Prevence kondenzace a úspora energie na ledových arénách: optimalizace odvlhčování

Autor: technické oddělení Mycond

Kondenzace vlhkosti na chladném povrchu ledu je kritickým inženýrským problémem pro všechna kluziště. Když se chladný povrch ledu s teplotou od -3°C do -7°C dostává do kontaktu se vzduchem v hale o teplotě +10°C až +15°C, dochází ke kondenzaci, která vede k řadě negativních důsledků. Patří mezi ně vznik mlhy nad ledem, zhoršená viditelnost, zvýšené zatížení chladicí soustavy, koroze kovových konstrukcí a zhoršení kvality ledové plochy.

Typická projekční chyba spočívá v nesprávném odhadu vlhkostní bilance, kdy inženýři počítají pouze s větráním, aniž by vzali v úvahu, že při vysoké vlhkosti venkovního vzduchu samotné zvýšení přívodu situaci zhoršuje. Podívejme se, jak k řešení problému správně přistupovat.

Fyzika kondenzace na ledových arénách: psychrometrické podmínky

Hmotnostní přenos vlhkosti k chladnému povrchu ledu probíhá difuzí a konvekcí. Psychrometrická analýza ukazuje, že pokud má vzduch teplotu +12°C a relativní vlhkost 60 %, je teplota rosného bodu přibližně +4°C. Protože je tato teplota výrazně vyšší než teplota ledu (-5°C), je kondenzace nevyhnutelná.

Mechanismus kondenzace zahrnuje dvě fáze uvolňování energie: nejprve vodní pára kondenzuje na povrchu ledu a odevzdává teplo kondenzace (asi 2500 kJ/kg), poté kondenzát zmrzne a odevzdá teplo krystalizace (335 kJ/kg). Součet tepla (přibližně 2835 kJ/kg vlhkosti) vytváří dodatečné zatížení chladicí soustavy, která již tak pracuje na udržení teploty ledu.

Vizuálně se tento proces projevuje jako mlha, která vzniká, když se vzduch nad ledem ochladí pod rosný bod. Vlhkost kondenzuje do drobných kapének, jež zůstávají ve vznosu. Čím vyšší relativní vlhkost, tím intenzivnější mlha.

Pro kvantitativní odhad: při vlhkostním obsahu vzduchu v hale 6 g/kg a teplotě +12°C je rosný bod přibližně +4°C. Rozdíl oproti teplotě ledu (-5°C) činí 9°C, což vede k intenzivní kondenzaci. Při vlhkostním obsahu 4 g/kg klesá rosný bod na -2°C, rozdíl je pouze 3°C a kondenzace je minimální.

Kromě mlhy způsobuje kondenzace korozi kovových konstrukcí arény a výrazně zhoršuje kvalitu ledové plochy tvorbou nerovností ze zamrzajícího kondenzátu.

Zdroje přísunu vlhkosti na ledovou arénu: kvantitativní analýza

Pro efektivní řízení vlhkosti je nutné znát všechna její zdrojová místa. Podívejme se na ně podrobně.

Vypařování vlhkosti od diváků je významným faktorem. Dospělý divák v klidu uvolňuje přibližně 50 g/hod vlhkosti dýcháním a pokožkou. Pro arénu s 1000 diváky je to zhruba 50 kg/hod. Při trvání akce 2–3 hodiny může celkový přísun dosáhnout 100–150 kg. Je třeba poznamenat, že tyto hodnoty jsou orientační pro projekční výpočty.

Stroj na úpravu ledu (rolba) je dalším důležitým zdrojem vlhkosti. K zalévání a broušení ledu se používá horká voda o teplotě zhruba +60°C. Při rozlévání této vody na chladný povrch ledu se část intenzivně odpařuje. Odhadem se při zalití 300 litrů vody může odpařit 5–10 % objemu, což představuje 15–30 kg na jednu operaci. Protože rolba vyjíždí 2–3× denně, přidává to denně 30–90 kg vlhkosti.

