鲁达
在溜冰场设计中，应充分考虑采用的冷却系统、衬垫防冻和场地结构、热负荷的确定、冷却排气管的配置、机械设备的选择等，同时也应尽量减少日常机械设备的运营成本。
人工滑冰场的分类
人工冰场分供冰上运动员训练和比赛用的体育运动设施和娱乐性的人工冰场，不同的人工冰场对冰场的面积和冰温有不同的要求。
1 冰球场：
国际规格为：30m×56m (1680m2)
最小：26m×56m (1456m2)
最大：30m×61m ( 1830m2)
冰场的冰层厚度为30mm~ 40mm，中心冰温为- 4℃ - 5℃ 。
2 速滑场：
速滑场共设三条跑道，一般里道宽为4m的练习跑道，中道和外道为各5m宽的比赛跑道，总宽14m，直段长111.98m，弯道曲率半径从内向外分别为21m、25m、30m、和35m。速滑场的总设计面积5599m2，冰层厚度30mm ~40mm，冰温为- 4℃ 。
3 大众滑冰场：
大众滑冰场是作为娱乐性而建造的，尺寸可以任意确定，但多数是按照冰球场的面积来设计，其滑行面积按每人1.5m2-2.8m2考虑。冰层厚度考虑到大众滑冰场的冰面要受损伤，采用冰层厚度50mm。冰温为-2.2 ℃ - 5℃。
人工滑冰场的地面层构造
人工滑冰场的地面层主要有二种做法：
1.钢筋混凝土面层：
这种做法使滑冰场的地面与通常体育馆地面相同，这样除供滑冰使用外容易转作其它功能使用, 而且制冰量少, 约为砂质面层的1/2，初冻冰负荷小，面层平整，便于清扫划线。由于冷却排管及支架均在钢筋混凝土层内，可避免碰撞和腐蚀，而且通过对水泥或水磨石表面做些图案或色彩处理，使冰面更加美观，虽然在造价上比砂质面层高些，但国内人工滑冰场的地面层大多采用这种做法，见图1。
砂质面层就是在冷却排管的周围采用优质河砂填充。这种做法施工简便，造价低， 冷却排管便于维护，但冷却排管易受损伤和腐蚀，制冰所需冷量比混凝土面层的要大1/2左右。
不管是混凝土面层或砂质面层，对于滑冰场地的设计都应采取防止地下土壤冻结的措施。并应具有防水、防滑动保温和导水的功能。
人工滑冰场热负荷的计算
由于人工滑冰场热负荷的计算与许多因素有关，因此，通常完全用理论计算来确定比较困难，往往根据经验数据和实测结果来确定其负荷的大小。一些文章也介绍了分项计算的方法，把分项计算的结果叠加起来做为机器设备选型的依据。下面我们结合一个1200m2人工滑冰场的设计对其热负荷进行计算。
设计参数：
1室外计算温度: t外= 29℃；
2冰层温度: t冰= -5℃；
3冰层厚度: §= 50mm
4蒸发温度: tZ= - 15℃
5冷凝温度: tk= 39℃
( 一) 冰面维持负荷:
冰面维持负荷是指在维持一定温度，一定厚度冰面，以及修整冰面浇水冻冰所需的制冷量, 通常为了减少设备的投资, 冰场的设计负荷可以按最大的维持负荷, 冰场投入使用初次冻冰可采用延长冻冰时间的措施来减少初冻负荷, 以减少一次投资的费用。维持负荷由以下几项组成：
1、空气与冰面的对流放热负荷：
Qc=αc·F·(ta- ti)[W]
式中: αc-冰面与空气的对流放热系数, 与风速有关[W/ m2·℃]
F -冰面面积[m2]
Ta-空气温度[℃]
ti-冰面温度-5℃
室内滑冰场冰面风速按V = 2m/s 考虑。查图3 得αc= 4[W/ m2·℃]
Qc= 4× 1200×( 25+ 5) = 144kW( 123840大卡/ 时)
2、对流传质负荷:
空气与冰面在传热的同时发生着质交换，即空气中水蒸汽凝结在冰面上。
5.修整冰面负荷：
冰场使用一段时间后冰面上出现许多冰刀划出的沟痕和冰屑，必须隔一定时间进行修整，一般使用80℃ 的软化水浇冰。
从以上计算可以得出在夏季要维持冰场的冰面温度及厚度所需的热负荷为283kW。与首都体育馆冰球场相比, 首都体育馆面积为1830m2， 计算出来的夏季维持负荷为99kW(849000 大卡/ 时) , 共选用三台8AS17 氨压缩机，而实际夏季维持冰面温度只开一台8AS17氨压缩机, 每天开机时间约为10小时, 8AS17
机器在39℃/- 15℃ 时Qc= 430000 大卡/时，则夏季每天平均维持负荷约为220000大卡/时(约256kW) 。与首体冰球场的实际开机情况相比较, 以上1200m2滑冰场的维持负荷计算结果还是比较接近实际运行情况。
( 二) 冻冰负荷及冻冰时间的计算：
冻冰负荷是在滑冰场初次投入使用时冻冰所需的热负荷。该滑冰场面层采用钢筋混凝土面层，混凝土厚度为100mm，冰层厚度为50mm。
从以上计算结果可以看出, 在初次冻冰时只要所选择的机器产冷量大于324889 大卡/时就可在40小时内冻成冰。
