SYSTEMY OGRZEWANIA OTWARTYCH PRZESTRZENI NA PRZYKŁADZIE PROJEKTU INSTALACJI PODGRZEWANEJ MURAWY BOISKA SPORTOWEGO OUTDOOR HEATING SYSTEMS ndash A CASE DESIGN OF SOIL CONDITIONING Grzegorz Onyszczuk Alicja Siuta-Olcha Wydział InŜynierii Środowiska Politechnika Lubelska 20-618 Lublin ul Nadbystrzycka 40B e-mail grzesiekonyszczukwppl ABSTRACT In this paper a problem of outdoor heating systems was presented Temperature profiles in a cross-section of the ground were described The most interesting outdoor heating systems realized in Poland and in Europe were showed for which were described applied solutions and total building costs The design of soil conditioning was performed for a select sports field which is located in Zamosc The design of a individual heating center 13 MW as a heat source of this installation was described Operating costs for designed solutions were estimated as about 1346 zł per day and investment expenditure as about 3 415 090 zł Key words outdoor heating system temperature distribution in the ground design Tichelmann system WSTĘP W ostatnich latach obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania nowoczesnymi systemami ogrzewania ktoacuterych innowacyjność często podyktowana jest względami ekonomiczno-ekologicznymi Proponowane przez producentoacutew nowe rozwiązania techniczne umoŜliwiają dostosowanie technologii istniejących lub nowo wybudowanych obiektoacutew do wymogoacutew i standardoacutew Unii Europejskiej Dlatego coraz częściej inwestorzy decydują się na takie ukierunkowanie przedsięwzięć aby gwarancja funkcjonalności oraz komfort uŜytkowania powstałego obiektu uzasadniały celowość zainwestowanych środkoacutew finansowych

Systemy ogrzewania przestrzeni otwartych stają się istotną częścią realizowanych kompleksowo inwestycji Zastosowania takich systemoacutew są roacuteŜnorodne ale ich wspoacutelną cechą jest uniezaleŜnienie funkcjonowania od aktualnych warunkoacutew meteorologicznych

W niektoacuterych przypadkach konieczność instalowania systemoacutew ogrzewania wolnych powierzchni uwarunkowana jest wymaganiami roacuteŜnych organizacji instytucji publicznych czy teŜ słuŜb specjalnych ktoacutere wydają stosowne licencje certyfikaty lub pozwolenia Szczegoacutelnym tego przypadkiem są określone przez Polski Związek Piłki NoŜnej minimalne

wymagania dopuszczające kluby piłkarskie do rozgrywek klubowych Polskiego Związku Piłki NoŜnej oraz Union of European Football Association

W związku z przyznaniem Polsce i Ukrainie praw do zorganizowania meczoacutew piłkarskich w ramach Mistrzostw Europy bdquoEuro 2012rdquo i koniecznością zaprojektowania oraz wybudowania kilku nowoczesnych stadionoacutew sportowych istnieje konieczność inwestowania w systemy ogrzewania otwartych przestrzeni Takie rozwiązania umoŜliwi ą stworzenie w pełni funkcjonalnych aren sportowych o światowych standardach ktoacutere pozwolą na odbywanie roacuteŜnych imprez sportowych w trudniejszych warunkach klimatycznych W związku z powyŜszym autorzy w niniejszym artykule zaprezentowali zasady projektowania oraz eksploatacji instalacji podgrzewanej murawy boiska sportowego na przykładzie obiektu Ośrodka Sportu i Rekreacji w Zamościu SYSTEMY OGRZEWANIA PRZESTRZENI OTWARTYCH Właściwy stan nawierzchni boiska sportowego gwarantuje bezpieczeństwo jego uŜytkowania oraz atrakcyjność widowiska Dlatego w tym celu stosuje się elektryczne bądź cieczowe systemy ogrzewania otwartych przestrzeni

180

Największą zaletą systemoacutew ogrzewania boiska sportowego jest wydłuŜenie czasu wykorzystania stadionu w ciągu roku

Elektryczne podgrzewanie nawierzchni boiska sportowego realizowane jest przy zastosowaniu specjalistycznych kabli grzejnych ktoacutere ułoŜone są w warstwie gruntu pod powierzchnią murawy (rys 1) Głębokość ułoŜenia kabli grzejnych związana jest z zalecanym rozkładem temperatury w poszczegoacutelnych warstwach gruntu i zwykle wynosi od 20 cm do 25 cm UłoŜenie kabla na takiej głębokości uwarunkowane jest koniecznością utrzymania odpowiedniej temperatury w warstwie ukorzenienia trawy to jest 12degC oraz umoŜliwieniem wykonywania prac konserwacyjnych w celu zapewnienia właściwego stanu nawierzchni (Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008) System ten wymaga podziału

powierzchni boiska na cztery lub pięć stref grzewczych co pozwala na zasilanie oraz sterowanie kaŜdą strefą z osobnych rozdzielni przypisanych do kaŜdej strefy Takie rozwiązanie umoŜliwia strefowe ogrzewanie boiska w zaleŜności od potrzeb Sterowanie pracą systemu podgrzewania zapewniają sterowniki mikroprocesorowe w oparciu o pomiary temperatury w strefie ukorzenienia trawy oraz wilgoci na powierzchni boiska MontaŜ takiej instalacji nie wymaga budowy dodatkowych urządzeń tylko w przypadku gdy na stadionie istnieje instalacja oświetleniowa poniewaŜ system podgrzewania pobiera energię zamiennie z instalacją oświetleniową stadionu

Całkowita moc zainstalowana systemu grzewczego wynosi 600divide800 kW w zaleŜności od powierzchni boiska (Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008)

Oznaczenia 1 Trawa 2 Warstwa urodzajnej gleby 3 Piasek 4 GruntPodłoŜe 5 Taśma montaŜowa 6 Siatka ochronna 7 Kabel grzejny

Rys 1 Przekroacutej systemu grzewczego murawy boiska (Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Alternatywnym systemem podgrzewania murawy boiska sportowego jest instalacja z rur tworzywowych wypełnionych niezamarzającym czynnikiem grzewczym Źroacutedłem ciepła dla tego systemu najczęściej jest wymiennikowy węzeł cieplny podłączony do lokalnej sieci ciepłowniczej ale niewykluczone jest roacutewnieŜ wykorzystanie innych źroacutedeł ciepła takich jak lokalna kotłownia na paliwo gazowe lub płynne Z uwagi na fakt Ŝe system jest ogrzewaniem niskotemperaturowym moŜliwe jest zaprojektowanie alternatywnego źroacutedła ciepła w postaci pompy ciepła Przy podgrzewaniu murawy boiska sportowego w bezpieczny dla niego sposoacuteb naleŜy zwroacutecić uwagę na to aby nie doprowadzić do przegrzania korzeni i jednocześnie zapewnić odpowiednią

temperaturę na powierzchni Ogrzewanie murawy boiska w tym systemie wykorzystuje pętle grzewcze roacutewnoległe najczęściej z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu (rys 2) Rury grzewcze montowane są w warstwie gruntu pospoacutełki o odpowiedniej granulacji na głębokości w zakresie od 25 cm do 30 cm w zaleŜności od indywidualnych uwarunkowań klimatyczno-gruntowych Takie rozwiązanie zapewnia temperaturę w strefie korzeniowej nie przekraczającą 8degC dzięki czemu nie dochodzi do przegrzania korzeni a w konsekwencji konieczności wymiany trawy (Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006)

181

Rys 2 Instalacja podgrzewanej murawy boiska sportowego bdquoGoacuternikrdquo Łęczna wykonana w systemie Rehau w 2006 roku

BADANIA ROZKŁADU TEMPERATURY W PRZEKROJU POPRZECZNYM INSTALACJI Wzrost zainteresowania systemami ogrzewania przestrzeni otwartych a w szczegoacutelności instalacją podgrzewanej murawy boiska sportowego przyczynił się do prowadzenia głębszych analiz na temat funkcjonowania takich systemoacutew (B Biernacka 2004 D S Breger i in 1996 J Kossowski 2003 D Niełacna H Koczyk 2007 C O Popiel i in 2001) Z technicznego punktu widzenia istotnym zagadnieniem jest rozkład temperatury w przekrojach poprzecznych oraz na goacuternej powierzchni płaszczyzny grzewczej Wyznaczenie takich rozkładoacutew temperatury moŜna wykorzystać do określenia wielkości strumienia ciepła przekazywanego przez instalację do otoczenia czyli do analizy efektywności pracy systemoacutew (D Niełacna H Koczyk 2007) Rozkład temperatury uwarunkowany jest czynnikami pogodowymi oraz parametrami charakterystycznymi systemu takimi jak temperatura zasilania rozstaw rur grzewczych materiał warstwy w ktoacuterej zlokalizowana jest węŜownica grzewcza

Na podstawie przeprowadzonych badań (D Niełacna H Koczyk 2007) stwierdzono trudności szczegoacutełowego uwzględnienia wpływu zmieniających się warunkoacutew klimatycznych na właściwości termodynamiczne gruntu Ustalono Ŝe efektywność pracy instalacji ogrzewania otwartych przestrzeni zaleŜy między innymi od intensywności opadoacutew śniegu i deszczu

promieniowania słonecznego i od prędkości wiatru Wymaganą i jednocześnie bezpieczną dla warstwy korzeniowej trawy temperaturą na powierzchni murawy jest wartość z zakresu od +1degC do +5degC Utrzymywanie takich wartości temperatur gwarantuje właściwą wegetację trawy oraz niedopuszczenie do tworzenia się kryształkoacutew lodu na powierzchni boiska

Na rozkład pola temperatury w gruncie mają wpływ następujące czynniki (B Biernacka 2004)

- rodzaj powierzchni gruntu - oddziaływanie klimatyczne zaleŜne od

strefy klimatycznej oraz oddziaływanie pogodowe

- rodzaj pokrycia powierzchni gruntu (ziemia bez roślinności trawa pokrywa śnieŜna )

- struktura i właściwości fizyczne gruntu (gęstość porowatość przewodność cieplna gruntu)

OPIS ZREALIZOWANYCH INWESTYCJI OGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWYCH Najbardziej popularnym systemem ogrzewania otwartych przestrzeni stosowanym na polskich obiektach sportowych jest instalacja podgrzewanej murawy boiska piłkarskiego Począwszy od roku 2003 na stadionach kluboacutew Ekstraklasy rozpoczęto prace nad ogrzewaniem nawierzchni sportowych Po raz pierwszy w Polsce system ogrzewania murawy boiska sportowego zainstalowano na stadionie bdquoWisłyrdquo w Krakowie

