Provoz krytých zimních stadionů a hokejových arén představuje jeden z nejvýznamnějších problémů spotřeby energie ve veřejném sektoru. Tato specializovaná zařízení vyžadují udržování extrémně chladného a stabilního ledového povrchu a zároveň vytápění okolního prostředí pro komfort návštěvníků, což z nich činí inherentně vysoce náročné spotřebitele energie. Roční spotřeba energie se obvykle pohybuje mezi 0,8 GWh/rok a 2,4 GWh/rok, což je řadí mezi budovy s největší spotřebou energie. Potenciál pro realizaci podstatných úspor energie je proto úměrně vysoký.
Analýza typické spotřeby energie na stadionech potvrzuje, že chladicí systém je dominantním spotřebitelem, který tvoří přibližně 45 % celkové spotřeby energie stadionu. Efektivní strategie úspor energie proto musí prioritizovat optimalizaci chladicího zařízení, zaměřit se na snížení tepelné zátěže působící na led a maximalizovat účinnost rekuperace tepla. Cesta k udržitelnosti by měla být vždy založena na tvrdých technických faktech.
Představujeme analýzu 5 klíčových opatření, která přinášejí největší úspory.
5 Nejúčinnějších úsporných opatření pro zimní stadiony
Pro dosažení nejvyšších úspor se doporučuje portfolio přístup, který se zaměřuje na řízení chlazení, efektivitu procesů, zmírnění tepelné zátěže a vedlejší systémy.
1. Komplexní využití odpadního tepla (Waste Heat Recovery – WHR)
Využití odpadního tepla z chladicího systému je často označováno za opatření s největším potenciálem úspor. Chladicí systém stadionu produkuje během provozu přebytečné teplo. Tím, že se s chladicím zařízením zachází jako s tepelným čerpadlem, lze toto teplo získat zpět a znovu použít, což vede k výraznému nahrazení potřeby energie z fosilních paliv.
Konkrétní dosažitelná čísla:
- Rekuperací tepla lze dosáhnout celkových úspor energie na vytápění přes 75 %.
- Ledové zařízení generuje průměrně více než 2 000 kWh (nebo 7,2 milionu Btu) tepla denně, což je více než dostatek pro uspokojení celkové denní potřeby vytápění stadionu.
- Optimalizovaný systém rekuperace tepla (např. u CO2 systémů) může pokrýt celou (až 100 %) vnitřní potřebu tepla stadionu, čímž eliminuje potřebu externího zdroje tepla.
- Využité odpadní teplo může být použito pro vytápění podlahy proti promrzání (nutné udržovat 1 °C až 3 °C) a pro předehřev vody pro rolbu a teplé užitkové vody.
2. Optimalizace teploty ledu a technologie úpravy vody
Tloušťka a teplota ledové plochy mají zásadní dopad na spotřebu energie, protože ovlivňují chladicí zátěž. Udržování ledu co nejvyšší teploty minimalizuje potřebu chlazení. Klíčovým zlomem je použití nechemické úpravy vody (např. systém REALice z USA), která umožňuje použití studené vody pro rolbu namísto tradičně horké.
Konkrétní dosažitelná čísla:
- Zvýšení teploty ledu o přibližně 0,5 °C, ušetří asi 6 % roční spotřeby energie na chlazení.
- Nechemická úprava vody pro rolbu odstraňuje mikroskopické vzduchové bubliny, což umožňuje, aby voda snáze krystalizovala a mrzla, i když je studená.
- To umožňuje operátorům zvýšit nastavenou teplotu solanky až o 4 °C až 8 °C
- Případové studie potvrdily snížení doby chodu kompresoru až o 50 % (např. z 22–24 hodin denně na 11–13 hodin denně), což vedlo k ročním úsporám v rozmezí 240 000 až 300 000 CZK na jednu ledovou plochu.
- Optimální tloušťka ledu je doporučena mezi 25–38 mm. Každý další palec (25,4 mm) ledu přidává přibližně 10 000 kWh/rok k potřebné energii.
3. Inteligentní řídicí systémy (EMS) a pohony s proměnnou frekvencí (VFD)
Optimalizace výkonu chladicího zařízení, které je největším spotřebitelem elektřiny, přináší nejpřímější a největší úspory provozních nákladů. Přechod od ručně ovládaných systémů k integrovaným, počítačově řízeným chladicím systémům je základem.
Konkrétní dosažitelná čísla:
- Pokročilé řídicí systémy (Energy Management Systems - EMS/PLC) mohou poskytnout 20 % a více úspor energie chlazení ve srovnání s manuálně ovládanými systémy.
- Jednou z nejúčinnějších strategií je řízení plovoucího tlaku kondenzace (Floating Head Control), které dynamicky nastavuje kondenzační tlak na nejnižší možnou úroveň na základě venkovní teploty. To může vést k úsporám chlazení až 25 % v chladném podnebí.
