Samenvatting van de opbouw van de baan
De baan van WIJV bestaat uit een rechthoekige krabbelbaan van ongeveer 39,5 meter bij 25,6 meter (ruim 1000 m2) en daarnaast (met een rand er tussen) een standaard 400-meterbaan met een breedte van 10 meter en een straal van de binnenbochten van 25 meter.
De ondergrond bestaat uit zand. Op het zandcunet is 20 cm niet waterdoorlatend celbeton (schuimbeton) met een soortelijk gewicht van 600 kg/m3 aangebracht. Op het celbeton ligt in totaal 9 cm asfalt: een onderlaag met een dikte van 5 cm en daarop ligt de fijnere toplaag met een dikte van 4 cm. De krabbelbaan en de 400-meterbaan liggen opgesloten tussen betonranden.
De 400 meterbaan heeft een zogenaamd dakprofiel: Het midden van de baan ligt 4 cm hoger dan de zijkanten. Ook bij de krabbelbaan ligt het midden 4 cm hoger dan de kanten. Hierdoor kan regenwater gemakkelijk van de baan stromen, zodat hij sneller opdroogt na regenbuien.
De 400-meterbaan en de krabbelbaan zijn zogenaamde sproeibanen. Ze worden om ijs te verkrijgen niet onder een laag water gezet, maar er worden zeer dunne laagjes water op de bevroren ondergrond gesproeid.
Aan de binnenkant van de 400-meterbaan ligt een geasfalteerd pad waar het sproeiwagentje op rijdt.
Ontwikkeling van het concept
Bij het ontwikkelen van het concept voor de baan zijn, naast de gemeente Winterswijk, diverse partijen betrokken geweest. De ijsverenigingen uit De Lier en Haaksbergen hebben een belangrijke rol gespeeld. Cruciaal was de input van ‘natuurijsoloog’ ir. Jop van der Werff. Via hem is er contact tot stand gekomen met UTwente en WUR Wageningen. Het contact met UTwente heeft er in geresulteerd dat Michael Hop onder begeleiding van ir. Eddy Bramer en van prof. dr. ir. Gerrit Brem een afstudeeronderzoek heeft gedaan naar verschillende aspecten van natuurijs. Het Engelstalige verslag van het onderzoek van Michael Hop kan worden gedownload via de volgende link: https://essay.utwente.nl/85791/
Voor de ontwikkeling en de bouw van het sproeisysteem is de inbreng van het WIJV ‘Willy Wortel-team’ van onschatbare waarde gebleken.
Bodemisolatie
Het toepassen van de laag celbeton zorgt er voor dat de asfaltlaag van onderen thermisch geïsoleerd is. Optrekkende warmte uit de bodem, die ijsvorming en ijsbehoud hindert, krijgt hierdoor minder kans. Praktijkonderzoek uitgevoerd door Michael Hop van UTwente wees uit, dat bij een omgevingstemperatuur van ongeveer nul graden de oppervlaktetemperatuur van asfalt dat lag op een laag van 20 cm celbeton 1,5 -2,5 graden lager was dan die van een even dikke laag asfalt die lag op een laag menggranulaat (gebroken puin).
Het sproeipad is niet geïsoleerd en het is gefundeerd op menggranulaat. Op onderstaande foto, genomen op 16 december 2020 na een nacht met vorst aan de grond, is te zien dat er rijp is aangevroren op de 400 meterbaan (en ook op het gras van het middenterrein) terwijl dat niet het geval is op het sproeipad.
Sproeien
Het grootste voordeel van een sproei- (of dweil-)baan in vergelijking met alle andere types natuurijsbanen is, dat er op een heel dun laagje ijs al geschaatst kan worden. In tegenstelling tot alle andere types natuurijsbanen wordt bij een sproei-/dweilbaan de ijsvloer in dunne laagjes vanaf de ondergrond naar boven opgebouwd. Het ijs ligt vast op de ondergrond. Op de baan van WIJV is begin 2021 geschaatst op slechts anderhalve millimeter ijs. Bij ijsdiktes vanaf 5 millimeter is de baan in Winterswijk open geweest voor het publiek. Als een grote toeloop verwacht wordt, is een minimum laagdikte van 10 millimeter aan te bevelen.
IJsvorming door sproeien is bekend geworden door het werk van de ijsverenigingen in Veenoord en Noordlaren waarvan foto’s van het sproeien met de gierkar veelvuldig in de pers zijn verschenen.
In de Lier werd een sproeisysteem ontwikkeld gebaseerd op systemen uit de tuinbouw waarmee, via een sproeiportaal met daaronder sproeikopjes aan een toevoerbuis, het water gelijkmatiger en meer gedoseerd kon worden gesproeid.
Het systeem uit de Lier is in Winterswijk verder ontwikkeld en geschikt gemaakt voor gebruik op een 400 meterbaan. Hiervoor rijdt een onbemand, elektrisch aangedreven, sproeiwagentje rondjes op het zogenaamde sproeipad aan de binnenkant van de baan. Het wagentje blijft de gewenste route volgen langs de betonrand aan de binnenkant van de baan doordat het daartoe gedwongen wordt door toepassing van een tastwiel dat via een arm met een veer aan de besturing van de voorwielen is gekoppeld.
