Инженерные системы помещений с искусственным льдом или снегом

О.Я. Кокорин, Н.В. Товарас
ИНЖЕНЕРНЫЕ 
СИСТЕМЫ ПОМЕЩЕНИЙ 
С ИСКУССТВЕННЫМ
ЛЬДОМ ИЛИ СНЕГОМ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Электронная копия печатной версии
МОСКВА
КУРС
2023

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
УДК 
69(075.8)
ББК 
38.2я73
К55
К55
Кокорин О.Я., Товарас Н.В.
Инженерные системы помещений с искусственным 
льдом или снегом: учебное пособие.  /О.Я. Кокорин, Н.В. Товарас.  —
   Москва: КУРС. — 1 файл.pdf: 240 с. — Электрон- 
ная копия печатной версии.
ISBN 978-5-905554-32-2 (КУРС)
Книга является первым обобщением отечественного и зарубежного опыта по методам расчета и анализа инженерных систем помещений с искусственным льдом или снегом. В книге комплексно 
изложены все современные методы проектирования таких систем 
и описаны особенности применяемого в этом случае оборудования. В нашей стране расширяется строительство тренировочных и 
спортивных сооружений с искусственным ледовым или снежным 
покрытием и поэтому сейчас для нас особенно актуален передовой опыт проектирования и эксплуатации инженерных систем для 
таких сооружений. Книга предназначена как для специалистов по 
проектированию оборудования и инженерных систем, так и для 
персонала, обслуживающего помещения и сооружения с искусственным льдом или снежным покрытием. Описание и методы расчета новых и традиционных инженерных систем будут, безусловно, 
полезны для студентов и специалистов, повышающих свою квалификацию. Книга может служить учебным пособием для студентов 
политехнических и строительных ВУЗов.
УДК 69(075.8)
ББК 38.2я73
© Кокорин О.Я., Товарас Н.В.
© КУРС, 2014
ISBN 978-5-905554-32-2 (КУРС)
Электронная копия печатной версии
Оригинал-макет подготовлен в Издательстве «КУРС»
Подписано к использованию 01.03.2023. 
ООО Издательство «КУРС»
127273, Москва, ул. Олонецкая, д. 17А, офис 104. Тел.: 
(495) 203-57-83. 
E-mail: kursizdat@gmail.com         http://kursizdat.ru

Глава 1. 
Назначение инженерных систем 
в помещениях с искусственным ледовым 
или снежным покрытием
1.1. Требования к инженерным системам в помещениях 
с искусственным ледовым или снежным покрытием
Круглогодичные занятия спортом на искусственных 
ледовых и снежных аренах требуют в любых природно-климатических зонах сооружений специальных помещений, которые 
должны иметь инженерные системы для выполнения следующих функций:
•	 обеспечение создания и поддержания требуемых температурных условий для искусственного льда или снега;
•	 создание и поддержание параметров воздушной среды,
сохраняющих требуемое качество поверхности льда
и снега в помещении или над поверхностью арены;
•	 обеспечение под перекрытиями помещений арен
параметров воздуха, при которых не происходит конденсация водяных паров на внутренних поверхностях;
•	 обеспечение необходимых условий теплового комфорта
для зрителей на аренах с трибунами.
1.2. Особенности конструкций оснований для создания 
искусственного льда или снежного покрытия
в строительных конструкциях для создания искусственных 
льда и снега необходимо соорудить охлаждаемое основание [1, 2]. В помещениях с наличием пола из железобетонных 
плит укладывается слой тепловой изоляции, толщиной до 
100 мм, как показано на рис. 1.1. На слой тепловой изоляции 
укладывается арматура, на которую заливается слой бетона 

ГЛАВА 1. Назначение инженерных систем в помещениях
4
толщиной до 120 мм, образующий основание. На верхнюю 
поверхность основания в специальных опорах закрепляются 
пластмассовые трубы диаметром 20 или 25 мм. Эти трубы образуют змеевики, концы которых закреплены в подающий и 
обратный коллекторы (рис. 1.2.).
Рис. 1.1. Основание на железобетонной плите пола помещения 
искусственного катка или снежного склона: 
1 – железобетонное или основное основание пола; 2 – изоляция; 
 3 – арматура; 4 – бетон основания; 5 – опоры для труб; 
6 – трубы пластмассовые змеевиковых теплообменников; 
7 – верхний слой бетона 
Рис. 1.2. Присоединение конца трубы змеевика к коллектору: 
1 – конец трубы змеевика; 2 – труба коллектора; 
3 – изоляция
На трубы змеевиков укладывается арматурная сетка из 
стального проката диаметром 10÷12 мм, которая заливается 

