”Jäähalli on kokonaisuus, jonka osia ei pidä katsoa erillisinä” – Suunnittelussa keskeistä on lauhdelämmön tehokas hyödyntäminen

Jäähallin optimaaliset olosuhteet vaativat monipuolista talo- ja kylmätekniikan sekä automaatioratkaisujen osaamista. Sitä edellytetään hallien suunnittelijoilta, rakentajilta ja ylläpitäjiltä.

Juttu on julkaistu alun perin toukokuussa 2022 Talotekniikka-lehdessä 4/2022.

Tehdään heti aluksi selväksi, mistä tämä juttu kertoo.

– Jos puhutaan puhtaasti jään tekemisestä ja laadusta, ovat muut meitä parempia osaajia, vaikkapa Varhon Manu, kansainvälisestikin tunnettu ”Ice Master”. Me taas olemme jäähallin olosuhdehallinnan ja kylmätekniikan asiantuntijoita, tamperelaisen AX-Suunnittelun erityisasiantuntija Urpo Koivula sanoo.

Hän viittaa itsensä lisäksi kollegaansa jäähdytyssuunnittelija Markus Laineeseen.

Koivulan työuraa on leimannut kiinnostus kosteusfysiikkaan ja erikoisrakennuksiin, joissa on vaativa kosteuden hallinta. Hän on ollut vakituinen vieras jäähallipäivillä, joilla hän on luennoinut jäähallien talotekniikkaratkaisuista. Laineen tausta on LVI-suunnittelussa, ja siellä erityisesti jäähdytys- ja kylmätekniikassa.

Koivula ja Laine ovat laatineet talo- ja kylmätekniikan osuuden parhaillaan valmisteilla olevan harjoitushalleja ja pieniä kilpajäähalleja koskevaan RT-ohjekorttiin. RT-kortti koskee halleja, joissa on maksimissaan 1 500 hengen katsomo. Niiden rakenne- ja tekniikkaratkaisuihin voidaan antaa yhteneviä ohjeita ja suosituksia paremmin kuin yksilöllisiin areenaluokan jäähalleihin.

Olosuhteet ovat monen osatekijän summa

Jäähalliolosuhteiden luomisessa ja olosuhteiden hallinnassa ei ole Koivulan mukaan yhtä ainoaa oikeaa tapaa tehdä asioita oikein. Yksi asia on kuitenkin selvää: jään tekemistä ei voi erottaa osaksi muusta olosuhteiden hallinnasta.

– Jäähalli on aina kokonaisuus, jonka osia ei pidä katsoa erillisinä, Koivula sanoo.

Kun ratkaisuja valitaan, tasapainotellaan investointikulujen ja haluttujen ominaisuuksien välillä. Jään hyvä laatu on lähtökohta. Mutta sen lisäksi mietitään hallin olosuhteita, erilaisia käyttötilanteita ja energiatehokkuutta.

– Aina pitäisi pyrkiä minimoimaan energiakulutus, jota tarvitaan halutun kylmän tekemiseen. Siitä sitten saadaan se lauhde, mitä järjestelmä tuottaa. Eikä siis niin, että lähdetään hakemaan maksimaalista lauhdelämmön määrää, Koivula muistuttaa.

Nykyaikana kustannus- ja energiatehokkuuspaineiden kasvaessa on suunnittelussa kuitenkin keskeisessä osassa kylmätekniikan tuottaman lauhdelämmön tehokas hyödyntäminen.

Kylmää mahdollisimman vähällä energialla

Kun jääntekemisen energiamäärä minimoidaan, pitää huomio kiinnittää jään lämpötilaan, hallin sisäilman kosteuteen ja lämpötilaan. Jos katsomotiloissa on niin lämmin, että pärjää sisätamineissa, on jääntekolaitteiston tehtävä lujasti töitä pitääkseen jään kunnossa. Jos ei ole riittävästi kylmätehoa, alkaa lämmin sisäilma huonontaa jäätä.

– Muutamakin aste vaikuttaa asiaan merkittävästi. Myös rakennuksen rakenteelliset asiat vaikuttavat siihen, paljonko kylmäenergiaa tarvitaan jääntekoon, Laine sanoo.

Monissa vanhoissa halleissa jään kuntoa on vaikea pitää hyvänä, vaikka käyttöhenkilöstö olisi kuinka osaavaa. Näin muun muassa Tampereen legendaarisessa Hakametsän hallissa. Siellä ei ole ilmankuivauslaitteistoa, jolloin jään pintaan kertyy kosteutta. Se tekee pinnasta epätasaisen ja aiheuttaa ongelmia.

Ihanteellinen kosteus 40–60 prosenttia

Kosteuden tarkkoja ohjearvoja Koivula ja Laine eivät anna, sillä tästäkin asiasta on koulukuntaeroja. Yksinomaan jään laatuun huomionsa kiinnittävät hallimestarit painottavat kylmää ja kuivaa ilmaa, kun katsojaystävälliset puolestaan sallivat lämpimämmän ja kosteamman ilman. Laajalla haarukalla ilman kosteuden pitäisi olla 40–60 prosenttia.

– Jos sisäilma on liian kosteaa, vesihöyry härmistyy jään pintaan, jolloin jää on huono luistella. Pahimmillaan kosteus voi tiivistyä hallin kylmiin kattorakenteisiin ja vettä tippuu jäälle. Tilanne on silloin kuin tippukiviluolassa, ja jään pinnalle muodostuu vedestä kohoumia. Kosteudenhallinnalla huolehditaan jään lisäksi hallin rakenteista, Koivula sanoo.

