного сырья искусственный водный лёд разделяют на лёд из пресной воды (сырой, кипяченой, дистиллированной), лёд из морской воды и рассолов, лёд из воды с антисептиками и антибиотиками.
В технологии изготовления искусственного льда из пресной воды предъявляются специальные, в частности гигиенические (санитарные), требования к сырью (вода), продукту (лед), а также к оборудованию и процессу производства.
Лёд из питьевой водопроводной воды изготовляют матовым с плотностью 890-900 кг/м 3 и прозрачным с 910-917 кг/м 3 при температурах от -8 до -25° С (иногда для чешуйчатого льда). Матовый непрозрачный лед имеет белый цвет в основном благодаря наличию в нем пузырьков воздуха и солей; последние иногда требуется удалять. Известно, что в 1 см 3 льда, полученного при скорости кристаллизации 0,5 мм/мин, содержится примерно 6 пузырьков воздуха, а при скорости 5 мм/мин число их достигает 300. Прозрачный лед в толстом слое имеет голубовато-зеленый оттенок, он мало смерзается и не дает осадка при растаивании.
Деаэрированная вода при нормальном давлении самонасыщается воздухом, но в отличие от него содержит на 1 часть кислорода не 3,75, а около 2 частей азота (при 10° С в 1 л воды содержится 7,87 см 3 кислорода и 15,47 см 3 азота). Обогащение воды кислородом имеет место при таянии льда.
Требования, предъявляемые к источникам воды для хозяйственно-бытовых целей, в общем виде регламентирует ГОСТ 2761-57 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения». Нормы качества водопроводной воды определяет ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая».
ГОСТы предусматривают, что общее число бактерий в воде не должно превышать 100 при посеве в, 1 мл, количество кишечных палочек — не более 3 в 1 л воды. Допустимый сухой остаток — до 1 г/л. Общая жесткость воды — не более 7 мг-экв/л, а мутность по содержанию взвешенных частиц — не свыше 1,5 мг/л. Вода не должна содержать железа более 0,3 мг/л; допустимая концентрация водородных ионов в пределах 6,5-9,5.
Стандарты распространяются на воду, используемую и для технических целей, но не относятся к воде, забираемой из местных водоисточников, иногда используемых в производстве технического льда.
Если лед предназначается для употребления с напитками или для непосредственного охлаждения пищевых продуктов, не подлежащих горячей кулинарной обработке, то он должен быть пищевым. При его изготовлении и сбыте необходимо соблюдать санитарно-гигиенические правила, принятые для продуктов, непосредственно употребляемых в пищу. Вода, полученная при растаивании пищевого льда, должна быть питьевой. При производстве непищевого, технического льда, особенно если он продается на сторону, также соблюдаются основные санитарные условия.
Получать прозрачный лед можно в тех же льдоформах что и матовый лед. Если, например, в случае замораживания при -8° С московской водопроводной воды в льдоформах на 25 и 50 кг ее перемешивать, подавая 8 и 12 л/мин воздуха при давлении 0,015 МПа, то выделяющийся из воды воздух не успевает вмерзать в лед, а соли в основном концентрируются в 4-литровой незамерзшей сердцевине прозрачных льдоблоков, откуда их легко удалить, и лед получается прозрачным. Барботаж воды также ускоряет ее охлаждение.
Для получения из городской водопроводной воды (содержание солей 100-150 мг/л) прозрачного льда в оросительных льдогенераторах без льдоформ, но с насосной циркуляцией воды и с удалением маточного раствора требуемая кратность циркуляции воды 30-40 при температуре намораживания не ниже -15° С. Из водопроводной воды с содержанием солей 60 мг/л, железа 0,7 мг/л и окисляемостью 8 мг/л (по кислороду) до обработки квасцами и с содержанием железа 0,12 мг/л и окисляемостью 2,7 мг/л после такой обработки получался при -10° С качественный лед в 136-килограммовых льдоформах в случае подачи 5-6 л/мин воздуха с давлением 0,1 МПа.
