ISTILLVERKNING, -MÅLNING o. ISVÅRD. Uppsala November 2015

Transkript

1 ISTILLVERKNING, -MÅLNING o. ISVÅRD Uppsala November 2015 ETM Kylteknik AB Detta dokument ägs av ETM Kylteknik AB och får ej kopieras/distribueras utan ägarens medgivande Kenneth Weber ETM Kylteknik AB Is är ett fast material som består av små kovalenta molekyler, främst vatten eller koldioxid. Wikipedia 1

2 Lite historik Människan började åka skridskor för ca år sedan ungefär samtidigt som man började äta glass i Kina! Första konstgjorda isen gjordes 1876! Första ishallen Glaciarium byggdes i London Första fungerande betongpisten byggdes 1917 (1929?). Sveriges första ishall/islada byggdes i Matojärvi 1956/-57. Sveriges första ishall med konstis byggdes 1958 i Jönköping Idag finns det 360 ishallar och ~75 bandyisar/12hallar i Sverige Världens första konstfrusna bandybana invigdes år 1956 i Västerås Världens äldsta idriftvarande ishall: Galt Arena Canada från 1922 * 2

3 NATURIS ÄR DEN BÄSTA ISEN ATT ÅKA PÅ! Bandybanor ute är både KONST- o NATURIS 3

4 Några minusgrader och sol ger bästa förutsättningarna Men så är det inte alltid! 4

5 Konstis kräver kunskap Göransson Arena Det finns idag 12 bandyhallar i Sverige ABB Arena Västerås Is inomhus har sina utmaningar, lufttemperatur-fukthalt-istemperatur 5

6 Vad är iskvalite? ibland kan isen t o m vara för hal? Underlaget -pisten 6

7 Pisten Att bygga en bra pist kräver proffs! Toleranser: Lutning på hela ytan ±8mm Buktighet ±3mm på 2m mätlängd rek enl. Bygga ishall Vad är rekommendationerna på en bandypist i betong? Pisten 7

8 Pisten gruspist: Hur mycket stenmjöl på slangarna? Fiberduk på eller under slangarna? Färg på mterialet? Marmorkross? Det finns inga bra instruktioner, konsulternas kunskap låg. Entreprenörerna har olika åsikter om hur en pist skall byggas. Stor variation på befintliga pister bättre förr med stålrör i sandbädd! Pisten För god värmeöverföring är det viktigt att slangen ligger i vattenförande material d v s sand/stenmjöl 8

9 Pisten Ibland lägger man på extra grus för att banan inte skal flyta omkring? Att göra och sköta is är ett hantverk Det utförs av ismakare! 9

10 KONSTIS: Då grundläggande kunskap och erfarenhet saknas, söker man ofta orsaken till dålig iskvalitet i fel pistkonstruktion eller i fel sorts vatten. Kort sagt kan man säga att kvalitén inte beror på om underlaget består av köldbärarrör i betong eller i grus. Is är is! Felet på pisten kan vara att underlaget inte är helt plant, att om betongpisten är målad, isen inte fäst i underlaget eller att gruspisten inte genomdränkts med vatten innan nerkylningen startades vid isläggningen. Detta kan leda till dålig termisk kontakt mellan köldbärarrören och isen med sämre kylverkan som följd. Gruspist värme -10⁰C -8⁰C Extremt viktigt att grusbädden genomdränks med vatten innan frysning 10

11 Betongpist All värme skall transporteras genom isen till köldbäraren + 8⁰C värme Is -3.5⁰C -7.5⁰C -5⁰C BERGVÄRME Betongpist Ytors beskaffenhet = laddad yta (+/-) Hydrofil yta Hydrofob yta = oladdad yta 11

12 Reklammaterial är ofta hydrofoba Bygga is: Vät bädden, det skall vara vått runt slangarna! Rampa ner temperaturen till ca -4 till -5 i pisten Börja isläggning när det frostat ihop mellan slangarna Spraya på vattnet, det skall inte bildas pölar av vatten! Bygg is på natten, håll den frusen dagtid 12

13 Bygga is Ofta ser det ut såhär! - INGET NYTT - DENNA INSTRUKTION SKREVS 1964 av Sehlberg på Stal Ref. Norrköping Nu kan uppspolingen av isen taga sin början. Spolning är ett felaktigt uttryck. Vattnet bör påföras så finfördelat som möjligt. Dimning är en bättre benämning. När sanden på detta sätt blivit glacerad har man underlaget klart för isen. Nu har man bara att så jämnt som möjligt fortsätta med dimningen runt banan och noga tillse så att inga vattensamlingar uppstår, som kan bryta igenom tjälen, eller så att isen blir skrovlig 13