Infiltrace venkovního vzduchu probíhá přes brány pro vjezd rolby a výstup sportovců, které se periodicky otevírají. Při otevření vrat o ploše 12 m² na 2–3 minuty v zimních podmínkách (teplota -5°C, relativní vlhkost 80 %, vlhkostní obsah asi 2 g/kg) proniká chladný vzduch s nízkým absolutním obsahem vlhkosti. V létě však (teplota +25°C, relativní vlhkost 70 %, vlhkostní obsah asi 14 g/kg) každé otevření vrat přinese 30–50 m³ vlhkého vzduchu, což odpovídá 0,4–0,7 kg vlhkosti. Tyto hodnoty závisejí na konkrétních klimatických podmínkách.

Pomocné prostory, zejména šatny se sprchami, uvolňují intenzivní vlhkost. Jedna sprcha uvolní až 200 g/min vlhkosti a pokud je větrání nedostatečné, tato vlhkost se tlačí do arény. Při 20 hráčích za 15 minut může vzniknout až 60 kg vlhkosti.

Metodika výpočtu celkových zdrojů vlhkosti předpokládá sečtení všech zdrojů: diváci + rolba + infiltrace + sprchy. Pro typickou arénu pro 1000 diváků při plné obsazenosti během hokejového zápasu je to orientačně: 50 kg/hod (diváci) + 10 kg/hod (stroj, průměrováno) + 5 kg/hod (infiltrace) + 15 kg/hod (sprchy, průměrováno) = 80 kg/hod. Jde o orientační hodnotu, kterou je třeba upřesnit pro každý projekt.

Psychrometrická bilance: určení cílového vlhkostního obsahu vzduchu

Cílový vlhkostní obsah vzduchu se určuje z podmínky: teplota rosného bodu vzduchu musí být nižší než teplota povrchu ledu minimálně o 2–3°C, aby se spolehlivě předešlo kondenzaci.

Algoritmus určení cílového vlhkostního obsahu zahrnuje následující kroky:

1. Stanovit teplotu povrchu ledu (typicky od -3°C do -7°C v závislosti na disciplíně: hokej — kolem -5°C, rychlobruslení — až -7°C, krasobruslení — kolem -4°C).
2. Stanovit bezpečnostní rezervu: teplota rosného bodu musí být o 2–3°C nižší než teplota ledu. Pokud je teplota ledu -5°C, cílová teplota rosného bodu je mezi -7°C a -8°C.
3. Podle psychrometrického diagramu pro teplotu vzduchu v hale (například +12°C) a rosný bod (-8°C) určit cílový vlhkostní obsah — přibližně 3,5 g/kg.
4. Porovnat se stávajícím vlhkostním obsahem. Pokud je aktuální 6 g/kg, je třeba odebrat 2–2,5 g vlhkosti z každého kilogramu vzduchu v hale.

Pro udržení vlhkostní bilance musí být odstraňování vlhkosti větší nebo rovné jejímu přísunu. Odstraňování vlhkosti se rovná výkonu odvlhčovače plus odvod vlhkosti odtahovým větráním.

Role větrání v bilanci vlhkosti závisí na vlhkostním obsahu venkovního vzduchu. Pokud má venkovní vzduch nižší vlhkostní obsah než vnitřní, přívodní větrání pomáhá vlhkost odstraňovat. Například v zimě venkovní vzduch (-10°C, relativní vlhkost 80 %, vlhkostní obsah asi 1,5 g/kg) a vnitřní vzduch (+12°C, vlhkostní obsah 6 g/kg) — každý m³/h přívodu odnáší (6 - 1,5) × 1,2 / 1000 = 0,0054 kg/h vlhkosti.

