Особенности проектирования инженерных систем крытых ледовых спорткомплексов
Текст: Сергей Брюзгин,
руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис»
Основные требования, предъявляемые при проектировании и эксплуатации ледовых арен, связаны с качеством льда и, следовательно, поддержанием необходимого температурно-влажностного режима. При этом параметры микроклимата могут отличаться в зависимости от функционального назначения и режима работы. Несмотря на общие принципы, необходимо применять дифференцированный подход к системам вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВиКВ).
Основная функция систем ОВиКВ – поддержание температурно-влажностного режима в разных функциональных зонах (ледовое поле, зрительские трибуны). Температура льда во время соревнований – от −7 °C до −4 °С в зависимости от вида спорта. При этом на уровне 1,5 м от ледовой поверхности надо обеспечивать температуру в диапазоне +6…+12 °С, а на трибунах – +10…+15 °C. На расчетные условия существенно влияют тепло- и влаговыделения от зрителей.
Дорогое излучение
Одна из главных проблем при проектировании систем кондиционирования помещений ледовых арен – избыточная влажность воздуха, из-за которой над площадкой может образовываться туман, влияющий на энергопотребление систем холодоснабжения и физические характеристики льда. Также особое внимание надо уделять выбору ограждающих конструкций.
Лучистый теплообмен для замкнутых систем в упрощенном виде можно описать формулой
в которой одним из существенных и поддающихся влиянию множителей является приведенный коэффициент Ɛп, характеризующий степень черноты системы тел. Его можно снизить правильным подбором отделочных материалов. Под воздействием лучистого (радиационного) теплообмена от поверхности льда, они могут охлаждаться до температур ниже точки росы, что создает условия для выпадения конденсата. Чтобы снизить этот эффект, надо выбирать поверхности с минимальным коэффициентом поглощения. С этой точки зрения наиболее эффективен для внутренней отделки кровли ледовой арены изоляционный материал с фольгированной поверхностью с коэффициентом поглощения 0,1. Подходит и оцинкованная сталь (коэффициент поглощения 0,3). Темные цвета в отделке увеличивают лучистый теплообмен от нагретых поверхностей к поверхности льда и мощность, затрачиваемую на заморозку ледового поля.
Когда катки не используются, целесообразно повышать температуру ледового поля. Такая возможность должна быть предусмотрена на стадии проектирования. Каждый дополнительный градус снижает энергозатраты на систему холодоснабжения на 2–3% за счет уменьшения радиационного излучения и конвективного теплообмена.
Решения неопределенностей
Многие факторы, влияющие на микроклимат и энергоэффективность, нельзя описать простыми численными методами. Поэтому при проектировании спортивных сооружений, особенно ледовых арен, целесообразно использовать численные методы моделирования гидродинамических процессов (CFD-моделирование) с последующим анализом полученных результатов. Специалисты компании «Метрополис» применяли этот подход, в частности, для ледовой арены «Динамо» («ВТБ Арена») вместимостью 12 тыс. зрителей.
Воздушные конвективные потоки, образовавшиеся от тепло- и влаговыделений людей, могут сделать микроклимат дискомфортным. В частности формировать на нижних ярусах трибун зоны с повышенными концентрацией углекислого газа и подвижностью воздушных масс. Определение критичных для микроклимата условий на этапе проектирования по результату анализа CFD-модели позволяет своевременно принять решения как в части инженерных систем, так и с точки зрения планировки помещений. Для достижения требуемых параметров микроклимата обычно предусматривают отдельные климатические установки, удаляющие из воздуха избыточную влагу и поддерживающие требуемую температуру. Но только по результату анализа CFD-модели можно определить оптимальные соотношения температур и расходов воздуха. Это иногда позволяет решать вопросы, кажущиеся на первый взгляд неопределяемыми. А выбранные на его основе проектные решения повышают энергоэффективность систем.
Накопленный опыт работы с технически сложными спортивными сооружениями в сочетании с CFD-моделированием был применен в проекте тренировочного катка спорткомплекса «Олимпийская деревня – 80». Как генеральный проектировщик «Метрополис» учитывал создание и поддержание правильного микроклимата в технологических, архитектурных, конструктивных и инженерных решениях.
Новые ледовые арены должны сочетать в себе современную форму, яркую индивидуальность и прогрессивные энергоэффективные инженерные системы. Только так здание будет соответствовать высоким требованиям конечного потребителя и владельца. Для сложных спортивных сооружений CFD-моделирование необходимо и экономически оправдано. Оно ведет к оптимизации финансовых затрат как на стадии строительства, так и в период эксплуатации, а кроме того, позволяет своевременно оценивать правильность принятых решений и при необходимости вносить в проект изменения.
Материал из журнала «СБК. Спорт Бизнес Консалтинг» №3 (35) октябрь 2018
На правах рекламы