- Náklady na implementaci pokročilého řídicího systému zaměřeného na optimalizaci výtlačného tlaku se odhadují na přibližně 400 000 až 600 000 CZK.
- Pohony VFD by měly být aplikovány na kompresory, oběhová čerpadla a ventilátory kondenzátoru, aby přesně odpovídaly otáčkám motoru okamžité poptávce po tepelné zátěži, čímž se zamezí plnému chodu motoru.
4. Stropy s nízkou emisivitou (Low-E)
Obálka budovy hraje klíčovou roli při minimalizaci pasivního sálání tepla, které zvyšuje chladicí zátěž. Sálavé teplo ze stropu tvoří významnou část celkové tepelné zátěže. Stropy s nízkou emisivitou (Low-E) minimalizují přenos sálavého tepla ze konstrukce na ledovou plochu.
Konkrétní dosažitelná čísla:
- Sálavé teplo ze stropu tvoří téměř 30 % celkové chladicí zátěže ve vytápěných halách.
- Praktické studie prokázaly snížení sálavé zátěže až o 32 % na povrch ledu, což se rovná odhadovanému 10% snížení celkové tepelné zátěže na led.
- Instalace Low-E stropu umožňuje operátorům bezpečně zvýšit nastavenou teplotu solanky/chladiva.
- Vysoká odrazivost Low-E stropů zlepšuje jas a zvyšuje úroveň osvětlení na povrchu ledu o 20 % až 50 %. To může umožnit použití svítidel s nižším příkonem.
- Je doporučeno instalovat Low-E strop přímo připevněný k původnímu vnitřnímu stropu, aby se předešlo nárůstu teploty v chladném období.
5. Přechod na LED osvětlení a kontrola vlhkosti
Modernizace osvětlovacího systému technologií LED poskytuje jedinečné duální úspory energie v chlazeném prostředí. Osvětlení arény se podílí přibližně 10 % na celkové spotřebě energie typického stadionu.
Konkrétní dosažitelná čísla (LED):
- Přechod z tradičních svítidel (např. 250W, 400W nebo 1000W metalhalogenidových výbojek) na LED vede k přímému snížení elektrické energie přesahující 70 %.
- LED svítidla pracují až o 80 % chladněji než metalhalogenidové výbojky.
- Snížení tepelné zátěže (BTU) z LED svítidel se promítá do dalších 12 % až 19 % úspor energie chladicího systému.
- Moderní LED systémy se snadno integrují s pokročilým řízením stmívání, což umožňuje přesné nastavení úrovně osvětlení podle konkrétního využití (např. 0, 50 a 100 % výkonu).
Energeticky efektivní odvlhčování:
- Kontrola vlhkosti (latentní tepelné zátěže) je klíčová pro kvalitu ledu a energetickou účinnost, cílem je nízký rosný bod, typicky 2 °C až 4,4 °C.
- Největší úspory energie na odvlhčování spočívají v propojení desikantního odvlhčovače s rekuperací tepla. Odpadní teplo z chlazení může být využito k reaktivaci desikantního kola.
- Řešení Generace 2 desikantních odvlhčovačů využívající rekuperované teplo pro reaktivaci (s požadavkem teploty 55–60 °C) může ušetřit přibližně 85 % celkové spotřeby energie odvlhčovače.
- Přechodem z řízení relativní vlhkosti na řízení rosného bodu/absolutní vlhkosti lze dosáhnout úspory energie přes 30 %.
Závěr: Integrovaný přístup a udržitelnost
Komplexní energetické úspory na zimním stadionu vyžadují integrovaný přístup, kde architektonická vylepšení (např. Low-E stropy, vzduchotěsnost obálky) umožňují posun v mechanickém provozu (např. zvýšení teploty solanky).
Při modernizaci zařízení je navíc nezbytné strategicky přejít na přírodní chladiva s nízkým GWP, jako je Ammonia (R-717) nebo Oxid uhličitý (R-744). Zatímco R-717 má nejvyšší energetickou účinnost, R-744 (GWP 1) je bezpečnější a má nižší počáteční náklady (o 5–10 % nižší než amoniak). Výměna zastaralého systému za CO2 systém může vést k 16% snížení celkové spotřeby energie ve srovnání s nepřímým NH3 systémem s tepelným čerpadlem.
Úspora energie není jen o jednorázových investicích, ale o dlouhodobém monitorování a údržbě. Pravidelný audit, digitální řídicí systémy a sledování dat zajišťují, že vylepšená provozní účinnost přetrvává. Investice do udržitelných řešení s dlouhou životností přináší největší úspory pro majitele stadionu v rámci analýzy životního cyklu nákladů. Standardní návratnost investic (ROI) u komplexních retrofitů se obvykle pohybuje mezi 8 až 15 lety.
“Věděli jste, že díky aplikaci Enectiva pokryjete až 90% všech procesů týkající se ISO 50001? Pro vyzkoušení dema kontaktujte obchod@enectiva.cz nebo tel: +420 222 766 950."
Kontaktujte nás!