V létě má však venkovní vzduch (+25°C, relativní vlhkost 70 %, vlhkostní obsah 14 g/kg) výrazně vyšší vlhkostní obsah než vnitřní. V takovém případě zvýšení přívodu situaci zhoršuje, neboť vlhkost přidává místo aby ji odebíralo. Zde je nutná recirkulace vzduchu přes odvlhčovač.

Metodika výpočtu potřebného výkonu odvlhčovače

Určení deficitu odstraňování vlhkosti je prvním krokem při výpočtu požadovaného výkonu odvlhčovače. Pokud celkové zdroje vlhkosti činí 80 kg/hod a větrání odnáší 20 kg/hod za zimních podmínek s nízkou venkovní vlhkostí, deficit je 60 kg/hod. Tento deficit musí pokrýt odvlhčovač.

Druhým krokem je zohlednění provozního režimu. Pokud odvlhčovač běží nepřetržitě, požadovaný výkon se rovná deficitu. Pokud pracuje pouze během akcí (například 8 hodin denně) a zdroje vlhkosti se soustřeďují do této doby, musí být výkon roven deficitu v těchto hodinách.

Pokud se vlhkost během dne kumuluje (rolba, infiltrace) a odvlhčovač má omezený provoz, je nutné zvýšit výkon nebo dobu chodu. Například pokud denní přísun vlhkosti činí 500 kg/den a odvlhčovač běží 16 hodin, je nutný výkon minimálně 500 ÷ 16 = 31 kg/hod.

Rezervace výkonu je důležitá. Odvlhčovač by neměl pracovat na hranici možností. Typická rezerva činí 20–30 % vypočteného výkonu pro kompenzaci nepředvídaných zátěží (masové akce s více diváky, vlhké letní dny s vysokou infiltrací). Pokud je vypočtený výkon 60 kg/hod, doporučený instalovaný výkon: 60 × 1,25 = 75 kg/hod.

Pro velké arény je vhodné použít několik odvlhčovačů místo jednoho výkonného. Zlepší se tak rovnoměrnost distribuce vzduchu, zajistí se redundance při poruše jednoho zařízení a možnost stupňovité regulace výkonu podle zatížení haly.

Podívejme se na podrobný číselný příklad. Aréna s plochou ledu 2000 m², objemem haly 15000 m³, pro 1000 diváků. Souhrnné zdroje vlhkosti během akce — 80 kg/hod. Zimní větrání odnáší 20 kg/hod. Deficit — 60 kg/hod. Akce trvá 3 hodiny, odvlhčovač běží 12 hodin denně (před, během a po akci).

Denní přísun vlhkosti: 80 × 3 (během akce) + 15 × 21 (rolba a infiltrace v jiném čase) = 555 kg/den. Požadovaný výkon: 555 ÷ 12 = 46 kg/hod. S rezervou 25 %: 46 × 1,25 = 58 kg/hod. Doporučuje se instalovat 2 odvlhčovače po 30 kg/hod nebo 3 po 20 kg/hod pro flexibilní regulaci a redundanci.

Interakce systémů větrání, vytápění a odvlhčování

Větrání a odvlhčování nejsou alternativní, ale vzájemně se doplňující systémy. Větrání zajišťuje hygienickou dávku čerstvého vzduchu pro diváky (zhruba 20–30 m³/h na osobu) a odvlhčování kontroluje vlhkost.

Algoritmus interakce lze popsat následovně:

• Pokud je vlhkostní obsah venkovního vzduchu nižší než cílový vnitřní, zvýšení přívodu pomáhá vlhkost odebírat. Lze maximalizovat přívod na hygienické normy nebo i mírně nad ně.
• Pokud je vlhkostní obsah venkovního vzduchu blízký vnitřnímu nebo vyšší, přívod se omezuje na hygienické minimum. Hlavní odstraňování vlhkosti zajišťuje odvlhčovač v režimu recirkulace.
• Pokud má venkovní vzduch velmi vysoký vlhkostní obsah (vlhké letní dny), je vhodné přívod minimalizovat na hygienické minimum a zvýšit výkon odvlhčovače nebo dobu jeho chodu.