182

Wymogi licencyjne spowodowały wzrost zainteresowania tymi systemami w ostatnim czasie - 24 stadiony posiadają zainstalowany system podgrzewania murawy boiska sportowego W Polsce najwięcej inwestycji tego typu zrealizowano w latach 2005-2007 (20 sztuk) co stanowi ponad 83 całkowitej ilości wykonanych dotąd instalacji

W Europie podgrzewanie nawierzchni sportowych jest powszechnym rozwiązaniem stosowanym duŜo wcześniej niŜ w kraju Pierwszą instalację cieczowego podgrzewania murawy boiska w technologii Rehau wykonano w 1996 roku na stadionie bdquoJablonecrdquo w Czechach W tym samym roku zbudowano jeszcze taką samą instalację na stadionie bdquoLinzrdquo w Austrii oraz na stadionie bdquoPachtakorstadionrdquo w Uzbekistanie Obecnie instalacje ogrzewania nawierzchni sportowych są standardem na stadionach Europy Środkowo-Wschodniej Szczegoacutelne zastosowanie znalazły w takich krajach jak Niemcy Czechy Austria Szwajcaria Rumunia Bułgaria Polska Słowenia Ukraina oraz Rosja

Najczęściej wybieranym systemem ogrzewania zaroacutewno w Polsce jak i w Europie jest instalacja wykonana z rur tworzywowych PEX-a wypełnionych mieszanką wodno ndash glikolową W Polsce na takie rozwiązanie

zdecydowało się juŜ 19 kluboacutew piłkarskich Zrealizowane w kraju inwestycje są identyczne z wykonywanymi na najnowocześniejszych stadionach w Europie na przykład bdquoBayarenardquo w Leverkusen Dominacja tego typu instalacji nad innymi związana jest z wieloma czynnikami z ktoacuterych najwaŜniejszym są niewątpliwe stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne Wysoka funkcjonalność oraz moŜliwość dostosowywania trybu pracy instalacji do aktualnych potrzeb to tylko niektoacutere z istotniejszych zalet systemu Elektryczne systemy podgrzewania boisk sportowych są częściej stosowane w krajach Europy Wschodniej (na przykład Rosji Ukrainie) z uwagi na niŜszą cenę energii elektrycznej oraz surowszy klimat

Zainstalowanie ogrzewania murawy boiska w większości przypadkoacutew związane było z całkowitą modernizacją płyty boiska czyli z montaŜem systemoacutew odwadniania i nawadniania wraz z pracami ziemnymi Dlatego nakłady inwestycyjne były stosunkowo wysokie i ściśle związane z powierzchnią grzewczą boiska W tabeli 1 przedstawiono wielkość nakładoacutew inwestycyjnych modernizacji nawierzchni boisk piłkarskich wraz z montaŜem systemu ogrzewania

Tabela 1 Zestawienie przykładowych kosztoacutew inwestycji montaŜu systemu ogrzewania murawy boiska sportowego (Materiały katalogowe firmy Rehau)

Klub

piłkarski

Inwestor

Państwo

Powierzchnia boiska [m2]

Rok realizacji

Koszt brutto [Euro]

bdquoWisłardquo Krakoacutew

bdquoWisłardquo Krakoacutew SSA

Polska

7 800

2003

500 000

bdquoGroclinrdquo Grodzisk

Wlkp

bdquoGroclin Dyskoboliardquo

SSA

Polska

7 800

2004

600 000

bdquoEintrachtrdquo Frankfurt

Boumlgl Max GmbH amp Co

KG

Niemcy

8 000

2003

464 000

ldquoBorussiardquo Moumlnchengla

dbach

Hochtief Construction

AG

Niemcy

7 770

2003

464 000

ldquoLegiardquo Warszawa

ZMP Polska 7 800 2004 764 000

OPIS KONCEPCJI PROJEKTOW EJ ŹROacuteDŁA CIEPŁA DLA INSTALACJI GRZEWCZEJ Jako źroacutedło ciepła dla instalacji podgrzewania murawy boiska sportowego przy Ośrodku

Sportu i Rekreacji (OSiR) w Zamościu zaprojektowano jednofunkcyjny wymien-nikowy węzeł ciepłowniczy ktoacuterego schemat technologiczny przedstawiono na rys 3

183

Rys 3 Schemat technologiczny węzła ciepłowniczego dla podgrzewu murawy boiska sportowego w

Zamościu

184

Urządzenia znajdujące się w węźle ciepłowniczym zasilane są czynnikiem z sieci ciepłowniczej ktoacuterego obliczeniowe parametry na wejściu do pomieszczenia węzła są określone jako 12070degC Woda sieciowa zasila dwa połączone roacutewnolegle wymienniki płytowe lutowane o łącznej mocy 1300 kW gdzie następuje transformacja parametroacutew czynnika instalacyjnego do poziomu 5040degC Po stronie parametroacutew niskich tuŜ za wymiennikami przewidziano układ zmieszania z zastosowaniem zaworu regulacyjnego troacutejdrogowego ktoacuterego zadaniem jest dostosowanie temperatury czynnika na zasilaniu instalacji do aktualnych potrzeb związanych z istniejącymi warunkami atmosferycznymi Po stronie parametroacutew wysokich tuŜ przed wymiennikami przewidziano zastosowanie zaworu regulacyjnego dwudrogowego wspoacutełpracującego z termostatem umieszczonym na wyjściu z wymiennikoacutew po stronie instalacyjnej Zastosowane urządzenia mają za zadanie zabezpieczyć przed przekroczeniem wartości granicznej temperatury czynnika zasilającego instalację co mogłoby spowodować nadmierny wzrost temperatury gruntu w strefie korzeniowej murawy boiska (K śarski 1997) W instalacji grzewczej jako czynnik grzejny przewidziano 34-owy wodny roztwoacuter glikolu etylenowego Instalacja ogrzewania murawy boiska sportowego powinna zapewniać hermetyczność obiegu a straty czynnika w ciągu roku nie powinny być większe niŜ 5 objętości zładu (800 dm3rok) Przewiduje się automatyczne uzupełnianie zładu 34-wym wodnym roztworem glikolu etylenowego zmagazynowanym w zbiorniku Napełnianie instalacji naleŜy zrealizować poprzez zawory kulowe DN 50 zakończone szybkozłączem do węŜa typu straŜackiego stanowiącego wyposaŜenie cysterny OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU PODGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przewidziano ogrzewanie naturalnej nawierzchni płyty boiska sportowego OSiR w Zamościu w systemie firmy Rehau Zaprojektowano instalację typu cieczowego złoŜoną z obwodoacutew grzewczych roacutewnoległych do kroacutetszego boku boiska z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu Wszystkie pętle grzewcze przyłączone są do rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna (rys 4) zlokalizowanego wzdłuŜ

jednego z dłuŜszych bokoacutew boiska sportowego Instalacja ogrzewania płyty boiska sportowego zapewni jednostkowy wydatek ciepła roacutewny 160 Wm2 regulowany w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego temperatury powierzchni murawy oraz temperatury w strefie korzeniowej za pomocą systemu automatyki pracy węzła ciepłowniczego Urządzenia regulujące zapewnią takŜe bezpieczną temperaturę w obrębie korzeni trawy w celu stworzenia optymalnych warunkoacutew dla wegetacji trawy (Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna) Aby uzyskać właściwy strumień ciepła zaprojektowano instalację o rozstawie rur 030 m Zachowanie prawidłowego rozstawu rur gwarantuje zastosowanie specjalistycznej listwy montaŜowej Rehau - Railfix Rury grzewcze montowane są na głębokości 28 cm w warstwie pospoacutełki o odpowiedniej dobranej laboratoryjnie granulacji W przyjętym systemie ogrzewania powierzchni boiska sportowego zaprojektowano 172 obwody grzewcze przy czym długość pojedynczej pętli wyniosła 1305 m Do wykonania poszczegoacutelnych pętli grzewczych przewidziano zastosowanie rury RAUTHERM z polietylenu sieciowanego PE-Xa o średnicy 25x23 mm Jest to specjalna rura o podwyŜszonej elastyczności w niskich temperaturach charakteryzująca się duŜą wytrzymałością na obciąŜenia mechaniczne oraz przystosowana do pracy w warunkach wysokich nagłych wahań temperatury w zakresie od -10degC do +50degC Przewidziano podłączenie kolejnych pętli grzewczych zgodnie z zasadą Tichelmanna w celu wyroacutewnania oporoacutew przepływu Przewody zasilające i powrotne rozdzielacza wykonane są z rur stalowych preizolowanych o średnicy 1683250 mm Sumaryczna długość rurociągoacutew rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna wyniosła 310 m na co składają się trzy rurociągi ułoŜone roacutewnolegle obok siebie o rozstawie 035 m oraz kolano segmentowe 180deg o średnicy 1683250 mm Miejsca podłączeń poszczegoacutelnych pętli grzewczych wykonane są na zasadzie spawania odejścia DN 25 co 60 cm w kolektor zasilania i co 60 cm w kolektor powrotu Miejsca odejść do poszczegoacutelnych obwodoacutew grzewczych są odpowiednio zaizolowane Rozdzielacz zasilania i powrotu oraz rurociąg powrotny naleŜy ułoŜyć na głębokości 080 cm Jednakowa długość rozstaw oraz średnica przewodoacutew pętli grzewczych gwarantują roacutewnomierny rozkład temperatury na całej powierzchni murawy

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

180

Największą zaletą systemoacutew ogrzewania boiska sportowego jest wydłuŜenie czasu wykorzystania stadionu w ciągu roku

Elektryczne podgrzewanie nawierzchni boiska sportowego realizowane jest przy zastosowaniu specjalistycznych kabli grzejnych ktoacutere ułoŜone są w warstwie gruntu pod powierzchnią murawy (rys 1) Głębokość ułoŜenia kabli grzejnych związana jest z zalecanym rozkładem temperatury w poszczegoacutelnych warstwach gruntu i zwykle wynosi od 20 cm do 25 cm UłoŜenie kabla na takiej głębokości uwarunkowane jest koniecznością utrzymania odpowiedniej temperatury w warstwie ukorzenienia trawy to jest 12degC oraz umoŜliwieniem wykonywania prac konserwacyjnych w celu zapewnienia właściwego stanu nawierzchni (Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008) System ten wymaga podziału

powierzchni boiska na cztery lub pięć stref grzewczych co pozwala na zasilanie oraz sterowanie kaŜdą strefą z osobnych rozdzielni przypisanych do kaŜdej strefy Takie rozwiązanie umoŜliwia strefowe ogrzewanie boiska w zaleŜności od potrzeb Sterowanie pracą systemu podgrzewania zapewniają sterowniki mikroprocesorowe w oparciu o pomiary temperatury w strefie ukorzenienia trawy oraz wilgoci na powierzchni boiska MontaŜ takiej instalacji nie wymaga budowy dodatkowych urządzeń tylko w przypadku gdy na stadionie istnieje instalacja oświetleniowa poniewaŜ system podgrzewania pobiera energię zamiennie z instalacją oświetleniową stadionu