Предельно допустимое содержание примесей в воде для прозрачного льда, получаемого при температуре около -10° С:
Максимально допустимое содержание в воде
Общее содержание солей, мг/л
Сульфатов + 0,75 хлоридов + 1,25 углекислого натрия, мг/л
Источник
Подготовка льда — отдельный вид искусства: заливают 7 дней, красят под требования вещателей, важнейшая роль у бетонной плиты
Хоккей с каждым годом меняется: площадки становятся меньше, игра быстрее, спортсмены атлетичнее. В связи с этим повышаются и требования к качеству площадки. Даже в 2020-м нам регулярно приходится слышать жалобы игроков на плохой лед. Трудно понять — о чем идет речь, ведь по телекартинке он весь одинаковый.
В нашем сознании процесс заливки льда ассоциируется с добрым сотрудником ЖЭКа, который холодной ночью затаскивает пожарный гидрант на дворовую коробку и открывает горячую воду, которая кристаллизуется под воздействием отрицательных температур. Но это не имеет никакого отношения к тому, как готовят или «варят» ледовую поверхность в профессиональных дворцах.
Там все начинается с высокотехнологичного базового уровня, а именно — с бетонной плиты, которая представляет из себя многослойный пирог с системой подогрева грунта, несколькими уровнями теплоизоляции и верхним слоем, прошитым трассами с хладагентом, с помощью которого ведется регулирование ее температуры. Все основание напичкано различными датчиками, которое позволяет в круглосуточном режиме отслеживать его состояние.
Температура плиты — важнейший аспект. С ее помощью можно менять свойства льда. Для разных видов спорта существуют свои требования. Хоккеисты любят лед пожестче, фигуристы — помягче, чтобы было проще отталкиваться и выезжать с прыжков.
Самое важное перед заливкой льда — правильно подготовить помещение. Огромное количество специальных установок на арене работает на создание и поддержание нужного микроклимата. На начальном этапе бетонная плита тщательно отмывается и охлаждается до -4 градусов. Температура плиты имеет критически важное значение. Достаточно опустить ее на полградуса ниже установленных требований, вода схватится быстрее, но лед получится ломким и хрупким. Важно придерживаться всех стандартов.
После правильного охлаждения плита готова к нанесению основы — тончайшего слоя воды, порядка двух-трех миллиметров. Чаще всего это делается при помощи специального оборудования — рамки, которая равномерно распыляет воду по поверхности. При этом к качеству жидкости предъявляются особые требования. Из воды, которая течет в обычном городском водопроводе, никогда не получится хороший лед, соответствующий всем стандартам. Поэтому перед нанесением она проходит несколько стадий очистки при помощи оборудования, которое, как правило, всегда установлено на больших ледовых аренах.
Процесс заливки первого слоя льда занимает порядка шести-семи часов. В этом процессе принимают участие несколько человек — один несет рамку, распыляющую воду, другие держат шланг, по которому она поступает. Каждый из них в таком случае надевает на обувь антислайдеры, которые позволяют не скользить и не пачкать первоначальный слой ледового покрытия. Главное в этом процессе — равномерное нанесение воды. Любая ошибка может сказаться на конечном результате. Основа должна быть максимально ровной и глянцевой.
На следующем этапе первоначальный слой льда красят специальной белой краской на меловой основе. Это делается для того, чтобы хоккеисты и зрители лучше видели шайбу.
Белый — самый сложный цвет, у него невероятное количество оттенков. Поэтому на топовых ледовых аренах его подбирают с учетом освещения, а также требований каналов-вещателей и даже фотографов.
Как и первоначальный слой льда, краска наносится с помощью специальных рамок-распылителей. Технологии нанесения отработаны годами. Специально обученные люди ходят по заранее продуманным траекториям, чтобы краска наносилась равномерно. При этом сохнет она практически моментально. После окончания покраски поверхность покрывается мелкодисперсным раствором воды для закрепления и выравнивания.
На следующем этапе работники арены приступают к разметке. Есть несколько способов ее нанесения: окрашивание или укладка специализированной ткани.