Odvlhčovač se obvykle instaluje v režimu recirkulace — odebírá vzduch z horní zóny haly, kde je teplejší a vlhčí vlivem výstupu od diváků a odpařování z ledu, vysušuje jej, ohřívá díky teplu uvolněnému při kondenzaci a vrací do haly. Typická násobnost recirkulace přes odvlhčovač činí 1–2 objemy haly za hodinu pro efektivní promíchání a vysoušení.

Kondenzační odvlhčovač vyzařuje teplo kondenzace vlhkosti (asi 2500 kJ/kg odebrané vlhkosti) plus teplo od kompresoru. Pokud odvlhčovač odebírá 60 kg/hod vlhkosti, tepelný výkon činí: 60 × 2500 / 3600 ≈ 42 kW. Toto teplo přechází do haly a může zvyšovat teplotu vzduchu. Pokud teplota haly nemá přesáhnout +15°C, je nutné koordinovat provoz odvlhčovače se systémem vytápění nebo chlazení — snížit vytápění nebo zvýšit chladicí výkon pro kompenzaci tepla od odvlhčovače.

Pro určení optimálního poměru větrání a odvlhčování se doporučuje pro každý měsíc roku (podle klimatických dat regionu) spočítat průměrný vlhkostní obsah venkovního vzduchu a sestavit graf poměru odstraňování vlhkosti větráním k celkovému odstraňování. V zimních měsících může tento podíl činit 30–50 % (větrání významně pomáhá), v létě 0–10 % (větrání téměř nepomáhá).

Energetická efektivita prevence kondenzace: úspora chladicího výkonu

Když vlhkost kondenzuje na povrchu ledu, odevzdává teplo kondenzace (2500 kJ/kg) a poté kondenzát zmrzne, čímž odevzdá teplo krystalizace (335 kJ/kg). Součet tepla (2835 kJ/kg vlhkosti) zatěžuje chladicí soustavu. Toto teplo musí chladicí zařízení odvést, aby udrželo teplotu ledu.

Pokud do arény přichází 80 kg/hod vlhkosti a vše kondenzuje na ledu, dodatečné tepelné zatížení je: 80 × 2835 / 3600 = 63 kW. Pro chladicí systém s koeficientem účinnosti kolem 2,7 (typické pro ledové arény) to znamená dodatečnou spotřebu elektřiny: 63 / 2,7 ≈ 23 kW. Za 10 hodin provozu denně je to 230 kWh denně, tedy asi 7000 kWh měsíčně.

Pokud se nainstaluje odvlhčovač, který odebere 60 kg/hod vlhkosti dříve, než dopadne na led, zbývá pouze 20 kg/hod ke kondenzaci. Dodatečné zatížení chladicí soustavy klesne na 20 × 2835 / 3600 = 16 kW, spotřeba elektřiny — 6 kW. Úspora činí 23 - 6 = 17 kW, neboli 170 kWh denně.

Kondenzační odvlhčovač spotřebovává elektřinu pro kompresor. Měrná spotřeba typického kondenzačního odvlhčovače je asi 0,6–0,8 kW na 1 kg/hod výkonu. Pro 60 kg/hod je spotřeba zhruba 40 kW. Úspora na chladicí soustavě — 17 kW. Na první pohled je energetická bilance negativní.

Je však nutné zohlednit, že teplo z odvlhčovače (asi 42 kW při 60 kg/hod) částečně kompenzuje potřebu vytápění haly nebo snižuje zátěž topného systému. Pokud je třeba udržovat halu na +12°C a venku je -10°C, teplo z odvlhčovače snižuje potřebu dodatečného vytápění.