Całkowita moc zainstalowana systemu grzewczego wynosi 600divide800 kW w zaleŜności od powierzchni boiska (Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008)

Oznaczenia 1 Trawa 2 Warstwa urodzajnej gleby 3 Piasek 4 GruntPodłoŜe 5 Taśma montaŜowa 6 Siatka ochronna 7 Kabel grzejny

Rys 1 Przekroacutej systemu grzewczego murawy boiska (Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Alternatywnym systemem podgrzewania murawy boiska sportowego jest instalacja z rur tworzywowych wypełnionych niezamarzającym czynnikiem grzewczym Źroacutedłem ciepła dla tego systemu najczęściej jest wymiennikowy węzeł cieplny podłączony do lokalnej sieci ciepłowniczej ale niewykluczone jest roacutewnieŜ wykorzystanie innych źroacutedeł ciepła takich jak lokalna kotłownia na paliwo gazowe lub płynne Z uwagi na fakt Ŝe system jest ogrzewaniem niskotemperaturowym moŜliwe jest zaprojektowanie alternatywnego źroacutedła ciepła w postaci pompy ciepła Przy podgrzewaniu murawy boiska sportowego w bezpieczny dla niego sposoacuteb naleŜy zwroacutecić uwagę na to aby nie doprowadzić do przegrzania korzeni i jednocześnie zapewnić odpowiednią

temperaturę na powierzchni Ogrzewanie murawy boiska w tym systemie wykorzystuje pętle grzewcze roacutewnoległe najczęściej z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu (rys 2) Rury grzewcze montowane są w warstwie gruntu pospoacutełki o odpowiedniej granulacji na głębokości w zakresie od 25 cm do 30 cm w zaleŜności od indywidualnych uwarunkowań klimatyczno-gruntowych Takie rozwiązanie zapewnia temperaturę w strefie korzeniowej nie przekraczającą 8degC dzięki czemu nie dochodzi do przegrzania korzeni a w konsekwencji konieczności wymiany trawy (Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006)

181

Rys 2 Instalacja podgrzewanej murawy boiska sportowego bdquoGoacuternikrdquo Łęczna wykonana w systemie Rehau w 2006 roku

BADANIA ROZKŁADU TEMPERATURY W PRZEKROJU POPRZECZNYM INSTALACJI Wzrost zainteresowania systemami ogrzewania przestrzeni otwartych a w szczegoacutelności instalacją podgrzewanej murawy boiska sportowego przyczynił się do prowadzenia głębszych analiz na temat funkcjonowania takich systemoacutew (B Biernacka 2004 D S Breger i in 1996 J Kossowski 2003 D Niełacna H Koczyk 2007 C O Popiel i in 2001) Z technicznego punktu widzenia istotnym zagadnieniem jest rozkład temperatury w przekrojach poprzecznych oraz na goacuternej powierzchni płaszczyzny grzewczej Wyznaczenie takich rozkładoacutew temperatury moŜna wykorzystać do określenia wielkości strumienia ciepła przekazywanego przez instalację do otoczenia czyli do analizy efektywności pracy systemoacutew (D Niełacna H Koczyk 2007) Rozkład temperatury uwarunkowany jest czynnikami pogodowymi oraz parametrami charakterystycznymi systemu takimi jak temperatura zasilania rozstaw rur grzewczych materiał warstwy w ktoacuterej zlokalizowana jest węŜownica grzewcza

Na podstawie przeprowadzonych badań (D Niełacna H Koczyk 2007) stwierdzono trudności szczegoacutełowego uwzględnienia wpływu zmieniających się warunkoacutew klimatycznych na właściwości termodynamiczne gruntu Ustalono Ŝe efektywność pracy instalacji ogrzewania otwartych przestrzeni zaleŜy między innymi od intensywności opadoacutew śniegu i deszczu

promieniowania słonecznego i od prędkości wiatru Wymaganą i jednocześnie bezpieczną dla warstwy korzeniowej trawy temperaturą na powierzchni murawy jest wartość z zakresu od +1degC do +5degC Utrzymywanie takich wartości temperatur gwarantuje właściwą wegetację trawy oraz niedopuszczenie do tworzenia się kryształkoacutew lodu na powierzchni boiska

Na rozkład pola temperatury w gruncie mają wpływ następujące czynniki (B Biernacka 2004)

- rodzaj powierzchni gruntu - oddziaływanie klimatyczne zaleŜne od

strefy klimatycznej oraz oddziaływanie pogodowe

- rodzaj pokrycia powierzchni gruntu (ziemia bez roślinności trawa pokrywa śnieŜna )

- struktura i właściwości fizyczne gruntu (gęstość porowatość przewodność cieplna gruntu)

OPIS ZREALIZOWANYCH INWESTYCJI OGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWYCH Najbardziej popularnym systemem ogrzewania otwartych przestrzeni stosowanym na polskich obiektach sportowych jest instalacja podgrzewanej murawy boiska piłkarskiego Począwszy od roku 2003 na stadionach kluboacutew Ekstraklasy rozpoczęto prace nad ogrzewaniem nawierzchni sportowych Po raz pierwszy w Polsce system ogrzewania murawy boiska sportowego zainstalowano na stadionie bdquoWisłyrdquo w Krakowie

182

Wymogi licencyjne spowodowały wzrost zainteresowania tymi systemami w ostatnim czasie - 24 stadiony posiadają zainstalowany system podgrzewania murawy boiska sportowego W Polsce najwięcej inwestycji tego typu zrealizowano w latach 2005-2007 (20 sztuk) co stanowi ponad 83 całkowitej ilości wykonanych dotąd instalacji

W Europie podgrzewanie nawierzchni sportowych jest powszechnym rozwiązaniem stosowanym duŜo wcześniej niŜ w kraju Pierwszą instalację cieczowego podgrzewania murawy boiska w technologii Rehau wykonano w 1996 roku na stadionie bdquoJablonecrdquo w Czechach W tym samym roku zbudowano jeszcze taką samą instalację na stadionie bdquoLinzrdquo w Austrii oraz na stadionie bdquoPachtakorstadionrdquo w Uzbekistanie Obecnie instalacje ogrzewania nawierzchni sportowych są standardem na stadionach Europy Środkowo-Wschodniej Szczegoacutelne zastosowanie znalazły w takich krajach jak Niemcy Czechy Austria Szwajcaria Rumunia Bułgaria Polska Słowenia Ukraina oraz Rosja

Najczęściej wybieranym systemem ogrzewania zaroacutewno w Polsce jak i w Europie jest instalacja wykonana z rur tworzywowych PEX-a wypełnionych mieszanką wodno ndash glikolową W Polsce na takie rozwiązanie

zdecydowało się juŜ 19 kluboacutew piłkarskich Zrealizowane w kraju inwestycje są identyczne z wykonywanymi na najnowocześniejszych stadionach w Europie na przykład bdquoBayarenardquo w Leverkusen Dominacja tego typu instalacji nad innymi związana jest z wieloma czynnikami z ktoacuterych najwaŜniejszym są niewątpliwe stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne Wysoka funkcjonalność oraz moŜliwość dostosowywania trybu pracy instalacji do aktualnych potrzeb to tylko niektoacutere z istotniejszych zalet systemu Elektryczne systemy podgrzewania boisk sportowych są częściej stosowane w krajach Europy Wschodniej (na przykład Rosji Ukrainie) z uwagi na niŜszą cenę energii elektrycznej oraz surowszy klimat

Zainstalowanie ogrzewania murawy boiska w większości przypadkoacutew związane było z całkowitą modernizacją płyty boiska czyli z montaŜem systemoacutew odwadniania i nawadniania wraz z pracami ziemnymi Dlatego nakłady inwestycyjne były stosunkowo wysokie i ściśle związane z powierzchnią grzewczą boiska W tabeli 1 przedstawiono wielkość nakładoacutew inwestycyjnych modernizacji nawierzchni boisk piłkarskich wraz z montaŜem systemu ogrzewania

Tabela 1 Zestawienie przykładowych kosztoacutew inwestycji montaŜu systemu ogrzewania murawy boiska sportowego (Materiały katalogowe firmy Rehau)

Klub

piłkarski

Inwestor

Państwo

Powierzchnia boiska [m2]

Rok realizacji

Koszt brutto [Euro]

bdquoWisłardquo Krakoacutew

bdquoWisłardquo Krakoacutew SSA

Polska

7 800

2003

500 000

bdquoGroclinrdquo Grodzisk

Wlkp

bdquoGroclin Dyskoboliardquo

SSA

Polska

7 800

2004

600 000

bdquoEintrachtrdquo Frankfurt

Boumlgl Max GmbH amp Co

KG

Niemcy

8 000

2003

464 000

ldquoBorussiardquo Moumlnchengla

dbach

Hochtief Construction

AG

Niemcy

7 770

2003

464 000

ldquoLegiardquo Warszawa

ZMP Polska 7 800 2004 764 000

OPIS KONCEPCJI PROJEKTOW EJ ŹROacuteDŁA CIEPŁA DLA INSTALACJI GRZEWCZEJ Jako źroacutedło ciepła dla instalacji podgrzewania murawy boiska sportowego przy Ośrodku

Sportu i Rekreacji (OSiR) w Zamościu zaprojektowano jednofunkcyjny wymien-nikowy węzeł ciepłowniczy ktoacuterego schemat technologiczny przedstawiono na rys 3

183

Rys 3 Schemat technologiczny węzła ciepłowniczego dla podgrzewu murawy boiska sportowego w