Voeding van het wagentje met water en elektriciteit vindt plaats via een slang en een kabel vanuit een carrousel met draaikoppelingen voor beide media, die staat op het midden van het middenterrein.
Op het wagentje is een arm van Truss elementen gemonteerd die over de hele breedte van de baan reikt. Aan het eind van deze arm zit een steunwiel. Aan de arm zit ook een watertoevoerbuis waaronder nozzles (sproeikopjes) zijn aangebracht waarmee de hele baanbreedte bestreken kan worden. Op onderstaande foto is een en ander te zien.
Er kan in Winterswijk met een aantal variabelen ‘gespeeld’ worden om te proberen de optimale waterhoeveelheid en waterlaagdikte op de baan te sproeien. Deze variabelen zijn:
- de pompdruk, die traploos instelbaar is,
- de grootte van de nozzles, die binnen een kwartier allemaal te vervangen zijn
- de rijsnelheid van het wagentje, die traploos instelbaar is
Kleur van het oppervlak
In de Lier bedacht men het systeem om krijt, dat in de zomer ook op kassen gespoten wordt om instraling tegen te gaan, te mengen met het sproeiwater om aldus de baan wit te maken. Eerst wordt een dun laagje ijs opgebouwd. Dan wordt er een laagje water gemengd met krijt overheen gesproeid waardoor het ijs meteen wit wordt en vervolgens wordt er met water zonder toevoeging een flinke toplaag overheen gesproeid. Dit systeem leidt er toe dat men in de Lier het ijs aanzienlijk langer vast kan houden als er met de tussenlaag van krijt gewerkt wordt.
Aangezien de witte krijtlaag pas aangebracht kan worden als er al een dun laagje ijs ligt, kan dit systeem helaas niet voorkomen dat de onderlaag opwarmt op de dag voor de avond/nacht dat er gesproeid gaat worden. Er kan dus wel langer ijs vastgehouden worden, maar voordat er ijs gemaakt kan worden, moet de onderlaag wel eerst de ingestraalde warmte kwijt die de dag voor het sproeien geabsorbeerd is.
Eind februari 2023 is in Winterswijk een experiment gedaan met het aanbrengen van een witte toplaag op een deel van de krabbelbaan. De resultaten van het experiment wijzen uit dat een witte toplaag kan leiden tot een significant dikkere ijslaag (meer sproeiuren doordat de toplaag eerder tot onder het nulpunt afkoelt), terwijl de ijslaag ook nog eens significant langer vastgehouden kan worden
De resultaten van het experiment hebben het bestuur van WIJV ertoe gebracht om de krabbelbaan van WIJV van 1000 m2 in 2024 door drie bedrijven wit te laten coaten.
Op deze manier kan een mogelijk verschil tussen de witte coatings vastgesteld worden, maar nog belangrijker, er kan ook een goede inventarisatie gemaakt worden van het verschil in ‘ijsuren’ tussen de asfaltkleurige 400 meterbaan en de witte krabbelbaan.
Verder kan er gekeken worden naar de impact van het wit maken op (bijvoorbeeld) de stroefheid en de rolweerstand van de baan, die belangrijk zijn voor skeeleraars.
Meten is weten
Op vier plaatsen rond de 400 meterbaan zijn temperatuursensoren aangebracht die de temperatuur meten op de volgende plekken:
- op 30 cm boven de grond
- bovenin het asfalt
- op het grensvlak van asfalt en schuimbeton
- net onder het schuimbeton
De temperatuurgegevens worden verwerkt via het programma ‘Home Assistant’ en zijn afleesbaar op een scherm in het clubgebouw. Als er ijs gemaakt wordt, dan helpen de meetgegevens bij het bepalen van de sproeistrategie.
Op onderstaande afbeelding zijn de grafieken te zien van de door vier sensoren rondom de baan gemeten temperaturen bovenin het asfalt voor- en tijdens het sproeien, gedurende de schaatsperiode en na het wegsmelten van het ijs op 11 en 12 februari 2022. Het deel van de lijn waarop een ‘zaagtand’-patroon te zien is geeft het temperatuurverloop bovenin het asfalt weer tijdens de uren dat er gesproeid is. Elke keer dat er een nieuw laagje gesproeid is, loopt de temperatuur een beetje op om daarna, bij het bevriezen van het ijs weer te dalen. De ijsmeesters stellen de waterhoeveelheid zodanig af, dat de zaagtandlijn steeds net beneden het vriespunt blijft.
Ligging
Als de omstandigheden gunstig zijn om ijs te maken is er vaak luchtstroming vanuit de noordoosthoek. Volgens informatie van dr. ir. Bert Heusinkveld van WUR Wageningen, kan de luchttemperatuur net ten zuidwesten van woonkernen of andere warmtebronnen op deze dagen 1-1,5 graad hoger liggen dan ten oosten van diezelfde warmtebron.
In Winterswijk is de baan gelegen ten zuidoosten van de woonkern en bij noordoostenwind wordt er lucht aangevoerd die niet opgewarmd is door verwarmings- of industriële installaties.