Celková úspora se skládá ze tří složek:

1. Snížení spotřeby elektřiny chladicí soustavou
2. Snížení potřeby vytápění haly (teplo z odvlhčovače)
3. Snížení tepelných ztrát přes obálku budovy (při snížení relativní vlhkosti vzduchu klesá tepelný tok konstrukcemi díky menší kondenzaci v jejich tloušťce)

Detailní energetická bilance musí zohlednit všechny tři složky a provádí se pro konkrétní projekt. Orientačně může celková úspora činit 20–40 % spotřeby odvlhčovače v závislosti na klimatu a provozním režimu.

Další přínosy zahrnují: prevenci koroze kovových konstrukcí, zvýšení kvality ledové plochy (absence nerovností ze zamrzajícího kondenzátu), zlepšení viditelnosti pro sportovce a diváky (absence mlhy).

Typické projekční chyby při návrhu systémů řízení vlhkosti

Při návrhu systémů řízení vlhkosti pro ledové arény se často dělají chyby, které mohou vést k vážným problémům při provozu. Podívejme se na ty nejčastější.

1. Podcenění zdrojů vlhkosti od diváků během masových akcí - projektanti často počítají zdroje vlhkosti na základě průměrné obsazenosti (50–60 %) a nezohledňují špičková zatížení při plné obsazenosti během finálových zápasů nebo populárních akcí. Následek: odvlhčovač nezvládá špičkové zatížení, vzniká mlha, zhoršuje se viditelnost.
2. Ignorování infiltrace přes brány v létě - projektanti počítají vlhkostní bilanci pro zimní podmínky, kdy je venkovní vzduch suchý, a neověřují letní podmínky s vysokým vlhkostním obsahem venkovního vzduchu. Následek: v létě při otevření bran proniká velké množství vlhkého vzduchu, odvlhčovač jej nestíhá zpracovat.
3. Nedostatečná koordinace mezi větráním a odvlhčováním - systémy větrání a odvlhčování jsou navrženy různými dodavateli nebo v jiném čase bez vzájemného sladění. Větrání běží celoročně na maximální přívod, v létě přivádí vlhký venkovní vzduch, čímž zvyšuje zátěž odvlhčovače nebo znemožňuje udržet vlhkost. Následek: neefektivní provoz obou systémů, vysoká spotřeba energie, nedostatečné vysoušení.
4. Absence automatického řízení vlhkosti a integrace systémů - odvlhčovač a větrání se ovládají ručně nebo samostatnými časovači bez zpětné vazby ze snímačů vlhkosti. Následek: neoptimální režim, plýtvání energií nebo nedostatečné vysoušení při změně podmínek.
5. Nedostatečná rezerva výkonu odvlhčovače - odvlhčovač je vybrán přesně na vypočtený výkon bez rezervy. Při zvýšení obsazenosti haly nebo nepříznivých povětrnostních podmínkách pracuje na hraně možností a nezvládá. Následek: periodický vznik mlhy a kondenzace.
6. Nesprávné umístění odběru a výfuku vzduchu odvlhčovače - odběr vzduchu je v dolní zóně haly u ledu, kde je vzduch chladný a má nižší vlhkostní obsah, výfuk ve stejné zóně. Následek: krátké oběhy, odvlhčovač zpracovává vzduch z přízemní hraniční vrstvy, který je už chladný a suchý, aniž by ovlivnil teplý vlhký vzduch v horní zóně.
7. Ignorování zdrojů vlhkosti od rolby - projektanti neberou v potaz intenzivní odpařování horké vody při zalévání ledu, považují je za nevýznamné nebo nahodilé. Následek: po práci rolby prudce vzroste vlhkost vzduchu, vzniká mlha, která přetrvává 30–60 minut do postupného vysušení.

Limity použití standardních přístupů: kdy je nutná korekce metodiky

Standardní metodiky výpočtu a návrhu systémů odvlhčování mají své limity. V určitých situacích je třeba přístup korigovat.