Zamościu

184

Urządzenia znajdujące się w węźle ciepłowniczym zasilane są czynnikiem z sieci ciepłowniczej ktoacuterego obliczeniowe parametry na wejściu do pomieszczenia węzła są określone jako 12070degC Woda sieciowa zasila dwa połączone roacutewnolegle wymienniki płytowe lutowane o łącznej mocy 1300 kW gdzie następuje transformacja parametroacutew czynnika instalacyjnego do poziomu 5040degC Po stronie parametroacutew niskich tuŜ za wymiennikami przewidziano układ zmieszania z zastosowaniem zaworu regulacyjnego troacutejdrogowego ktoacuterego zadaniem jest dostosowanie temperatury czynnika na zasilaniu instalacji do aktualnych potrzeb związanych z istniejącymi warunkami atmosferycznymi Po stronie parametroacutew wysokich tuŜ przed wymiennikami przewidziano zastosowanie zaworu regulacyjnego dwudrogowego wspoacutełpracującego z termostatem umieszczonym na wyjściu z wymiennikoacutew po stronie instalacyjnej Zastosowane urządzenia mają za zadanie zabezpieczyć przed przekroczeniem wartości granicznej temperatury czynnika zasilającego instalację co mogłoby spowodować nadmierny wzrost temperatury gruntu w strefie korzeniowej murawy boiska (K śarski 1997) W instalacji grzewczej jako czynnik grzejny przewidziano 34-owy wodny roztwoacuter glikolu etylenowego Instalacja ogrzewania murawy boiska sportowego powinna zapewniać hermetyczność obiegu a straty czynnika w ciągu roku nie powinny być większe niŜ 5 objętości zładu (800 dm3rok) Przewiduje się automatyczne uzupełnianie zładu 34-wym wodnym roztworem glikolu etylenowego zmagazynowanym w zbiorniku Napełnianie instalacji naleŜy zrealizować poprzez zawory kulowe DN 50 zakończone szybkozłączem do węŜa typu straŜackiego stanowiącego wyposaŜenie cysterny OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU PODGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przewidziano ogrzewanie naturalnej nawierzchni płyty boiska sportowego OSiR w Zamościu w systemie firmy Rehau Zaprojektowano instalację typu cieczowego złoŜoną z obwodoacutew grzewczych roacutewnoległych do kroacutetszego boku boiska z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu Wszystkie pętle grzewcze przyłączone są do rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna (rys 4) zlokalizowanego wzdłuŜ

jednego z dłuŜszych bokoacutew boiska sportowego Instalacja ogrzewania płyty boiska sportowego zapewni jednostkowy wydatek ciepła roacutewny 160 Wm2 regulowany w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego temperatury powierzchni murawy oraz temperatury w strefie korzeniowej za pomocą systemu automatyki pracy węzła ciepłowniczego Urządzenia regulujące zapewnią takŜe bezpieczną temperaturę w obrębie korzeni trawy w celu stworzenia optymalnych warunkoacutew dla wegetacji trawy (Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna) Aby uzyskać właściwy strumień ciepła zaprojektowano instalację o rozstawie rur 030 m Zachowanie prawidłowego rozstawu rur gwarantuje zastosowanie specjalistycznej listwy montaŜowej Rehau - Railfix Rury grzewcze montowane są na głębokości 28 cm w warstwie pospoacutełki o odpowiedniej dobranej laboratoryjnie granulacji W przyjętym systemie ogrzewania powierzchni boiska sportowego zaprojektowano 172 obwody grzewcze przy czym długość pojedynczej pętli wyniosła 1305 m Do wykonania poszczegoacutelnych pętli grzewczych przewidziano zastosowanie rury RAUTHERM z polietylenu sieciowanego PE-Xa o średnicy 25x23 mm Jest to specjalna rura o podwyŜszonej elastyczności w niskich temperaturach charakteryzująca się duŜą wytrzymałością na obciąŜenia mechaniczne oraz przystosowana do pracy w warunkach wysokich nagłych wahań temperatury w zakresie od -10degC do +50degC Przewidziano podłączenie kolejnych pętli grzewczych zgodnie z zasadą Tichelmanna w celu wyroacutewnania oporoacutew przepływu Przewody zasilające i powrotne rozdzielacza wykonane są z rur stalowych preizolowanych o średnicy 1683250 mm Sumaryczna długość rurociągoacutew rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna wyniosła 310 m na co składają się trzy rurociągi ułoŜone roacutewnolegle obok siebie o rozstawie 035 m oraz kolano segmentowe 180deg o średnicy 1683250 mm Miejsca podłączeń poszczegoacutelnych pętli grzewczych wykonane są na zasadzie spawania odejścia DN 25 co 60 cm w kolektor zasilania i co 60 cm w kolektor powrotu Miejsca odejść do poszczegoacutelnych obwodoacutew grzewczych są odpowiednio zaizolowane Rozdzielacz zasilania i powrotu oraz rurociąg powrotny naleŜy ułoŜyć na głębokości 080 cm Jednakowa długość rozstaw oraz średnica przewodoacutew pętli grzewczych gwarantują roacutewnomierny rozkład temperatury na całej powierzchni murawy

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

181

Rys 2 Instalacja podgrzewanej murawy boiska sportowego bdquoGoacuternikrdquo Łęczna wykonana w systemie Rehau w 2006 roku

BADANIA ROZKŁADU TEMPERATURY W PRZEKROJU POPRZECZNYM INSTALACJI Wzrost zainteresowania systemami ogrzewania przestrzeni otwartych a w szczegoacutelności instalacją podgrzewanej murawy boiska sportowego przyczynił się do prowadzenia głębszych analiz na temat funkcjonowania takich systemoacutew (B Biernacka 2004 D S Breger i in 1996 J Kossowski 2003 D Niełacna H Koczyk 2007 C O Popiel i in 2001) Z technicznego punktu widzenia istotnym zagadnieniem jest rozkład temperatury w przekrojach poprzecznych oraz na goacuternej powierzchni płaszczyzny grzewczej Wyznaczenie takich rozkładoacutew temperatury moŜna wykorzystać do określenia wielkości strumienia ciepła przekazywanego przez instalację do otoczenia czyli do analizy efektywności pracy systemoacutew (D Niełacna H Koczyk 2007) Rozkład temperatury uwarunkowany jest czynnikami pogodowymi oraz parametrami charakterystycznymi systemu takimi jak temperatura zasilania rozstaw rur grzewczych materiał warstwy w ktoacuterej zlokalizowana jest węŜownica grzewcza

Na podstawie przeprowadzonych badań (D Niełacna H Koczyk 2007) stwierdzono trudności szczegoacutełowego uwzględnienia wpływu zmieniających się warunkoacutew klimatycznych na właściwości termodynamiczne gruntu Ustalono Ŝe efektywność pracy instalacji ogrzewania otwartych przestrzeni zaleŜy między innymi od intensywności opadoacutew śniegu i deszczu

promieniowania słonecznego i od prędkości wiatru Wymaganą i jednocześnie bezpieczną dla warstwy korzeniowej trawy temperaturą na powierzchni murawy jest wartość z zakresu od +1degC do +5degC Utrzymywanie takich wartości temperatur gwarantuje właściwą wegetację trawy oraz niedopuszczenie do tworzenia się kryształkoacutew lodu na powierzchni boiska

Na rozkład pola temperatury w gruncie mają wpływ następujące czynniki (B Biernacka 2004)

- rodzaj powierzchni gruntu - oddziaływanie klimatyczne zaleŜne od

strefy klimatycznej oraz oddziaływanie pogodowe

- rodzaj pokrycia powierzchni gruntu (ziemia bez roślinności trawa pokrywa śnieŜna )

- struktura i właściwości fizyczne gruntu (gęstość porowatość przewodność cieplna gruntu)

OPIS ZREALIZOWANYCH INWESTYCJI OGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWYCH Najbardziej popularnym systemem ogrzewania otwartych przestrzeni stosowanym na polskich obiektach sportowych jest instalacja podgrzewanej murawy boiska piłkarskiego Począwszy od roku 2003 na stadionach kluboacutew Ekstraklasy rozpoczęto prace nad ogrzewaniem nawierzchni sportowych Po raz pierwszy w Polsce system ogrzewania murawy boiska sportowego zainstalowano na stadionie bdquoWisłyrdquo w Krakowie

182

Wymogi licencyjne spowodowały wzrost zainteresowania tymi systemami w ostatnim czasie - 24 stadiony posiadają zainstalowany system podgrzewania murawy boiska sportowego W Polsce najwięcej inwestycji tego typu zrealizowano w latach 2005-2007 (20 sztuk) co stanowi ponad 83 całkowitej ilości wykonanych dotąd instalacji

W Europie podgrzewanie nawierzchni sportowych jest powszechnym rozwiązaniem stosowanym duŜo wcześniej niŜ w kraju Pierwszą instalację cieczowego podgrzewania murawy boiska w technologii Rehau wykonano w 1996 roku na stadionie bdquoJablonecrdquo w Czechach W tym samym roku zbudowano jeszcze taką samą instalację na stadionie bdquoLinzrdquo w Austrii oraz na stadionie bdquoPachtakorstadionrdquo w Uzbekistanie Obecnie instalacje ogrzewania nawierzchni sportowych są standardem na stadionach Europy Środkowo-Wschodniej Szczegoacutelne zastosowanie znalazły w takich krajach jak Niemcy Czechy Austria Szwajcaria Rumunia Bułgaria Polska Słowenia Ukraina oraz Rosja

Najczęściej wybieranym systemem ogrzewania zaroacutewno w Polsce jak i w Europie jest instalacja wykonana z rur tworzywowych PEX-a wypełnionych mieszanką wodno ndash glikolową W Polsce na takie rozwiązanie

zdecydowało się juŜ 19 kluboacutew piłkarskich Zrealizowane w kraju inwestycje są identyczne z wykonywanymi na najnowocześniejszych stadionach w Europie na przykład bdquoBayarenardquo w Leverkusen Dominacja tego typu instalacji nad innymi związana jest z wieloma czynnikami z ktoacuterych najwaŜniejszym są niewątpliwe stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne Wysoka funkcjonalność oraz moŜliwość dostosowywania trybu pracy instalacji do aktualnych potrzeb to tylko niektoacutere z istotniejszych zalet systemu Elektryczne systemy podgrzewania boisk sportowych są częściej stosowane w krajach Europy Wschodniej (na przykład Rosji Ukrainie) z uwagi na niŜszą cenę energii elektrycznej oraz surowszy klimat