Параметры разметки прописаны в правилах IIHF и соблюдаются максимально строго. На первоначальном этапе площадку размечают четко по установленным предписаниям. И только потом приступают к раскатыванию ткани. На большинстве ледовых арен используют именно такой способ нанесения. Окрашивание — слишком сложный и трудоемкий процесс.
В процессе укладки разметки, как правило, задействованы четыре-пять человек. Двое раскатывают рулон с разметкой, один поливает ее сверху водой, двое раскатывают валиками, выгоняя воздух, чтобы она ложилась максимально ровно. Цена ошибки в этом процессе велика. Если разметка уйдет в сторону хотя бы на несколько сантиметров, комиссары лиги просто не допустят арену к проведению соревнований.
С красной и синей линиями все более-менее понятно — они прямые. Куда сложнее наносить разметку кругов вбрасывания и вратарской площади. Для этого на всех продвинутых аренах существуют специальные устройства и свои наработанные годами лайфхаки.
На следующем этапе работники приступают к укладке рекламных баннеров и эмблем на основание. Они делаются на перфорированной пластиковой основе для ровной раскладки и последующего вмерзания.
Ну а дальше начинается отработанный процесс наращивания ледовой поверхности с помощью рамок-распылителей и шлангов. Но не таких, как мы привыкли видеть в своих дворах. После укладки рекламы сверху заливается еще около трех сантиметров льда. И на финальном этапе — обновляемый слой, с которым ведется работа на ежедневной основе. Он полируется и обновляется с помощью ледовых комбайнов. Весь процесс заливки льда в топовых дворцах занимает шесть-семь дней.
Обслуживание ледовой поверхности — отдельный процесс, в котором многое зависит от опыта бригады, работающей во дворце. Это только кажется, что быть оператором ледового комбайна легко. На деле же — это процесс, требующий максимального уровня внимательности и аккуратности. Важно поддержание стабильной скорости, следование определенным траекториям, чтобы равномерно снять слой поврежденного льда и залить его 40-50-градусной водой.
От качества работы заливщика в перерыве многое зависит. Плохо залитый лед может стать причиной травм. Поэтому на топовых ледовых аренах чаще всего работают крепкие профессионалы с большим опытом.
Лед обслуживают не только с помощью комбайнов. Некоторые трещины сотрудники арен заливают вручную. После каждого матча ледовая поверхность, как правило, тщательно инспектируется. В некоторых случаях на торможениях и резких виражах коньки хоккеистов могут уходить в глубину льда на восемь миллиметров. Такое не всегда удается исправить заливкой.
Что касается жалоб на лед, то чаще всего их приходится слышать в начале сезона. В сентябре молодая поверхность не набирает нужную плотность, поэтому может казаться вязкой. На мягком льду сложнее отталкиваться, быстрее забиваются мышцы. На большинстве ледовых арен по всему миру существует журнал наблюдений, в котором хоккеисты базирующейся команды пишут свои отзывы о качестве льда. В том числе на их основе строится работа бригады, которая обслуживает поверхность.
Источник
Меньше миллиметра: как заливают искусственный лед
Лед в ЛДС «Сибирь» считается лучшим в России. Эту оценку, поставленную экспертами КХЛ, ранее поддержал и звезда хоккея Александр Овечкин. Корреспонденты Sibnet.ru посмотрели, как работает система генерации искусственного льда, и узнали, почему не каждый водитель может выехать на арену во время матча.
Ледовый дворец спорта «Сибирь» вместимостью 7,4 тысячи зрителей, построили в 1964 году. На тот момент это был один из лучших и современных комплексов страны — подобные холодильные установки стояли только в московских Лужниках.
Сейчас в стране построены объекты и крупнее, но искусственный лед в Новосибирске по-прежнему на высоте.
Намораживают его попеременно две установки. Они находятся на расстоянии от самого дворца в небольшом здании. Раньше они работали на аммиаке, а сейчас на фреоне, рассказывает начальник отдела компрессорного оборудования Сергей Макаренко.
Тайные реагенты
Искусственный лед в «Сибири» — особенный. Он не только прочный, но и эластичный. «У нас такого не может быть, чтобы кусок льда отлетал. А если провести рукой по льду, то она остается сухой», — с гордостью отмечает начальник отдела подготовки льда Леонид Головин.