с искусственным ледовым или снежным покрытием
5
бетоном толщиной до 55 мм. В зависимости от размеров ледового поля и снежного склона выбирается схема укладки 
змеевиковых пластмассовых труб. На рис. 1.3. представлены 
возможные схемы укладки змеевиков на бетонное основание 
в зависимости от назначения ледового поля. Расстояние между змеевиковыми трубами 75÷100 мм. В целом конструкция 
основания подобного типа обозначается как «технологическая плита».
Рис. 1.3. Схемы возможных расположений змеевиковых 
пластмассовых теплообменников в основании ледового поля

О.Я. Кокорин, Н.В. Товарас
6
Змеевиковые пластмассовые трубы, закладываемые в верхней части основания ледового поля, объединяются в подающий и обратный коллекторы, которые связаны трубопроводами с холодильной машиной, обеспечивающей охлаждение 
циркулирующего антифриза. Расход антифриза и количество 
змеевиковых теплообменников выбирается из условия допустимого перепада температур поверхности ледового поля. Так, 
например, на катке в Норвегии, предназначенном для проведения международных соревнований по спортивному бегу на 
коньках, была сконструирована технологическая плита, обеспечивающая возможный перепад температур льда по поверхности всего поля не более 0,1°С [2].
Намораживание льда толщиной 30  мм на плите катка 
обычно продолжается двое суток и требует удельной холодильной нагрузки порядка 200 Вт/м2 [2].
Для намораживания льда используется вода, которая прошла через специальные устройства для удаления из нее растворенных солей, так как их наличие приводит к ухудшению качества льда, что может стать причиной срыва проведения тренировок и соревнований.
Искусственный снег для арен со снежным покрытием производится специальными снегопроизводящими машинами. 
Толщина снежного слоя,  укладываемого на поверхности специального основания таких арен, составляет не менее 0,5 м и 
содержит, как правило, змеевиковый теплообменник, по которому прокачивается антифриз с температурой –15 ÷ –17°С, 
за счет чего на верхней поверхности слоя снега поддерживается температура –5°С.

Глава 2. 
Системы холодоснабжения для образования 
и поддержания искусственных ледяных 
или снежных покрытий
В нашей стране большой опыт по созданию инженерных 
систем для спортсооружений с ледовыми и снежными аренами 
имеет научно-производственная фирма НПФ «ХИМХОЛОДСЕРВИС» [3]. Эта фирма обычно выполняет комплексное 
проектирование, производство, монтаж и наладку оборудования и всех систем холодоснабжения на объекте, монтирует 
системы кондиционирования и осушки воздуха, систем водоподготовки, электрики и автоматики, а также изготовляет технологическую плиту для катка. Список только крупных спортивных объектов,  успешно реализованных этой фирмой, 
включает более 70-ти названий, среди которых:
•	ледовый стадион «Зорький» (г. Красногорск) с ледовым 
полем для игры в хоккей с мячом;
•	дворец спорта «Центральный» (г
. Москва, ул. Талалихина) 
с двумя ледовыми полями;
•	 ледовый спортивно-развлекательный комплекс «Каток.RU» 
(поселок Горки-2, Московская обл.) с ледовым полем 
и дорожками для керлинга;
•	ледовый каток на ул. Коненкова с двумя полями 
(г. Москва);
•	ледовый каток (г. Москва, ул. Бестужева);
•	быстровозводимый каток (г. Москва, ул. Рабочая);
•	дворец спорта «Янтарь» (г.  Москва, р-н Строгино, 
ул. Талалихина) с двумя ледовыми полями и бассейнами, на базе которого функционирует школа высшего 
спортивного мастерства Л.И.Чайковский;

Глава 2. Системы холодоснабжения для образования
8
•	всесезонный горнолыжный комплекс «Снеж.com» 
с искусственным снежным склоном и катком (Московская обл., г. Красногорск);
•	три ледовых дворца с аренами в г. Йошкар-Ола;
•	два ледовых дворца с аренами в г. Уфа.
География этих объектов самая широкая: от п-ва Сахалин 
на востоке нашей страны до г. Санкт-Петербурга на западе. Это 
разные по своим масштабам сооружения и самые большие из 
них – это конькобежные дорожки в городах Коломна и Вологда, ледовые дворцы спорта с трибунами, вмещающими 
от 10 до 30 тыс. зрителей: «Спартак» и ЦСКА (г. Москва), в городах Новокузнецк, Йошкар-Ола, Красноярск, Пенза, 
Липецк, Иркутск, «Зоркий» г. Красногорск, Екатеринбург 
и т.д. Еще на счету фирмы более двадцати тренировочных катков в г. Москве, катки в Южно-Сахалинске, Архангельске, 
Санкт-Петербурге, Всеволжске, в пос. Эсто-Садок (Красная 
поляна), в г. Верхняя Пышма, Уфа, Ереван и т.д. Материал этой 
книги во многом опирается на опыт и данные, полученные 
фирмой НПФ «ХИМХОЛОДСЕРВИС» при возведении помещений с искусственным ледовым  или снежным покрытием.
2.1. Определение требуемой мощности холодильных 
станций
НПФ «ХИМХОЛОДСЕРВИС» производит холодильные 
агрегаты и машины с использованием лучших европейских 
компрессоров производства фирм: Bitzer, Aerzen (Г
ермания), 
Howden (Шотландия). Для испарителей и конденсаторов используются пластинчатые теплообменники производства компании «Альфа-Лаваль» (Россия). Для холодильных машин 
используется арматура, автоматика и приборы контроля фирм 
«Danfoss Россия» и AWP
, Siemens (Г
ермания); электрооборудование фирмы ABB (Германия) и т.д.
Холодильные машины снабжаются пультом управления 
ПУМ-2000, разработанным и произведенным НПФ «Хим