Zainstalowanie ogrzewania murawy boiska w większości przypadkoacutew związane było z całkowitą modernizacją płyty boiska czyli z montaŜem systemoacutew odwadniania i nawadniania wraz z pracami ziemnymi Dlatego nakłady inwestycyjne były stosunkowo wysokie i ściśle związane z powierzchnią grzewczą boiska W tabeli 1 przedstawiono wielkość nakładoacutew inwestycyjnych modernizacji nawierzchni boisk piłkarskich wraz z montaŜem systemu ogrzewania

Tabela 1 Zestawienie przykładowych kosztoacutew inwestycji montaŜu systemu ogrzewania murawy boiska sportowego (Materiały katalogowe firmy Rehau)

Klub

piłkarski

Inwestor

Państwo

Powierzchnia boiska [m2]

Rok realizacji

Koszt brutto [Euro]

bdquoWisłardquo Krakoacutew

bdquoWisłardquo Krakoacutew SSA

Polska

7 800

2003

500 000

bdquoGroclinrdquo Grodzisk

Wlkp

bdquoGroclin Dyskoboliardquo

SSA

Polska

7 800

2004

600 000

bdquoEintrachtrdquo Frankfurt

Boumlgl Max GmbH amp Co

KG

Niemcy

8 000

2003

464 000

ldquoBorussiardquo Moumlnchengla

dbach

Hochtief Construction

AG

Niemcy

7 770

2003

464 000

ldquoLegiardquo Warszawa

ZMP Polska 7 800 2004 764 000

OPIS KONCEPCJI PROJEKTOW EJ ŹROacuteDŁA CIEPŁA DLA INSTALACJI GRZEWCZEJ Jako źroacutedło ciepła dla instalacji podgrzewania murawy boiska sportowego przy Ośrodku

Sportu i Rekreacji (OSiR) w Zamościu zaprojektowano jednofunkcyjny wymien-nikowy węzeł ciepłowniczy ktoacuterego schemat technologiczny przedstawiono na rys 3

183

Rys 3 Schemat technologiczny węzła ciepłowniczego dla podgrzewu murawy boiska sportowego w

Zamościu

184

Urządzenia znajdujące się w węźle ciepłowniczym zasilane są czynnikiem z sieci ciepłowniczej ktoacuterego obliczeniowe parametry na wejściu do pomieszczenia węzła są określone jako 12070degC Woda sieciowa zasila dwa połączone roacutewnolegle wymienniki płytowe lutowane o łącznej mocy 1300 kW gdzie następuje transformacja parametroacutew czynnika instalacyjnego do poziomu 5040degC Po stronie parametroacutew niskich tuŜ za wymiennikami przewidziano układ zmieszania z zastosowaniem zaworu regulacyjnego troacutejdrogowego ktoacuterego zadaniem jest dostosowanie temperatury czynnika na zasilaniu instalacji do aktualnych potrzeb związanych z istniejącymi warunkami atmosferycznymi Po stronie parametroacutew wysokich tuŜ przed wymiennikami przewidziano zastosowanie zaworu regulacyjnego dwudrogowego wspoacutełpracującego z termostatem umieszczonym na wyjściu z wymiennikoacutew po stronie instalacyjnej Zastosowane urządzenia mają za zadanie zabezpieczyć przed przekroczeniem wartości granicznej temperatury czynnika zasilającego instalację co mogłoby spowodować nadmierny wzrost temperatury gruntu w strefie korzeniowej murawy boiska (K śarski 1997) W instalacji grzewczej jako czynnik grzejny przewidziano 34-owy wodny roztwoacuter glikolu etylenowego Instalacja ogrzewania murawy boiska sportowego powinna zapewniać hermetyczność obiegu a straty czynnika w ciągu roku nie powinny być większe niŜ 5 objętości zładu (800 dm3rok) Przewiduje się automatyczne uzupełnianie zładu 34-wym wodnym roztworem glikolu etylenowego zmagazynowanym w zbiorniku Napełnianie instalacji naleŜy zrealizować poprzez zawory kulowe DN 50 zakończone szybkozłączem do węŜa typu straŜackiego stanowiącego wyposaŜenie cysterny OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU PODGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przewidziano ogrzewanie naturalnej nawierzchni płyty boiska sportowego OSiR w Zamościu w systemie firmy Rehau Zaprojektowano instalację typu cieczowego złoŜoną z obwodoacutew grzewczych roacutewnoległych do kroacutetszego boku boiska z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu Wszystkie pętle grzewcze przyłączone są do rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna (rys 4) zlokalizowanego wzdłuŜ

jednego z dłuŜszych bokoacutew boiska sportowego Instalacja ogrzewania płyty boiska sportowego zapewni jednostkowy wydatek ciepła roacutewny 160 Wm2 regulowany w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego temperatury powierzchni murawy oraz temperatury w strefie korzeniowej za pomocą systemu automatyki pracy węzła ciepłowniczego Urządzenia regulujące zapewnią takŜe bezpieczną temperaturę w obrębie korzeni trawy w celu stworzenia optymalnych warunkoacutew dla wegetacji trawy (Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna) Aby uzyskać właściwy strumień ciepła zaprojektowano instalację o rozstawie rur 030 m Zachowanie prawidłowego rozstawu rur gwarantuje zastosowanie specjalistycznej listwy montaŜowej Rehau - Railfix Rury grzewcze montowane są na głębokości 28 cm w warstwie pospoacutełki o odpowiedniej dobranej laboratoryjnie granulacji W przyjętym systemie ogrzewania powierzchni boiska sportowego zaprojektowano 172 obwody grzewcze przy czym długość pojedynczej pętli wyniosła 1305 m Do wykonania poszczegoacutelnych pętli grzewczych przewidziano zastosowanie rury RAUTHERM z polietylenu sieciowanego PE-Xa o średnicy 25x23 mm Jest to specjalna rura o podwyŜszonej elastyczności w niskich temperaturach charakteryzująca się duŜą wytrzymałością na obciąŜenia mechaniczne oraz przystosowana do pracy w warunkach wysokich nagłych wahań temperatury w zakresie od -10degC do +50degC Przewidziano podłączenie kolejnych pętli grzewczych zgodnie z zasadą Tichelmanna w celu wyroacutewnania oporoacutew przepływu Przewody zasilające i powrotne rozdzielacza wykonane są z rur stalowych preizolowanych o średnicy 1683250 mm Sumaryczna długość rurociągoacutew rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna wyniosła 310 m na co składają się trzy rurociągi ułoŜone roacutewnolegle obok siebie o rozstawie 035 m oraz kolano segmentowe 180deg o średnicy 1683250 mm Miejsca podłączeń poszczegoacutelnych pętli grzewczych wykonane są na zasadzie spawania odejścia DN 25 co 60 cm w kolektor zasilania i co 60 cm w kolektor powrotu Miejsca odejść do poszczegoacutelnych obwodoacutew grzewczych są odpowiednio zaizolowane Rozdzielacz zasilania i powrotu oraz rurociąg powrotny naleŜy ułoŜyć na głębokości 080 cm Jednakowa długość rozstaw oraz średnica przewodoacutew pętli grzewczych gwarantują roacutewnomierny rozkład temperatury na całej powierzchni murawy

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

182

Wymogi licencyjne spowodowały wzrost zainteresowania tymi systemami w ostatnim czasie - 24 stadiony posiadają zainstalowany system podgrzewania murawy boiska sportowego W Polsce najwięcej inwestycji tego typu zrealizowano w latach 2005-2007 (20 sztuk) co stanowi ponad 83 całkowitej ilości wykonanych dotąd instalacji

W Europie podgrzewanie nawierzchni sportowych jest powszechnym rozwiązaniem stosowanym duŜo wcześniej niŜ w kraju Pierwszą instalację cieczowego podgrzewania murawy boiska w technologii Rehau wykonano w 1996 roku na stadionie bdquoJablonecrdquo w Czechach W tym samym roku zbudowano jeszcze taką samą instalację na stadionie bdquoLinzrdquo w Austrii oraz na stadionie bdquoPachtakorstadionrdquo w Uzbekistanie Obecnie instalacje ogrzewania nawierzchni sportowych są standardem na stadionach Europy Środkowo-Wschodniej Szczegoacutelne zastosowanie znalazły w takich krajach jak Niemcy Czechy Austria Szwajcaria Rumunia Bułgaria Polska Słowenia Ukraina oraz Rosja

Najczęściej wybieranym systemem ogrzewania zaroacutewno w Polsce jak i w Europie jest instalacja wykonana z rur tworzywowych PEX-a wypełnionych mieszanką wodno ndash glikolową W Polsce na takie rozwiązanie

zdecydowało się juŜ 19 kluboacutew piłkarskich Zrealizowane w kraju inwestycje są identyczne z wykonywanymi na najnowocześniejszych stadionach w Europie na przykład bdquoBayarenardquo w Leverkusen Dominacja tego typu instalacji nad innymi związana jest z wieloma czynnikami z ktoacuterych najwaŜniejszym są niewątpliwe stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne Wysoka funkcjonalność oraz moŜliwość dostosowywania trybu pracy instalacji do aktualnych potrzeb to tylko niektoacutere z istotniejszych zalet systemu Elektryczne systemy podgrzewania boisk sportowych są częściej stosowane w krajach Europy Wschodniej (na przykład Rosji Ukrainie) z uwagi na niŜszą cenę energii elektrycznej oraz surowszy klimat

Zainstalowanie ogrzewania murawy boiska w większości przypadkoacutew związane było z całkowitą modernizacją płyty boiska czyli z montaŜem systemoacutew odwadniania i nawadniania wraz z pracami ziemnymi Dlatego nakłady inwestycyjne były stosunkowo wysokie i ściśle związane z powierzchnią grzewczą boiska W tabeli 1 przedstawiono wielkość nakładoacutew inwestycyjnych modernizacji nawierzchni boisk piłkarskich wraz z montaŜem systemu ogrzewania

Tabela 1 Zestawienie przykładowych kosztoacutew inwestycji montaŜu systemu ogrzewania murawy boiska sportowego (Materiały katalogowe firmy Rehau)

Klub

piłkarski

Inwestor

Państwo

Powierzchnia boiska [m2]