Velmi nízké teploty ledu. Pro rychlobruslení může teplota ledu klesat až na -10°C a níže pro dosažení maximální tvrdosti povrchu. Při takové teplotě roste rozdíl mezi teplotou ledu a rosným bodem vzduchu a intenzita kondenzace se zvyšuje. Standardní metodika může podcenit potřebný výkon odvlhčovače. Korekce: zvýšit vypočtený výkon o 30–50 % nebo snížit cílový vlhkostní obsah vzduchu na 2,5–3 g/kg místo typických 3,5–4 g/kg.

Arény s otevřenými střešními konstrukcemi nebo s velkou plochou zasklení. Staré nebo netypické budovy mohou mít velké plochy chladných povrchů mimo led, na nichž také kondenzuje vlhkost (nezateplená střecha, velká okna v chladném období). Standardní metodika zohledňuje pouze kondenzaci na ledu. Korekce: spočítat dodatečnou kondenzaci na jiných chladných površích podobnou metodikou a přičíst ji do celkové bilance vlhkosti.

Multifunkční haly s transformací. Pokud se hala využívá jako ledová aréna i jako koncertní nebo sportovní hala (led je zakryt podlahou), režim vlhkosti se výrazně mění. Bez ledu není chladný povrch a potřeba odvlhčování klesá nebo mizí. Standardní odvlhčovač s konstantním výkonem je neefektivní. Korekce: předpokládat stupňovitou nebo plynulou regulaci výkonu a možnost úplného vypnutí odvlhčovače v režimu bez ledu.

Staré budovy s velkou vzduchopropustností. Staré objekty mohou mít vysokou infiltraci skrz netěsnosti v obálce, stará okna a dveře. Vypočtený přísun vlhkosti infiltrací může být výrazně podhodnocen. Korekce: provést průzkum vzduchopropustnosti budovy a upravit výpočet infiltrace. Možná je vhodnější nejprve zlepšit těsnost budovy a teprve poté volit odvlhčovač.

Oblasti s extrémně vlhkým klimatem. V tropických či subtropických regionech může mít venkovní vzduch v létě vlhkostní obsah 18–22 g/kg. I malá infiltrace nebo přívod přinášejí obrovské množství vlhkosti. Větrání vůbec nepomáhá vlhkost odebírat, nutná je plná recirkulace přes odvlhčovač. Standardní metodika může podcenit rozsah problému. Korekce: minimalizovat přívod venkovního vzduchu na absolutní hygienické minimum, zajistit dodatečný výkon odvlhčovače, zvážit použití adsorpčních odvlhčovačů (jsou účinnější při vysokých teplotách venkovního vzduchu).

Normativní omezení na vlhkost vzduchu. Některé regiony nebo normy mohou stanovovat minimální relativní vlhkost vzduchu pro komfort diváků, například ne nižší než 30–35 %. Při teplotě vzduchu v hale +12°C a relativní vlhkosti 30 % je vlhkostní obsah asi 2,5 g/kg, teplota rosného bodu kolem -10°C. Pokud je teplota ledu -5°C, bezpečnostní rezerva 5°C je dostatečná. Pokud však norma vyžaduje 40 % relativní vlhkosti, vlhkostní obsah stoupá na 3,5 g/kg, rosný bod -4°C, rezerva jen 1°C, kondenzace je možná. Korekce: dohodnout s normativními požadavky možnost snížení relativní vlhkosti pro ledové arény nebo zvýšit teplotu vzduchu v hale pro zvýšení rezervy.

Často kladené otázky (FAQ)

Lze nahradit odvlhčovač zvýšením výkonu větrání?

Záleží na vlhkostním obsahu venkovního vzduchu. Pokud má venkovní vzduch nižší vlhkostní obsah než cílový vnitřní (typicky v zimě venku 1–2 g/kg, uvnitř cílově 3,5–4 g/kg), zvýšení přívodu pomáhá vlhkost odebírat.