Для подготовки такого покрытия используют горячую очищенную воду, куда добавляют специальные реагенты — это некий ингредиент российского производства, который сотрудники ЛДС не называют, но отмечают, что он дорогой.
Но цену оправдывает качество, уверяет Головин. Толщина льда составляет всего около пяти сантиметров. И благодаря этому в ЛДС экономят электричество, необходимое для охлаждения.
Горячую воду тоже специально подготавливают. В маленькой комнатке под трибунами стоит очистное оборудование с инфракрасной лампой — система такая же, как для приготовления бутилированной воды. Запас воды хранится в баке на четыре куба.
Каждые три месяца берут пробы на анализ на микроорганизмы, их в воде появиться не должно. Головин вспоминает, что до введения очистки из-за примесей лед мог получиться белым и даже желтым. А это не только некрасиво, но и ухудшало видимость разметки.
«Мы держим температуру воды — 60 градусов. Чем горячее вода, тем прочнее лед. Чем холоднее вода, тем в ней больше кислорода, поэтому лед более вязкий получается. Горячая вода как бы расплавляет слой, который налили. Был, например, в Чехове, там XIX век. Они лед срезают и льют воду, чередуя холодную и горячую. Если нет реагентов, то это для того, чтобы трещин не было», — объясняет специалист.
Периодически весь лед стаивают и «делают» заново. Главное, чтобы было сцепление с бетоном. Головин рассказывает, что первый слой как бы втирают тряпками, затем поверхность прибрызгивают водой, затем включают шланг, причем важно, чтобы он лежал — если лить сверху, то лед будет рыхлым. Только после этого на арену выпускают машины.
«В 2012 году к нам приезжал Овечкин. Сказал — больше всего мне в Новосибирске понравился мороз и очень качественный лед», — вспоминает начальник отдела подготовки льда.
Миллиметровая обрезка
Нагрузка на каток большая: ежедневно с 7.00 и до 24.00 здесь проходят тренировки, а в сезон еще и матчи. Лед правят через каждые час-полтора.
Водитель должен держать правильные обороты на машине — тогда на площадке срезается по 0,5-0,6 миллиметра за раз, и сразу же эти полмиллиметра заливают обратно и разглаживают полотенцем.
Щетка собирает снег вдоль бортов. Специальная деталь — шнек — забирает снег в бункер, потом его сваливают в кювету. Если шнек забивается, то машина останавливается. Поэтому после каждого выхода его нужно промыть.
Размеры верхнего слоя льда просчитаны — его высота над разметкой варьируется от 1,1 до 1,3 сантиметра. Опытные заливщики знают, где надо проехать побыстрее, а где — помедленнее, чтобы выдержать эти нормативы.
«Чем дольше работаешь, тем больше навыков. Отпустил нож, воду включил, потом промывка. Размеры выдерживаем. Если тоньше, то подливаем, едем тише и подливаем», — рассказывает водитель комбайна Анатолий Филимонов.
На игре лед заливают за семь минут, на тренировке — за 10-11. «Перед «Сибирью» дают целый час, чтобы подготовить лед. Выедем — замерим лед — почистим — проедем 15 минут, потом еще раз», — отмечает Филимонов.
«Вот вы спрашиваете, что мы ночью делаем? Обрабатываем борта — есть специальная машинка по типу газонокосилки. Потом надо сдолбить кромку: нужно пройти все арену, а ее окружность почти 1,5 километра, с топориком. Эти работы занимают час-полтора», — говорит мужчина.
Коллектив заливщиков — мужской, здесь говорят — женщины не справились бы с такой тяжелой работой. Чтобы устроиться, нужны права категории В и медицинская справка. Возраст неважен. Например, Филимонов четыре года назад ушел из пожарной охраны на пенсию и теперь управляет комбайном. А один сотрудник закончил заливать лед только в 80 лет.
Начальник отдела подготовки льда отмечает, что не каждый водитель работает на играх. «Это кажется, легко ездить, а выехал, увидел тысячи людей и начинается мандраж, а отсюда — и промахи», — говорит Головин.
Источник