Rok realizacji

Koszt brutto [Euro]

bdquoWisłardquo Krakoacutew

bdquoWisłardquo Krakoacutew SSA

Polska

7 800

2003

500 000

bdquoGroclinrdquo Grodzisk

Wlkp

bdquoGroclin Dyskoboliardquo

SSA

Polska

7 800

2004

600 000

bdquoEintrachtrdquo Frankfurt

Boumlgl Max GmbH amp Co

KG

Niemcy

8 000

2003

464 000

ldquoBorussiardquo Moumlnchengla

dbach

Hochtief Construction

AG

Niemcy

7 770

2003

464 000

ldquoLegiardquo Warszawa

ZMP Polska 7 800 2004 764 000

OPIS KONCEPCJI PROJEKTOW EJ ŹROacuteDŁA CIEPŁA DLA INSTALACJI GRZEWCZEJ Jako źroacutedło ciepła dla instalacji podgrzewania murawy boiska sportowego przy Ośrodku

Sportu i Rekreacji (OSiR) w Zamościu zaprojektowano jednofunkcyjny wymien-nikowy węzeł ciepłowniczy ktoacuterego schemat technologiczny przedstawiono na rys 3

183

Rys 3 Schemat technologiczny węzła ciepłowniczego dla podgrzewu murawy boiska sportowego w

Zamościu

184

Urządzenia znajdujące się w węźle ciepłowniczym zasilane są czynnikiem z sieci ciepłowniczej ktoacuterego obliczeniowe parametry na wejściu do pomieszczenia węzła są określone jako 12070degC Woda sieciowa zasila dwa połączone roacutewnolegle wymienniki płytowe lutowane o łącznej mocy 1300 kW gdzie następuje transformacja parametroacutew czynnika instalacyjnego do poziomu 5040degC Po stronie parametroacutew niskich tuŜ za wymiennikami przewidziano układ zmieszania z zastosowaniem zaworu regulacyjnego troacutejdrogowego ktoacuterego zadaniem jest dostosowanie temperatury czynnika na zasilaniu instalacji do aktualnych potrzeb związanych z istniejącymi warunkami atmosferycznymi Po stronie parametroacutew wysokich tuŜ przed wymiennikami przewidziano zastosowanie zaworu regulacyjnego dwudrogowego wspoacutełpracującego z termostatem umieszczonym na wyjściu z wymiennikoacutew po stronie instalacyjnej Zastosowane urządzenia mają za zadanie zabezpieczyć przed przekroczeniem wartości granicznej temperatury czynnika zasilającego instalację co mogłoby spowodować nadmierny wzrost temperatury gruntu w strefie korzeniowej murawy boiska (K śarski 1997) W instalacji grzewczej jako czynnik grzejny przewidziano 34-owy wodny roztwoacuter glikolu etylenowego Instalacja ogrzewania murawy boiska sportowego powinna zapewniać hermetyczność obiegu a straty czynnika w ciągu roku nie powinny być większe niŜ 5 objętości zładu (800 dm3rok) Przewiduje się automatyczne uzupełnianie zładu 34-wym wodnym roztworem glikolu etylenowego zmagazynowanym w zbiorniku Napełnianie instalacji naleŜy zrealizować poprzez zawory kulowe DN 50 zakończone szybkozłączem do węŜa typu straŜackiego stanowiącego wyposaŜenie cysterny OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU PODGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przewidziano ogrzewanie naturalnej nawierzchni płyty boiska sportowego OSiR w Zamościu w systemie firmy Rehau Zaprojektowano instalację typu cieczowego złoŜoną z obwodoacutew grzewczych roacutewnoległych do kroacutetszego boku boiska z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu Wszystkie pętle grzewcze przyłączone są do rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna (rys 4) zlokalizowanego wzdłuŜ

jednego z dłuŜszych bokoacutew boiska sportowego Instalacja ogrzewania płyty boiska sportowego zapewni jednostkowy wydatek ciepła roacutewny 160 Wm2 regulowany w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego temperatury powierzchni murawy oraz temperatury w strefie korzeniowej za pomocą systemu automatyki pracy węzła ciepłowniczego Urządzenia regulujące zapewnią takŜe bezpieczną temperaturę w obrębie korzeni trawy w celu stworzenia optymalnych warunkoacutew dla wegetacji trawy (Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna) Aby uzyskać właściwy strumień ciepła zaprojektowano instalację o rozstawie rur 030 m Zachowanie prawidłowego rozstawu rur gwarantuje zastosowanie specjalistycznej listwy montaŜowej Rehau - Railfix Rury grzewcze montowane są na głębokości 28 cm w warstwie pospoacutełki o odpowiedniej dobranej laboratoryjnie granulacji W przyjętym systemie ogrzewania powierzchni boiska sportowego zaprojektowano 172 obwody grzewcze przy czym długość pojedynczej pętli wyniosła 1305 m Do wykonania poszczegoacutelnych pętli grzewczych przewidziano zastosowanie rury RAUTHERM z polietylenu sieciowanego PE-Xa o średnicy 25x23 mm Jest to specjalna rura o podwyŜszonej elastyczności w niskich temperaturach charakteryzująca się duŜą wytrzymałością na obciąŜenia mechaniczne oraz przystosowana do pracy w warunkach wysokich nagłych wahań temperatury w zakresie od -10degC do +50degC Przewidziano podłączenie kolejnych pętli grzewczych zgodnie z zasadą Tichelmanna w celu wyroacutewnania oporoacutew przepływu Przewody zasilające i powrotne rozdzielacza wykonane są z rur stalowych preizolowanych o średnicy 1683250 mm Sumaryczna długość rurociągoacutew rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna wyniosła 310 m na co składają się trzy rurociągi ułoŜone roacutewnolegle obok siebie o rozstawie 035 m oraz kolano segmentowe 180deg o średnicy 1683250 mm Miejsca podłączeń poszczegoacutelnych pętli grzewczych wykonane są na zasadzie spawania odejścia DN 25 co 60 cm w kolektor zasilania i co 60 cm w kolektor powrotu Miejsca odejść do poszczegoacutelnych obwodoacutew grzewczych są odpowiednio zaizolowane Rozdzielacz zasilania i powrotu oraz rurociąg powrotny naleŜy ułoŜyć na głębokości 080 cm Jednakowa długość rozstaw oraz średnica przewodoacutew pętli grzewczych gwarantują roacutewnomierny rozkład temperatury na całej powierzchni murawy

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

183

Rys 3 Schemat technologiczny węzła ciepłowniczego dla podgrzewu murawy boiska sportowego w

Zamościu

184

Urządzenia znajdujące się w węźle ciepłowniczym zasilane są czynnikiem z sieci ciepłowniczej ktoacuterego obliczeniowe parametry na wejściu do pomieszczenia węzła są określone jako 12070degC Woda sieciowa zasila dwa połączone roacutewnolegle wymienniki płytowe lutowane o łącznej mocy 1300 kW gdzie następuje transformacja parametroacutew czynnika instalacyjnego do poziomu 5040degC Po stronie parametroacutew niskich tuŜ za wymiennikami przewidziano układ zmieszania z zastosowaniem zaworu regulacyjnego troacutejdrogowego ktoacuterego zadaniem jest dostosowanie temperatury czynnika na zasilaniu instalacji do aktualnych potrzeb związanych z istniejącymi warunkami atmosferycznymi Po stronie parametroacutew wysokich tuŜ przed wymiennikami przewidziano zastosowanie zaworu regulacyjnego dwudrogowego wspoacutełpracującego z termostatem umieszczonym na wyjściu z wymiennikoacutew po stronie instalacyjnej Zastosowane urządzenia mają za zadanie zabezpieczyć przed przekroczeniem wartości granicznej temperatury czynnika zasilającego instalację co mogłoby spowodować nadmierny wzrost temperatury gruntu w strefie korzeniowej murawy boiska (K śarski 1997) W instalacji grzewczej jako czynnik grzejny przewidziano 34-owy wodny roztwoacuter glikolu etylenowego Instalacja ogrzewania murawy boiska sportowego powinna zapewniać hermetyczność obiegu a straty czynnika w ciągu roku nie powinny być większe niŜ 5 objętości zładu (800 dm3rok) Przewiduje się automatyczne uzupełnianie zładu 34-wym wodnym roztworem glikolu etylenowego zmagazynowanym w zbiorniku Napełnianie instalacji naleŜy zrealizować poprzez zawory kulowe DN 50 zakończone szybkozłączem do węŜa typu straŜackiego stanowiącego wyposaŜenie cysterny OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU PODGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przewidziano ogrzewanie naturalnej nawierzchni płyty boiska sportowego OSiR w Zamościu w systemie firmy Rehau Zaprojektowano instalację typu cieczowego złoŜoną z obwodoacutew grzewczych roacutewnoległych do kroacutetszego boku boiska z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu Wszystkie pętle grzewcze przyłączone są do rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna (rys 4) zlokalizowanego wzdłuŜ

jednego z dłuŜszych bokoacutew boiska sportowego Instalacja ogrzewania płyty boiska sportowego zapewni jednostkowy wydatek ciepła roacutewny 160 Wm2 regulowany w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego temperatury powierzchni murawy oraz temperatury w strefie korzeniowej za pomocą systemu automatyki pracy węzła ciepłowniczego Urządzenia regulujące zapewnią takŜe bezpieczną temperaturę w obrębie korzeni trawy w celu stworzenia optymalnych warunkoacutew dla wegetacji trawy (Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna) Aby uzyskać właściwy strumień ciepła zaprojektowano instalację o rozstawie rur 030 m Zachowanie prawidłowego rozstawu rur gwarantuje zastosowanie specjalistycznej listwy montaŜowej Rehau - Railfix Rury grzewcze montowane są na głębokości 28 cm w warstwie pospoacutełki o odpowiedniej dobranej laboratoryjnie granulacji W przyjętym systemie ogrzewania powierzchni boiska sportowego zaprojektowano 172 obwody grzewcze przy czym długość pojedynczej pętli wyniosła 1305 m Do wykonania poszczegoacutelnych pętli grzewczych przewidziano zastosowanie rury RAUTHERM z polietylenu sieciowanego PE-Xa o średnicy 25x23 mm Jest to specjalna rura o podwyŜszonej elastyczności w niskich temperaturach charakteryzująca się duŜą wytrzymałością na obciąŜenia mechaniczne oraz przystosowana do pracy w warunkach wysokich nagłych wahań temperatury w zakresie od -10degC do +50degC Przewidziano podłączenie kolejnych pętli grzewczych zgodnie z zasadą Tichelmanna w celu wyroacutewnania oporoacutew przepływu Przewody zasilające i powrotne rozdzielacza wykonane są z rur stalowych preizolowanych o średnicy 1683250 mm Sumaryczna długość rurociągoacutew rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna wyniosła 310 m na co składają się trzy rurociągi ułoŜone roacutewnolegle obok siebie o rozstawie 035 m oraz kolano segmentowe 180deg o średnicy 1683250 mm Miejsca podłączeń poszczegoacutelnych pętli grzewczych wykonane są na zasadzie spawania odejścia DN 25 co 60 cm w kolektor zasilania i co 60 cm w kolektor powrotu Miejsca odejść do poszczegoacutelnych obwodoacutew grzewczych są odpowiednio zaizolowane Rozdzielacz zasilania i powrotu oraz rurociąg powrotny naleŜy ułoŜyć na głębokości 080 cm Jednakowa długość rozstaw oraz średnica przewodoacutew pętli grzewczych gwarantują roacutewnomierny rozkład temperatury na całej powierzchni murawy