14 Bygga is Luft! Att genomdränka en konstgräsplan går inte Fotbollsplaner är dränerade! Bygga is, måla isen Måla isen vit! Det minskar värmebelastningen Isfärg reflekterar ca 50% av strålningsvärmen Måla så tidigt som möjligt! 14

15 00:04:02 00:34:02 01:04:02 01:34:02 02:04:02 02:34:02 03:04:02 03:34:02 04:04:02 04:34:02 05:04:02 05:34:02 06:04:02 06:34:02 07:04:02 07:34:02 08:04:02 08:34:02 09:04:02 09:34:02 10:04:02 10:34:02 11:04:02 11:34:02 12:04:02 12:34:02 13:04:02 13:34:02 14:04:02 14:34:02 15:04:02 15:34:02 16:04:02 16:34:02 17:04:02 17:34:02 18:04:02 18:34:02 19:04:02 19:34:02 20:04:02 20:34:02 21:04:02 21:34:02 22:04:02 22:34:02 23:04:02 23:34:02 00:04:02 00:34:02 01:04:02 01:34:02 02:04:02 02:34:02 03:04:02 03:34:02 04:04:02 04:34:02 05:04:02 05:34:02 06:04:02 06:34:02 07:04:02 07:34:02 08:04:02 08:34:02 09:04:02 09:34:02 10:04:02 10:34:02 11:04:02 11:34:02 12:04:02 12:34:02 13:04:02 13:34:02 14:04:02 14:34:02 15:04:02 15:34:02 16:04:02 16:34:02 17:04:02 17:34:02 18:04:02 18:34:02 19:04:02 19:34:02 20:04:02 20:34:02 21:04:02 21:34:02 22:04:02 22:34:02 23:04:02 23:34: Utebanor målning av isen - värmestrålning Värmetransport genom målad och omålad is 300 W/m Normal Ice Painted Ice Timmar Utebanor målning av isen, värmestrålning Utstrålning av värme på natten frikyla Bygg is under målnfria nätter! 50 W/m 2 0 Normal Ice Painted Ice Timmar 15

16 Utebanor målning av isen Att måla utomhus är en stor utmaning, men med rätt utrustning och god planering blir resultatet bra. Målade linjer syns bättre! Utebanor målning av isen Bandyspel får en helt ny skepnad, publiken kan se bollen! Med rätt utrustning kan även en utebana bli perfekt! 16

17 Isvård och underhåll Isvård och underhåll Läggvattnets temperatur diskuteras ofta, av energibesparingsskäl Läggvatten skall göras med återvunnen värme! - Hett vatten innehåller mindre luft (inlösta gaser) - Hett vatten läker såren i isen - Hett vatten ger bättre bindning till isytan - Hett vatten fryser snabbare än kallt vatten! Mpemba effekten Temperering av isen är bra! Tar bort spänningar och gör isen klarare. 17

18 Isvård och underhåll Isvård och underhåll NYTAPPAT KALLVATTEN SAMMA KALLVATTEN EFTER 4 TIMMAR Det går 1 syremolekyl på vattenmolekyler (10⁰C) 18

19 Isvård och underhåll NYTAPPAT VARMVATTEN SAMMA VARMVATTEN EFTER 4 TIMMAR Lite fysik: Isvård och underhåll Kalori = energi (kj/kcal) 1 Kalori är den energi som åtgår för att värma 1g vatten 1ºC Det åtgår/(frigörs) 80 kalorier för att värma/(kyla) 1g vatten från 0 <-> 80ºC Det är lika mycket energi som åtgår för att frysa 1g vatten till is! 19

20 Isvård och underhåll Hett vatten!! ca 70⁰C Isvård och underhåll Fyll innan du kör av,(töm överblivet vatten)! Fyll inte mer vatten än vad som går åt 20