供冷方式
当前人工滑冰场所采用的供冷方式主要有二种, 即直接供冷和间接供冷。
1 直接供冷:直接供冷可采用氨或氟利昂制冷系统, 由于氨制冷系统具有造价低、制冷性能好的优点, 所以前些年国内建的许多人工滑冰场大部份采用氨泵直接制冷系统。但近几年出于对卫生及安全等方面考虑, 在人工滑冰场设计中环保部门对使用氨直接制冷进行限制。所以直接供冷只能采用氟利昂制冷系统。
2 间接供冷:间接供冷可采用乙二醇水溶液或盐水作载冷剂。虽然间接供冷系统在初次投资和运行费用方面比直接供冷系统高出20%左右,但从卫生和安全方面考虑,在国外和国内的一些人工滑冰场的设计中仍得到广泛采用。
3 二种供冷方式的比较:
采用直接供冷在一次性投资和运行管理方面均比间接供冷要低, 这主要是由于1) 不设载冷剂用的蒸发器和载冷剂水箱等。
2) 在运行过程中由于直接供冷的蒸发温度比间接供冷要高5℃ 左右, 制冷机组的产冷量相差约20~ 25%之间。
3) 直接供冷的氟泵容量比载冷剂泵的小, 泵所消耗的功率也小。
4) 直接供冷的冻冰速度比间接供冷的要快, 而且排管内无腐蚀。
但与间接供冷相比也存在一些缺点, 比如对施工质量要求高, 容易出现漏氟, 蓄冷性能不如间接供冷系统等。
制冷系统及机器设备的选型
该项目作为一个商业娱乐性人工滑冰场,而且一次投资资金较紧, 在投入运行后如何减少管理成本及机器设备的运行费用是一个不容忽视的问题。根据以上对二种供冷方式的比较结果, 最终还是采用氟泵直接供冷的方式。
用氟利昂直接供冷的方式, 对于小型氟利昂制冷系统, 一般都用热力膨胀阀直接供液, 但作为1200m2的人工滑冰场的制冷系统, 其冷却排管的总长在11250m 左右, 由于受热力膨胀阀制冷量及每路排管长度的限制, 如采用热力膨胀阀供液需设几十个回路, 采用分液头又很难使每个蒸发回路供液均匀。上海食品公司机械厂与内贸部设计院新近研制的氟利昂桶泵装置, 使大型氟利昂制冷系统采用氟泵供液的可能性可以实现。该系统由于制冷量较大所以采用氟泵直接供液是比较合适的。氟泵多倍强制供液能加大冷却排管内侧的放热系数。大部分冷冻油在低压循环桶上得以分离, 使的进入蒸发器内的R22液体的含油量大大减少, 进一步提高了蒸发器的传热系数, 增加了制冷量。
1 制冷压缩机的选型:
螺杆式压缩机与活塞式相比由于只有旋转运动没有往复运动, 所以压缩机的平衡性好、振动小, 机器的结构简单, 易损件少, 可靠性高, 检修周期长, 制冷量可在10~100% 范围内无级调节等优点。经比较后选螺杆式压缩冷凝机组作为制冷主机。
通常人工滑冰场的设计负荷可以取最大的维持负荷作为选择制冷机的设计依据, 根据以上对维持负荷的计算结果, Q0= 243320 大卡/时( 283kw ) 。
2 自动型氟利昂卧式桶泵装置的选型:
2) 冷却排管的布置:
冷却排管的确定主要应根据滑冰场的长度, 制冷剂的流速及压力损失等因素而定, 特别是氟利昂制冷系统, 由于其比重比氨的要大的多, 所以更应予以重视, 根据以往经验, 当每一个冷却排管的长度超过40m 时应采用d32以上无缝钢管, 为避免冰面出现凹凸不平的现象, 冷却管间的距离不要大于100mm, 采用d32 无缝钢管做冷却排管其所需长度为：
系统灌氟量的计算
1、冷却排管: G
其它注意事项
1） 防止围护结构结露:
当空气的相对湿度太大, 且室内外温差较大时, 如屋面隔热不佳则容易出现结露, 露水滴在冰面上即增加制冷负荷又破坏冰面的平整,所以室内滑冰场的屋面应选用保温性能好, 吸水率低的保温材料做隔热, 以保证围护结构内表面温度高于空气的露点滴度。同时也可利用空调的手段将空气露点温度降至10~13 e 再送入室内。
2） 对于常年使用的滑冰场,在某些季节冰面上部容易产生雾气,这种现象往往要在人员开始滑冰时雾才能散,对于作为体育比赛用的场馆, 应在空调设计中考虑采取消除雾气的措施。
以上课件作者：黄劲松、林志强。
两种供冷方式的介绍
冰场成本
直接供冷系统由于初期制冷剂的充注量多，泄漏的机会也多，采用钢管作为排管，钢材消耗量大，初期投资较高。钢管内压力较大，钢管与设备直接与制冷剂接触易腐蚀，寿命短。
间接供冷系统初投资低，由于采用了载冷剂，冷损失较大。不过系统运行稳定，冰场寿命远远大直接供冷。
安全性：安全性方面，间接系统远远优于直接系统，由于直接系统利用排管作为蒸发器，制冷剂的充注量多，泄漏的机会也多。当采用氨制冷作为制冷剂时，万一泄漏，会产生严重的危害。
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