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

184

Urządzenia znajdujące się w węźle ciepłowniczym zasilane są czynnikiem z sieci ciepłowniczej ktoacuterego obliczeniowe parametry na wejściu do pomieszczenia węzła są określone jako 12070degC Woda sieciowa zasila dwa połączone roacutewnolegle wymienniki płytowe lutowane o łącznej mocy 1300 kW gdzie następuje transformacja parametroacutew czynnika instalacyjnego do poziomu 5040degC Po stronie parametroacutew niskich tuŜ za wymiennikami przewidziano układ zmieszania z zastosowaniem zaworu regulacyjnego troacutejdrogowego ktoacuterego zadaniem jest dostosowanie temperatury czynnika na zasilaniu instalacji do aktualnych potrzeb związanych z istniejącymi warunkami atmosferycznymi Po stronie parametroacutew wysokich tuŜ przed wymiennikami przewidziano zastosowanie zaworu regulacyjnego dwudrogowego wspoacutełpracującego z termostatem umieszczonym na wyjściu z wymiennikoacutew po stronie instalacyjnej Zastosowane urządzenia mają za zadanie zabezpieczyć przed przekroczeniem wartości granicznej temperatury czynnika zasilającego instalację co mogłoby spowodować nadmierny wzrost temperatury gruntu w strefie korzeniowej murawy boiska (K śarski 1997) W instalacji grzewczej jako czynnik grzejny przewidziano 34-owy wodny roztwoacuter glikolu etylenowego Instalacja ogrzewania murawy boiska sportowego powinna zapewniać hermetyczność obiegu a straty czynnika w ciągu roku nie powinny być większe niŜ 5 objętości zładu (800 dm3rok) Przewiduje się automatyczne uzupełnianie zładu 34-wym wodnym roztworem glikolu etylenowego zmagazynowanym w zbiorniku Napełnianie instalacji naleŜy zrealizować poprzez zawory kulowe DN 50 zakończone szybkozłączem do węŜa typu straŜackiego stanowiącego wyposaŜenie cysterny OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU PODGRZEWANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przewidziano ogrzewanie naturalnej nawierzchni płyty boiska sportowego OSiR w Zamościu w systemie firmy Rehau Zaprojektowano instalację typu cieczowego złoŜoną z obwodoacutew grzewczych roacutewnoległych do kroacutetszego boku boiska z jednym nawrotem na zasadzie pojedynczego zasilania i powrotu Wszystkie pętle grzewcze przyłączone są do rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna (rys 4) zlokalizowanego wzdłuŜ

jednego z dłuŜszych bokoacutew boiska sportowego Instalacja ogrzewania płyty boiska sportowego zapewni jednostkowy wydatek ciepła roacutewny 160 Wm2 regulowany w funkcji temperatury powietrza zewnętrznego temperatury powierzchni murawy oraz temperatury w strefie korzeniowej za pomocą systemu automatyki pracy węzła ciepłowniczego Urządzenia regulujące zapewnią takŜe bezpieczną temperaturę w obrębie korzeni trawy w celu stworzenia optymalnych warunkoacutew dla wegetacji trawy (Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna) Aby uzyskać właściwy strumień ciepła zaprojektowano instalację o rozstawie rur 030 m Zachowanie prawidłowego rozstawu rur gwarantuje zastosowanie specjalistycznej listwy montaŜowej Rehau - Railfix Rury grzewcze montowane są na głębokości 28 cm w warstwie pospoacutełki o odpowiedniej dobranej laboratoryjnie granulacji W przyjętym systemie ogrzewania powierzchni boiska sportowego zaprojektowano 172 obwody grzewcze przy czym długość pojedynczej pętli wyniosła 1305 m Do wykonania poszczegoacutelnych pętli grzewczych przewidziano zastosowanie rury RAUTHERM z polietylenu sieciowanego PE-Xa o średnicy 25x23 mm Jest to specjalna rura o podwyŜszonej elastyczności w niskich temperaturach charakteryzująca się duŜą wytrzymałością na obciąŜenia mechaniczne oraz przystosowana do pracy w warunkach wysokich nagłych wahań temperatury w zakresie od -10degC do +50degC Przewidziano podłączenie kolejnych pętli grzewczych zgodnie z zasadą Tichelmanna w celu wyroacutewnania oporoacutew przepływu Przewody zasilające i powrotne rozdzielacza wykonane są z rur stalowych preizolowanych o średnicy 1683250 mm Sumaryczna długość rurociągoacutew rozdzielacza przewodoacutew w układzie Tichelmanna wyniosła 310 m na co składają się trzy rurociągi ułoŜone roacutewnolegle obok siebie o rozstawie 035 m oraz kolano segmentowe 180deg o średnicy 1683250 mm Miejsca podłączeń poszczegoacutelnych pętli grzewczych wykonane są na zasadzie spawania odejścia DN 25 co 60 cm w kolektor zasilania i co 60 cm w kolektor powrotu Miejsca odejść do poszczegoacutelnych obwodoacutew grzewczych są odpowiednio zaizolowane Rozdzielacz zasilania i powrotu oraz rurociąg powrotny naleŜy ułoŜyć na głębokości 080 cm Jednakowa długość rozstaw oraz średnica przewodoacutew pętli grzewczych gwarantują roacutewnomierny rozkład temperatury na całej powierzchni murawy

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

185

Rys 4 Rozdzielacz przewodoacutew w układzie Tichelmanna OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU NAWADNIANIA NAWIERZCHNI SPORTOWEJ Przyjęty system automatycznego nawadniania boiska sportowego oparty jest na dwunastu zraszaczach Firmy Perrot z czego tylko dwa znajdują się bezpośrednio w płycie boiska Takie rozwiązanie jest standardem na

europejskich obiektach sportowych Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania projektowego ryzyko kontuzji spowodowanej upadkiem i uderzeniem o element zraszacza jest zredukowane do minimum RoacutewnieŜ z uwagi na fakt iŜ system nawadniania będzie zainstalowany na stadionie lekkoatletycznym ryzyko uszkodzenia zraszacza młotem lub oszczepem jest zminimalizowane

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

186

Inną zaletą tego systemu jest bezproblemowa pielęgnacja specjalistycznym sprzętem całej płyty boiska (niemoŜliwa w przypadku systemoacutew opartych na kilkudziesięciu małych zraszaczach)

Dla zapewnienia prawidłowej pracy systemu nawadniania powinny zostać spełnione następujące warunki dla źroacutedła zasilania wydajność Q=20m3h ciśnienie dyspozycyjne ∆p=7 bar (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Woda do zraszaczy będzie doprowadzana siecią podziemnych rurociągoacutew polietylenowych RAU-PE 63x36 klasy PN 10 ułoŜonych na głębokości 070 m Sieć zasilająca zraszacze złoŜona jest z pierścienia wokoacuteł płyty boiska sportowego oraz dwoacutech wcinek do połowy płyty zgodnie z rys 5 Wszystkie połączenia naleŜy wykonać złączkami zaciskowymi klasy PN 16

Zastosowano zraszacze z gumową donicą o

głębokości 12 cm wypełnioną naturalną darniną i trawą w celu całkowitego ograniczenia ryzyka wystąpienia kontuzji u sportowcoacutew System automatycznego nawadniania tworzą - dwie sztuki zraszaczy wynurzanych

PERROT RVR 22 VAC (parametry pracy promień R=29 m zuŜycie wody Q=18 m3h) o kołowym obszarze zraszania zamontowane w centralnej części płyty boiska

- dziesięć sztuk zraszaczy wynurzanych PERROT LVZR 22 WVAC (parametry pracy promień R=27 m zuŜycie wody Q=14 m3h) o regulowanym obszarze zraszania zamontowane na obrzeŜu płyty boiska sportowego

Cechą charakterystyczną zastosowanych

zraszaczy jest wyposaŜenie ich we wbudowane elektrozawory ktoacutere pełnią funkcję regulacyjną w automatycznym systemie sterowania pracą instalacji nawadniania boiska sportowego Zraszacze wykonane są z solidnego odpornego na mechaniczne uszkodzenie materiału

mosiądz stal nierdzewna wysoko wytrzymałe tworzywo z włoacuteknem szklanym w połączeniu ze stalową ogniowo cynkowaną obudową Wszystkie elementy zraszacza mogą być wyjmowane bez konieczności uszkodzenia murawy boiska sportowego oraz wymieniane indywidualnie na nowe (Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008)

Sterowanie pracą systemu nawadniania

będzie realizowane za pomocą sterownika Firmy Perrot typu Water Control 12 Jego zadaniem będzie uruchamianie w odpowiedniej kolejności elektrozaworoacutew zraszaczy System zraszania płyty boiska sportowego będzie wyposaŜony w czujnik opadoacutew atmosferycznych ktoacuterego zadaniem jest automatyczne wyłączenie instalacji w przypadku wystąpienia naturalnych opadoacutew o wymaganym natęŜeniu Nawadnianie odbywa się w 12-stu cyklach ndash kaŜdy zraszacz pracuje osobno i jest uruchamiany za pomocą elektrozaworu ktoacutery jest jego częścią

Przewidziano oproacuteŜnianie z wody systemu

nawadniania murawy boiska sportowego przed okresem zimowym poprzez przedmuchiwanie instalacji za pomocą spręŜarki ktoacuterą naleŜy przyłączać doraźnie do wykonanego w tym celu specjalnego przyłącza po stronie tłocznej pompy ZałoŜono Ŝe w czasie normalnej eksploatacji płyty boiska sportowego system zraszania murawy będzie pracował przez około 5 godzin co dwa do trzech dni (w zaleŜności od potrzeb) Taki tryb pracy instalacji dostarczy około 10 mm opadu wody na całej powierzchni boiska sportowego Norma DIN 18035 określa dzienne zapotrzebowanie na wodę dla naturalnej nawierzchni trawiastej w wysokości 3 mm Jednak ze względu na system korzeniowy trawy zaleca się zmniejszenie częstotliwości nawadniania i zwiększenie jednorazowej dawki opadu (Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo)