и поддержания искусственных ледяных или снежных покрытий
9
холодсервис». Поставка холодильных машин с микропроцессорным пультом управления ПУМ-2000 позволяет:
•	изменить программу работы холодильных машин с учетом конкретных требований по их применению;
•	управлять холодильными системами в автомати- 
ческом режиме и контролировать рабочие параметры;
•	объединить несколько холодильных агрегатов, снабженных пультами ПУМ-2000, в локальную сеть 
с выводами на персональный компьютер.
Время безаварийной работы холодильных машин 
НПФ «ХИМХОЛОДСЕРВИС» до капитального ремонта составляет  не менее 50 тыс. часов.
При проектировании холодильных станций необходимо 
применять не менее двух холодильных машин, что обеспечивает 100% надежность при аварии на одной из них. Расчетная 
холодопроизводительность холодильных машин для помещений с искусственным ледовым полем определяется для двух 
режимов их использования: при намораживании льда на поверхности основания и при поддержании требуемой температуры поверхности льда. 
При намораживании ледового поля холод расходуется 
на охлаждение и замораживание воды на поверхности бетонной плиты основания, на охлаждение этой плиты и на потери 
при переносе холода. 
Расход холода на охлаждение и замораживание воды вычисляется:
QХ.W.Л. = FЛ·hЛ·ρW·[cW· (tW – tW.зам) + rзам]/3600,      (2.1)
где:	FЛ	–	 поверхность ледового поля, м2;
	
hЛ	–	 высота льда на основании, м;
	
ρW	–	 массовая плотность воды, кг/м3;
	
cW = 4,2 кДж/(кг °С) – теплоемкость воды;
	
tW	–	 начальная температура воды, поступающей на заливку
, °С;
	
tW.зам = 0 °С – температура замерзания воды;
	
rзам = 334 кДж/кг – скрытая теплота замерзания воды.

Глава 2. Системы холодоснабжения для образования
10
Время наращивания ледового поля обычно принимается 
 
τзам = 24 часа. Тогда часовой расход холода от работы холодильных машин вычисляется по формуле:
 кВт·ч.                         (2.2)
Охлаждение льда до требуемой по назначению ледового 
поля температуры tЛ, °С:
QХ.Л.= FЛ·hЛ·ρW·cW·(0 – tЛ)/(3600·24), кВт·ч.         (2.3)
где:	сЛ=2,04 кДж/(кг·°С) – теплоемкость льда;
	
tЛ	 –	 температура льда, °С.
Охлаждение бетонного основания ледового поля:
QХ.бет.=FЛ·hбет·ρбет·cбет·(tбет1– tбет2)/(3600·24), кВт·ч.   (2.4)
где:	hбет	–	высота бетона в основании, м;
	
ρбет	–	массовая плотность бетона, кг/м3;
	
сбет= 0,67 кДж/(кг·°С) – теплоемкость бетона.
Например, при теплоемкости антифриза саф= 3,3 кДж/кг·°С 
и при прогреве его по длине трубной системы ∆tаф= 4 °С можно 
вычислить его часовой расход:
Gаф= (QX.W.Л.X.H.+QХ.Л.+QX.бет.)·3600/(∆tаф·саф), кг/час  (2.5)
Охлаждение антифриза с tаф1 до tаф2:
QХ.аф.= Gаф·cаф·(tаф1 – tаф2)/(3600·24), кВт·ч.         (2.6)
Расчетная холодопроизводительность холодильной станции для работы в режиме замораживания льда равна:
∑QX.Cт = 1,15(QX.W.Л.+QХ.Л.+QX.бет+QX.аф), кВт·ч,     (2.7)
где дополнительно учитываются потери холода в 15% от ∑QX.Cт.
В режиме поддержания заданной температуры поверхности 
льда расчетный расход холода вычисляется с учетом следующих 
составляющих.