Liian kostea ilma aiheuttaa epämukavuutta ihmisille ja turhan kuiva ilma on taas iso kustannuskysymys. Kuivauslaitteet ovat merkittävä osa investointia, ja kuivaaminen kuluttaa paljon energiaa.

Moderni laitteisto säästää ilmastoa

Modernissa kylmäntekolaitteessa virtaa luonnollista kylmäainetta eli hiilidioksidia tai ammoniakkia. Vanhoissa koneissa kylmäaineena on HFC-yhdisteitä eli halogenoituja hiilivetyjä. Niiden käytöstä luovutaan, sillä ne ovat erittäin voimakkaita kasvihuonekaasuja. Vanhat laitteet korvataan moderneilla laitteilla, kun laitteet ovat tulleet teknisen käyttöikänsä loppuun.

Kun laitteistoja uusitaan, ovat hiilidioksidi ja ammoniakki juuri nyt hyvin kilpailukykyisiä keskenään. Hiilidioksidilaitos vaatii merkittävästi suuremman paineenkeston, mutta siinä on taas muita etuja verrattuna ammoniakkilaitokseen.

Hiilidioksidilaitteiston hyvä puoli on se, että siitä saatavan lauhdelämmön lämpötila on korkeampi kuin muiden kylmäaineiden kanssa.

– Jos ammoniakkilaitoksesta halutaan yhtä korkeita lauhteen lämpötiloja kuin hiilidioksidilaitteistosta, tarvitaan laitteiston perään erillinen lämpöpumppu. Kun me olemme näitä ratkaisuja verranneet, emme ole havainneet ammoniakki- tai hiilidioksidiratkaisua yksitelitteisesti toistaan paremmaksi, Koivula sanoo.

Jos katsotaan pelkkää kylmäkonetta ja sen käyttämää sähköä lämpimillä ulkolämpötiloilla, on ammoniakkilaitteisto parempi. Mutta jos painotetaan lauhdelämmön määrää ja hyödyntämistä, on tilanne Laineen mukaan monimutkaisempi.

Mutkikas lämmön ja kosteuden hallinta

Jäämassa tuottaa omat ongelmansa jäähallin olosuhteiden hallintaan. Jääalueella ilma saisi olla kuudesta kahdeksaan plusastetta ja katsomossa kaksitoista plusastetta. Näiden alueiden lämpötilan hallinta vaatii kylmän ilman puhaltamista jääalueelle ja lämpimän ilman tuontia katsomoon.

Kun ulkolämpötila on kovin alhainen, pitää katsomoon ja hallin laidoille tuoda jopa 20–30-asteista ilmaa, jotta halli pysyisi lämpimänä. Useimmissa harjoitushalleissa ilmastointiin käytetään yhtä ilmastointikonetta, josta on haaroitettu kanavat eri lämpötilaisille vyöhykkeille.

Uusissa hyvin suunnitelluissa halleissa kylmälaitteiden ja eri ilmanvaihtojärjestelmien yhteispelissä ei yleensä ole ongelmia. Vanhoissa harjoitushalleissa on sen sijaan järjestäen korjaamista.

– Hallit on tehty talkoovoimin, halvalla ja hyvistäkin suunnitelmista on tingitty. Myös käyttökuluista on tingitty niin, että monissa liimapuupalkit vihertävät, kun on säästelty joko ilmankuivauksen rakentamisessa tai käytössä. Onneksi taso on noussut viimeksi kuluneen viiden vuoden aikana, Koivula sanoo.

_____________________________________________________________________________

Lisääntyvä automaatio vaatii osaamista

Kylmäkoneen toiminnalle oleellista on sen säätövara eli laitteen pitää toimia tehokkaasti koko toiminta-alueella ulkolämpötilasta ja tehontarpeesta riippumatta. Laitetta ajetaan tyypillisesti pienillä osatehoilla. Laitteen ohjaamisen pitää olla älykästä niin, että eri komponentit toimivat optimaalisesti eri olosuhteissa.

– Jään lämpötila vaikuttaa merkittävästi laitteistoon. Jos jää pidetään miinus kuudessa tai miinus neljässä asteessa, on energiatarve aivan erilainen. On tärkeää, että laitteiston automatiikkaa kykenee pitämään jään lämpötilaa sellaisena kuin halutaan ja mahdollisimman energiatehokkaasti. Moderni automaatio ohjaa laitteistoa jatkuvasti, eikä käyttäjän tarvitse tai pidäkään puuttua laitteiston toimintaan, Koivula sanoo.

Automaation määrä kasvaa huimaa vauhtia kaikessa talotekniikassa. Suurin ongelma on, osataanko sitä käyttää. Käyttöönottovaihe on ensimmäinen kriittinen piste, kun automaatiolle kerrotaan, mitä siltä odotetaan.

– Olemme havainneet, että monet hallit eivät toimi niin kuin odotetaan. Kun järjestelmän osien välinen monimutkaisuus kasvaa, vaatii se huolellisen käyttöönoton lisäksi myös järjestelmien seurantaa. Säädön asetusarvoja pitää usein muuttaa jonkin aikaa käyttöönoton jälkeen, vaikkei itse automaatioon ole tarvetta koskea, Laine sanoo.

Käyttäjän asia on määrittää olosuhteet, joita sekä kylmälaitteistolta että hallin muulta talotekniikalta edellytetään. Tämän kokonaisuuden optimointi vaatii ymmärrystä osatekijöiden vaikutuksesta toisiinsa.