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

187

Rys 5 Schemat systemu nawadniania boiska sportowego OPIS KONCEPCJI PROJEKTOWEJ SYSTEMU DRENAśU BOISKA SPORTOWEGO Zaprojektowano system drenaŜu boiska sportowego w systemie firmy Rehau z rur częściowo ssących tunelowych z płaskim dnem PVC-U typu Raudril ktoacuterych zadaniem będzie skuteczne odprowadzanie woacuted opadowych w celu stworzenia optymalnych

warunkoacutew dla wegetacji trawy oraz dla bezpiecznego uŜytkowania boiska sportowego

Przewidziano podział instalacji odwadniania na dwie części zgodnie z wymiarami pola do gry DrenaŜ boiska sportowego usytuowano na głębokości 08 m ktoacuterego zasadniczymi elementami są rury częściowo ssące Raudril DN 100 ułoŜone roacutewnolegle do dłuŜszych bokoacutew boiska oraz DN 160 usytuowane wokoacuteł boiska sportowego

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

188

Rura częściowo ssąca Raudril posiada szczeliny rozmieszczone w zakresie 220deg na wierzchołku rury a w zamkniętej dolnej części rury następuje odprowadzenie wody (Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007) Przyjęto rozstaw rur drenarskich 400 m co powoduje zastosowanie szesnastu ciągoacutew rur drenarskich wzdłuŜ połowy boiska sportowego zakończonych w najwyŜszych punktach zaślepkami Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami załoŜono ułoŜenie rur częściowo ssących Raudril DN 100 ze spadkiem 04 w kierunku kroacutetszego boku boiska TuŜ za liniami końcowymi boiska sportowego rury Raudril DN 100 są połączone z rurami Raudril DN 160 za pomocą troacutejnikoacutew Raudril DN 160160 o kącie 87deg oraz złączek redukcyjnych Raudril DN 160100 ktoacuterych zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej w kierunku projektowanej studzienki zbierającej Przewody o średnicy DN 160 zlokalizowane wokoacuteł płyty boiska zgodnie z wytycznymi producenta systemu drenarskiego naleŜy układać ze spadkiem 02 w kierunku studzienki zbierającej Łączenie drenoacutew naleŜy wykonać za pomocą kształtek połączeniowych zgodnych z zastosowanym systemem (DIN 18308) Istotnym elementem projektowanej instalacji są studzienki kontrolne Raudril DN 315 z częścią osadnikową zlokalizowaną co najmniej 50 cm poniŜej wlotu rur drenarskich Studzienki kontrolne umieszczono na przewodach zbierających DN 160 oraz w naroŜach boiska gdzie następuje zmiana kierunku prowadzenia przewodoacutew drenarskich Przyjęty system odwadniania będzie zapewniał sprawny odpływ woacuted opadowych przy wyjątkowo niekorzystnych warunkach atmosferycznych ndash w przypadku wystąpienia kroacutetkotrwałego deszczu nawalnego

ANALIZA KOSZTOacuteW EKSPLOATA-CYJNYCH I INWESTYCYJNYCH Do analizy kosztoacutew eksploatacyjnych wykorzystano dane na temat średniego zuŜycia energii dla roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni to jest dla ogrzewania płaszczyznowego elektrycznego Qs=323 000 kWh oraz dla ogrzewania cieczowego Qs=451 500 kWh (Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss) Dane dotyczą całego sezonu grzewczego ktoacuterego długość w tym przypadku wyniosła 46 dni Obliczenia kalkulacyjne przeprowadzono dla średnich cen nośnikoacutew energii w wojewoacutedztwie lubelskim (stan na 1 marca 2009 roku) Dla przeprowadzonej analizy kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni sporządzono graficzne zestawienie otrzymanych wynikoacutew (rys 6) Całkowite koszty inwestycji przebudowy boiska sportowego wraz z kompleksowym montaŜem instalacji podgrzewania nawadniania systemu drenarskiego boiska sportowego w Zamościu oraz wykonaniem węzła ciepłowniczego jako źroacutedła ciepła dla projektowanego systemu ogrzewania oszacowano na podstawie danych uzyskanych dla podobnej inwestycji zrealizowanej w 2006 roku przez Goacuterniczy Klub Sportowy bdquoGoacuternikrdquo w Łęcznej Wartość zamoacutewienia inwestycyjnego dla przebudowy płyty boiska głoacutewnego GKS bdquoGoacuternikrdquo Łęczna oraz montaŜu urządzeń do podgrzewania nawadniania i drenaŜu wyniosła 683 83861 EUR Dla aktualnego kursu waluty Euro euro=454 zł (stan na 16062009 rok) wyliczono przybliŜoną wartość kosztoacutew inwestycyjnych opracowanych rozwiązań projektowych przebudowy boiska sportowego OSiR w Zamościu

42943954

1442

3603

2429

969

1346

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

[zł]

Energiaelektryczna(taryfa C11)

Energiaelektryczna(taryfa C12a)

Gaz typu E(taryfa W-4)

Gaz płynny Olej opałowy W ęgielkamienny

Siećciepłownicza

Rys 6 Średnie dobowe koszty eksploatacyjne roacuteŜnych systemoacutew zasilania instalacji

podgrzewania murawy boiska sportowego

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

189

Przyjęto 10-owe zwiększenie wartości inwestycji w stosunku do danych na temat kosztoacutew przebudowy boiska sportowego w Łęcznej z uwagi na roacuteŜnice w zakresie roboacutet ziemnych Uzyskano wartość końcową nakładoacutew inwestycyjnych projektowanego systemu roacutewną 3415090 zł PODSUMOWANIE Ogrzewanie murawy boisk sportowych realizuje się dzięki zastosowaniu nowoczesnych systemoacutew ogrzewania otwartych przestrzeni wymagających indywidualnych rozwiązań projektowych Budowane bądź kompleksowo modernizowane obiekty sportowe wyposaŜa się w zewnętrzną instalację grzewczą ktoacuterej głoacutewnym zadaniem jest umoŜliwienie korzystania z boiska sportowego niezaleŜnie od warunkoacutew pogodowych

Temperatura gruntu na głębokości usytuowania przewodoacutew grzewczych jest bardzo zbliŜona do wartości średniej temperatury czynnika w przewodach grzewczych i nie zaleŜy od warunkoacutew pogodowych

Praca cieczowej instalacji zapewnia temperaturę warstwy korzeniowej trawy na poziomie nie wyŜszym niŜ 8degC co jest roacutewnieŜ optymalne dla właściwego wzrostu trawy Elektryczny system podgrzewania murawy boiska dopuszcza temperaturę warstwy korzeniowej na poziomie 12degC to jest o 4degC wyŜszą od średniej temperatury gruntu co moŜe negatywnie oddziaływać na stan murawy

Przeprowadzona analiza kosztoacutew uŜytkowania roacuteŜnych systemoacutew ogrzewania pozwala zauwaŜyć Ŝe pomimo mniejszej (o 28) energochłonności elektrycznego systemu podgrzewania murawy boiska sportowego w poroacutewnaniu z instalacją cieczową system ten wymaga zdecydowanie większych nakładoacutew eksploatacyjnych Większe zuŜycie energii przez instalację wypełnioną niezamarzającym czynnikiem grzewczym wynika z większej bezwładności cieplnej tego systemu

NajdroŜszym źroacutedłem ciepła dla cieczowego systemu okazała się lokalna kotłownia zasilana gazem płynnym Atrakcyjnym rozwiązaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanej kotłowni zasilanej gazem ziemnym dla ktoacuterej roczne koszty eksploatacyjne są o 63 niŜsze w poroacutewnaniu z podgrzewaniem elektrycznym NajniŜsze koszty powoduje uŜytkowanie kotłowni na węgiel kamienny ale trudności z zapewnieniem automatyki funkcjonowania źroacutedła ciepła czynią takie rozwiązanie mało popularnym wśroacuted realizowanych inwestycji

Optymalnym wyborem źroacutedła ciepła systemu podgrzewania murawy boiska sportowego jest w pełni zautomatyzowany węzła ciepłowniczy zasilany z miejskiej sieci ciepłowniczej LITERATURA BIERNACKA B 2004 Rozkład temperatury w gruncie w okresie letnim Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 6-7 200-203

BREGER DS HUBBELL JE HAMID EL HASNAOUI SUNDERLAND JE 1996 Thermal energy storage in the ground comparative analysis of heat transfer modeling using U-tubes and boreholes Solar Energy Vol 56 493-503

DIN 18308 bdquoRoboty drenaŜowe (rolnictwo budowa gospodarcza boiska sportowe i odwadnianie gruntoacutew budowlanych)rdquo

Informacja techniczna firmy Rehau Systemy drenarskie Rehau 2007

KOSSOWSKI J 2003 Wpływ warunkoacutew meteorologicznych na strumień ciepła w glebie Przegląd Naukowy InŜynieria i Kształtowanie Środowiska Zeszyt 1 Warszawa

Materiały katalogowe firmy Devi - Grupa Danfoss

Materiały katalogowe firmy Rehau

NIEŁACNA D KOCZYK H 2007 Wpływ temperatury zewnętrznej oraz prędkości wiatru na rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ogrzewanej murawy boiska sportowego Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3 18-21

POPIEL CO WOJTKOWIAK J BIERNACKA B 2001 Measurements of temperature distribution in ground Experimental Thermal and Fluid Science No 25 301-309

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Ekonomiczne Systemy Podgrzewania Murawy Boisk Sportowych 2008

Poradnik firmy Devi ndash Grupa Danfoss Kompletne Systemy Grzewcze Wyd III 2008

Poradnik firmy Rehau Hydronic Snow and Ice Melting Systems 2006

Poradnik Nawadnianie ndash wynurzany automatyczny system nawadniający 2008

Projekt techniczny bdquoAutomatyzacja instalacji dla celoacutew ogrzewania murawy boiska sportowego bdquoGKS Goacuternikrdquo Łęczna Al Jana Pawła II 13 Łęcznardquo

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997

190

Projekt techniczny bdquoOgrzewanie drenaŜ nawodnienie konstrukcje warstw i nachylenia boiska sportowego w Łęcznejrdquo

śARSKI K Węzły ciepłownicze w miejskich systemach ciepłowniczych Wyd Aquarius Toruń 1997