21 Isvård och underhåll Att varmt vatten fryser snabbare än kallt vatten fachinerade redan de gamla Grekerna. Mpemba effekten beskrevs redan 320fk av Aristoteles. Vill du läsa mer, Googla på why hot water freezes before cold och the Empemba effect Isvård och underhåll Isen skall hållas jämntjock och plan Lämplig istjocklek är mm (fr grus till linjer 10) Kontrollmät istjockleken regelbundet Jämn isyta åstadkoms genom regelbunden längsoch tvärhyvling Endast genom noggrann och kontinuerlig kontroll kan isytan bibehållas funktionell och snygg hela säsongen. Idag finns även laserteknik som vid avkörning mäter nivån på isytan. Sändaren installeras utanför sargen och mottagaren på ismaskinen, en lägesgivare känner isytan och justerar kniven. Denna teknik är ett hjälpmedel o höjer kvaliten på bandyisar (om man inte kör för fort!) 21

22 Isvård och underhåll Vad gör isytsan blank och oljig Hur inverkar vattenkvaliten? Har solen (energistrålning) inverkan på detta? Vattenkvalitet kan mätas på plats Vattnets ph värde. Vattnets konduktivitet (µs) Vattnets PPM värde. PPM-värdet anger TDS (Totally Dissolved Solids) som beräknas via konduktiviteten. ORFA:s rekommendation: TDS värde under 100 (150 µs) Is bör göras med mjukt vatten < 5 dh Jämförbart med rent regnvatten! 22

23 Vattenkvalitet Vattnets elektriska laddning? Två vattenmolekyler gör bytesaffär - affären görs mellan ytterskalets elektroner. Två vattenmolekyler Oxonium jon protoner Hydroxid jon Isbildning Hydrofil yta, d v s isytan (prof. Gerald H. Pollack). 23

24 Vattenkvalitet - varför glider skridskon på is? Isskrap, kranvatten det vita som efter en tid samlas på bottnet är kalsium/salt (anjon (-)). När skridskoskenan glider mot den oladdade isytan ökar friktionen smörjmedlet saknas och snöbildningen ökar. När det bildas en vattenhinna (protonrik +) mellan skridskoskenan och isen blir friktionen minimal. Vattenhinna Skridskoskena Isytan Skridskoskena Eftersom vattnet fryser nerifrån-upp samlas alla föroreningar vid ytan. Jonerna är negativt laddade och utjämnar därför den önskade positiva laddningen i isytan. Black Ice glid är att danssa på protoner (prof. Gerald H. Pollack). Isytan Glidet försämras! Hur lagar man sprickor? Varför spricker isen? Kan man påverka detta? 24

25 Temperering av is Temperering av isen är en del av isvården. Temperering av isen görs för att förbättra iskvaliten. Tempering av isen skall inte förväxlas med natthöjning trots att man i bägge fallen höjer istemperaturen. Med temperering av is uppnås följande: Sprickor på grund av inbyggda spänningar och sår i isen läks Isytan blir hårdare utan att sänka istemperaturen. Luftmängden i isen minskar, isen blir tätare, skridskospåren blir alltså mindre djupa Orenheter i isytan fås bort Temperering innebär att man håller ca 3-4 grader högre stemperatur under 8 timmar (ytan får inte smälta!). Då kommer hela isen att vila och bli mjuk, utan att isen smälter eller isfärgen, linjer och reklam påverkas. När isen blir mjuk kommer den att dra ihop sig eller krympa och vila så att de inbyggda spänningarna släpper. När isen har vilat i 8 timmar gäller det att långsamt sänka temperaturen på isen till det normala börvärdet. Ju långsammare man sänker temperaturen desto bättre blir resultatet. Idealt är att sänka temperaturen 1 grad/timme. Det är mycket lämpligt att kombinera tempereringen med den vanliga isvården, d v s kantfräsning och hyvling görs under nedfrysningstiden. Temperering bör göras några veckor efter att isen lagts och sedan ca 1 gång/månad under högsäsong. Hur lärde du dej köra ismaskin? Vet du hur mycket (mm) du hyvlar vid en normal avkörning? Vet du hur mycket vatten du lägger på vid en normal spolning? Det skall råda balans mellan snö-/vattenmängd! Hur ofta byter du kniv? Olika stålkvalte vid kallt ute? Hur ofta byter du läggduken? Isvård och underhåll Tvättvatten/läggvatten när vilket? Hur fort kör du - Hinner maskinen med? 25

26 Isvård och underhåll RESULTATET AV FORTTKÖRNING Även slö kniv och fel fjädertryck på kniven ger tvättbräda Utveckling? Isvård och underhåll 26