Požadované průtoky však mohou být velmi velké. Číselný příklad: je třeba odebrat 60 kg/hod vlhkosti. Pokud má venkovní vzduch vlhkostní obsah 1,5 g/kg a vnitřní 6 g/kg, rozdíl je 4,5 g/kg. Pro odebrání 60 kg/hod je zapotřebí přívod 60 / (4,5 / 1000) / 1,2 = 11111 m³/h. Pro halu o objemu 15000 m³ je to výměna 11111 / 15000 = 0,74 za hodinu — poměrně hodně. Tak velký přívod je třeba ohřívat z -10°C na +12°C, což vyžaduje tepelný výkon asi 82 kW. To je nákladné.

V létě, kdy je vlhkostní obsah venkovního vzduchu vyšší než vnitřní, zvýšení přívodu situaci naopak zhoršuje. Proto je odvlhčovač nezbytným prvkem.

Jaká je optimální relativní vlhkost vzduchu na ledové aréně?

Otázka není formulována správně. Optimální není relativní vlhkost, ale vlhkostní obsah. Relativní vlhkost závisí na teplotě vzduchu a jednoznačně nekontroluje kondenzaci.

Pro prevenci kondenzace je kritériem teplota rosného bodu. Algoritmus určení optimálního vlhkostního obsahu: teplota ledu (například -5°C) → teplota rosného bodu musí být nižší minimálně o 2–3°C (od -7°C do -8°C) → teplota vzduchu v hale (například +12°C) → podle psychrometrického diagramu pro +12°C a rosný bod -8°C vychází vlhkostní obsah asi 3,5 g/kg → relativní vlhkost je při tom zhruba 33 %.

Pokud se teplota haly změní na +15°C při stejném vlhkostním obsahu 3,5 g/kg, relativní vlhkost klesne zhruba na 28 %, ale teplota rosného bodu zůstane -8°C, a podmínka prevence kondenzace se splní. Proto je optimálním parametrem vlhkostní obsah 3–4 g/kg, nikoli relativní vlhkost.

Kolik času je potřeba k vysušení haly po masové akci?

Záleží na nahromaděném přebytku vlhkosti, výkonu odvlhčovače a objemu haly. Metoda odhadu: spočítat přebytek vlhkostního obsahu a objem vzduchu, který je třeba zpracovat.

Číselný příklad: objem haly — 15000 m³, hustota vzduchu — 1,2 kg/m³, hmotnost vzduchu — 18000 kg. Po akci vzrostl vlhkostní obsah z cílových 3,5 g/kg na 6 g/kg, přebytek — 2,5 g/kg. Přebytečná hmotnost vlhkosti ve vzduchu haly: 18000 × 2,5 / 1000 = 45 kg.

Pokud má odvlhčovač výkon 60 kg/hod a pracuje výhradně na snížení vlhkosti (bez nových zdrojů), doba vysoušení bude: 45 / 60 = 0,75 hodiny, tedy 45 minut.

Ve skutečnosti však odvlhčovač nezpracuje celý objem haly na jeden průchod, ale pracuje v recirkulaci. Účinnost závisí na míře promíchání vzduchu. Pokud násobnost recirkulace přes odvlhčovač činí 1 objem haly za hodinu, může být pro efektivní promíchání a vysoušení potřeba 1,5–2 hodiny.

Ovlivňuje typ ledu (hokej, krasobruslení, curling) volbu odvlhčovače?

Ano, ale zprostředkovaně — přes teplotu ledu. Hokej vyžaduje tvrdý led o teplotě kolem -5°C, krasobruslení měkčí led kolem -3...-4°C pro lepší kontakt s hranami, curling velmi specifický „hrbolatý“ led o teplotě kolem -5...-7°C.

