Auch in Beijing, wo Im Hinblick auf die Wettbewerbe im Frühjahr 2022 für 15 Eisflächen eine neue Kältetechnik beauftragt wurde, waren umweltfreundliche Systeme ausgeschrieben. Sieben dieser Systeme basieren auf CO2-Anlagen, nutzen also das natürliche Kältemittel mit einem GWP = 1.
Bewährtes Kältemittel in neuer Anwendung
CO2 ist ein Kältemittel, das zum Beispiel bei der (Tief-)Kühlung von Lebensmitteln schon länger eingesetzt wird. Bei Objekten mit hoher Publikumsdichte wie den chinesischen Eisstadien hingegen ist sein Einsatz noch eher selten. Der Bau von CO2- Anlagen wie diesen ist daher eine herausfordernde Aufgabe, und das nicht nur in Bezug auf die Anlagen, die in den Technikzentralen stehen. Denn Kohlendioxid dient hier auch als Kälteträger, der die Eisfläche entstehen lässt und gefroren hält. Pro Eisfläche sind oft einige Kilometer an Rohrleitungen nötig, um die Temperatur des kristallisierten Wassers auf den gewünschten − 9 bis − 3 °C zu halten. Die Temperaturen lassen sich je nach Aktivitäten – wie Eiskunstlauf oder Short Track Speed Skating – auswählen und auf 0,4 K genau einhalten. Sie werden erreicht, wenn das CO2 in den Kühlrohren rund 7 K kälter ist. Bereitgestellt wird die dafür nötige Kälteleistung durch CO2- Verbundanlagen mit halbhermetischen, transkritischen Verdichtern.
Bock-Verdichter sind in Beijing dabei
Für vier der sieben Eisflächen, die mit CO2- Kreisläufen arbeiten, fiel die Wahl auf Verdichter der Bock GmbH mit Hauptsitz in Frickenhausen. Der deutsche Lieferant, der auch in China eine Produktionsstätte unterhält, hat Erfahrungen im Bau trans- und subkritischer CO2- Verdichter gesammelt und konnte Eis-Arenen als Referenzen vorweisen, bei denen Anlagen mit Bock-Verdichtern die geforderten Temperaturen zum Kühlen und Heizen herstellen. Das Heizen ist in diesem Zusammenhang ein erwünschter Nebeneffekt. Die Abwärme der Kältetechnik kann dazu genutzt werden, Publikumsbereiche zu heizen oder Warmwasser zu bereiten. Durch das zeitgleiche Bereitstellen von Wärme und Kälte lässt sich einiges an Energie sparen.
Die Warmwasserbereitung ist indes eine Aufgabe, die auch für die Eispräparation wichtig ist. Denn nach intensiver Nutzung müssen die Rillen im Eis, die beim Schlittschuhlaufen entstehen, geschlossen werden. Dies gelingt am besten durch das Anschmelzen mit Warmwasser: Die Rillen schließen sich und das aufgebrachte Wasser bzw. angeschmolzene Eis friert wieder zu einer glatten Eisdecke.
Erste transkritische Anlagen für chinesisches Eisstadion
Im Beijinger „Capital Indoor Stadium“, das bis zu 18.000 Besuchern Platz bietet, kommt die erste transkritische CO2- Anlage in einer chinesischen Eis-Arena zur Anwendung. Sie besteht aus zwei Verbunden mit je zwölf transkritischen Verdichtern vom Typ HGX 34 / 290-4 S CO2T (je sechs Stück) und HGX 46 / 310-4 ML CO2T (auch sechs Stück). Insgesamt stellt die Anlage 1100 kW Kälteleistung bereit, wobei Redundanz vorgesehen ist. So kann die 61 x 31 m große Eisfläche der Wintersport-Anlage auch im Fall von Störungen ohne Beeinträchtigungen weiter genutzt werden.
Transkritische Bock-Verdichter finden sich außerdem in der „Ice Skating Hall“, deren ebenfalls 61 x 31 m große Fläche zum Trainieren dient. Hier arbeitet ein Verdichter-Verbund mit je fünf HGX 46 / 345-4 S CO2T und fünf HGX 46 / 440-4 ML CO2T. Im nahegelegenen „Eis-Tempel“ kommt dieselbe Technik zum Einsatz, wegen der zwei Eisflächen allerdings in zweifacher Ausführung. Alle Verdichter-Verbunde wurden in China montiert.
Kleine Verdichter für großen Regelungsspielraum
Die hohe Zahl der Verdichter pro Rack mag ungewöhnlich erscheinen, denn die geforderte Kälteleistung kann auch mit weniger Verdichtern größerer Leistung erreicht werden. Doch hier fiel die Wahl auf kleine Modelle, weil sie es erlauben, die Kälteleistung gezielter dem Bedarf anzupassen. Denn zum Herstellen oder Präparieren der Eisflächen wird deutlich mehr Leistung benötigt als zum Halten der Temperatur. Die Maximalleistung der Anlage im „Capital Indoor Stadium“ ist beispielsweise hoch genug, dass das Präparieren der fast 2000 m² großen Eisfläche innerhalb von nur zwei Stunden möglich ist. Nur so lassen sich an einem Tag zwei Sportveranstaltungen durchführen, bei denen die Sportler am Nachmittag ebenso gute Verhältnisse vorfinden wie vormittags.
Bild: Bock