27 Isvård och underhåll DUKEN HAR BYTT FÄRG! 1955 Isvård och underhåll

28 Så började det Redan här! 28

29 Hur ser framtiden ut?.si så där om 50 år Utopi? Utmaningar utebanor...finns också inomhus 29

30 Värmebelastning mot is Värmebelastningen varierar relativt mycket under säsong/dygnet, den är som lägst under natten och som högst vid intensiv träning och vid matcher + ute gäller ytterligare ett antal förutsättningar! Värmetransporten genom isytan sker genom att hålla underliggande köldbärarrör kallare än själva isytan. Värmeflödet ökar genom att temperaturskillnaden mellan isytan och köldbärarrören ökas. Utebanor Från +3 C vid klar himmel värme +2 C värme -11⁰C -8⁰C Extremt viktigt att det är helt fruset kring slangarna så att värmetransporten blir effektiv 30

31 Utebanor klimatpåverkan Rh Lufttryck Sol Vindhast. Utetemp KBin/ut Vind har mycket stor påverkan! (6m/s +9ºC ) Utebanor klimatpåverkan 31

32 Utebanor klimatpåverkan Vind och regn har största inverkan på isen Solen har relativt liten inverkan på hösten Om det regnar eller bildas vatten på isen p g a hård vind skall vattnet, efter att det slutat regna, avlägsnas antingen med ismaskin eller så rakas vattnet av med traktor Det hjälper inte att sänka (is)börvärdet! energianvändning uteis Började blåsa 4-6m/s +10º +5º Måndag 16 November

33 Energianvändning uteis Måndag 16 November 2015 Energianvändning uteis Tisdag 17 November

34 energianvändning uteis Soleffekt Tisdag 17 November 2015 Utebanor klimatpåverkan Uppsugning av vatten 34

35 Utebanor värmetransport genom isen Direkt solljus Solens värmebelastning genom isen 188 W/m 2 Reflekterat solljus Börvärde KB = Februari Tillgänglig kyleffekt 1200 kw, total isyta 7150 m 2 => 168 W/m 2 Utebanor värmetransport genom isen Vit is reflekterar strålningsvärme, måla isen det sparar energi! 35

36 IBLAND ÄR VERKLIGHETEN GRYM! +11 C, REGN o STYV KULING! Bandyhallar har sina utmaningar, fukten är en av dem 36

37 Kostnader för att göra en bandyis Energikostnader att göra uteis Oktober 2015, uppstart 16:e Energikostnad Oktober 2015 = Kr 37

38 Energikostnader att göra uteis November 2015, färdig is första träningen A-laget 12:e Att göra 7150 m² 5 cm tjock is gav ett CO2 utsläpp på 89,5 Ton Energikostnad November 2015 = Kr Energikostnad start -> färdig is = Kr Sammanställning tid och kostnader isläggning bandy: Förberedelse; slyrensning, sladdning e t c: Vätning av pisten: Dimmning av vatten till isskorpa+färg#1: Försegling med traktorsprutafärg 5 lager: Dimmning av vatten till 1 cm is Slutmålning vitt tre lager: Försegling av färg med traktorspr 3 lager: Målning 11 o 7 manna linjer, cirklar: Försegling av linjer/cirklar: Uppbyggnad slityta (20mm över linjer): Uppbyggnad slitytan med ismaskin ca 5mm: 38tim 25tim 40+4tim 4tim 30tim 5tim 2,5tim 18tim 6tim 70tim 8tim Lätt hyvling med vass kniv för jämn is: 1tim = 250 tim Energikostnad el till kylmaskineri: :- Vattenförbrukning: drygt 1100m³ Tillkommer el för belysning och disel. Pris för vatten och spillvattenavlopp 30:34 Pris för enbart vatten 12:36 38

39 Exempel på energianvändning kyla för bandybanor säsongen En utebandybana i Uppland kostar :-/ss En utebandybana i Jämtland kostar :-/ss respektive 75.8 ton CO2 utsläpp Klimatet har alltså mycket stor inverkan på Energikostnaden och miljöpåverkan! Är Bandysäsongen optimalt vald? Det är billigare att hålla is i mars, än att lägga is i oktober-novenber! Lite energifakta: Varje Svensk gör av med kwh el per år En normal Svensk villa använder kwh energi per år Källa: STEM 39

40 Andra inte helt kända fakta Suspensoaren användes för första gången i hockey Den första hjälmen användes Det tog bara 100 år för spelare (män) att inse att huvudet också är viktigt... Thats it! Tack! 40