Nižší teplota ledu znamená větší rozdíl k rosnému bodu, intenzivnější kondenzaci a nutnost nižšího cílového vlhkostního obsahu vzduchu. Pro curling při teplotě ledu -6°C má být cílový rosný bod kolem -9°C, což odpovídá vlhkostnímu obsahu asi 3 g/kg při teplotě haly +12°C. Pro krasobruslení při teplotě ledu -3°C je cílový rosný bod -6°C, vlhkostní obsah asi 4 g/kg.

Pro curling je tedy nutný vyšší výkon odvlhčovače nebo nižší zdroje vlhkosti než pro krasobruslení, za jinak stejných podmínek.

Jak určit optimální umístění odvlhčovače a odběrů/výfuků vzduchu v hale?

Optimální schéma rozmístění má zajistit co nejefektivnější odstraňování vlhkosti z celého objemu haly. Základní principy:

1. Odběr vzduchu je třeba realizovat z horní zóny haly, kde se koncentruje nejteplejší a nejvlhčí vzduch. Obvykle ve výšce 2/3 haly a výše.
2. Výfuk vysušeného vzduchu je lepší organizovat do horní nebo střední zóny haly, s nasměrováním proudu tak, aby zajišťoval cirkulaci bez „krátkého spojení“ se zónou odběru.
3. Při velké ploše ledu (nad 1800 m²) je vhodné použít několik odvlhčovačů nebo centrální odvlhčovač s rozvětveným potrubím pro rovnoměrnou distribuci vysušeného vzduchu.
4. Pokud má aréna tribuny, je důležité zajistit cirkulaci vzduchu i v této zóně, protože diváci jsou významným zdrojem vlhkosti.

Pro potvrzení účinnosti zvolené schématu lze použít CFD modelování (výpočetní dynamika tekutin), které umožní vizualizovat proudění vzduchu a rozložení vlhkosti v objemu místnosti.

Závěry

Řízení vlhkosti na ledových arénách je kritický inženýrský úkol, který nelze řešit pouze větráním kvůli sezónním změnám vlhkostního obsahu venkovního vzduchu. Klíčovým parametrem není relativní vlhkost, ale vlhkostní obsah vzduchu a teplota rosného bodu. Rosný bod musí být nižší než teplota ledu minimálně o 2–3°C pro spolehlivou prevenci kondenzace.

Metodika volby odvlhčovače vychází z vlhkostní bilance. Je nutné spočítat všechny zdroje přísunu vlhkosti (diváci, rolba, infiltrace, sprchy), určit podíl větrání na odstraňování vlhkosti v závislosti na sezóně a pokrýt deficit odvlhčovačem s rezervou výkonu 20–30 %.

Odvlhčovač a větrání musí pracovat koordinovaně, nikoliv jako konkurenční systémy. V zimě větrání pomáhá vlhkost odebírat, v létě nese hlavní zátěž odvlhčovač v režimu recirkulace. Teplo z odvlhčovače částečně kompenzuje potřebu vytápění haly a prevence kondenzace snižuje zátěž chladicí soustavy. Detailní energetická bilance může ukázat celkovou úsporu 20–40 % spotřeby odvlhčovače.

Typické projekční chyby (podcenění špičkových zdrojů vlhkosti, ignorování letní infiltrace, absence koordinace systémů) vedou k tvorbě mlhy, korozi konstrukcí a zvýšené spotřebě energie. Standardní přístupy vyžadují korekci pro extrémní režimy: velmi nízké teploty ledu, staré budovy s vysokou infiltrací, vlhké klima.

Projektantům se doporučuje provést detailní výpočet vlhkostní bilance pro všechna roční období a provozní režimy, předpokládat rezervu výkonu odvlhčovače, zajistit automatickou koordinaci větrání a odvlhčování na základě dat ze snímačů vlhkosti a posuzovat energetickou efektivitu komplexně: chlazení + vytápění + odvlhčování.

Všechny číselné hodnoty uvedené v článku jsou inženýrské orientační hodnoty závislé na konkrétních podmínkách projektu.