Новый спортивный комплекс в Берлине
Архитекторский проект, отличающийся масштабностью и простотой форм, наполнен сверхсовременными технологическими решениями, разрабатывавшимися под актуальным сегодня лозунгом экономии энергоресурсов, – таков новый спортивный комплекс
Новый спортивный комплекс в Берлине
Архитекторский проект, отличающийся масштабностью и простотой форм, наполнен сверхсовременными технологическими решениями, разрабатывавшимися под актуальным сегодня лозунгом экономии энергоресурсов, – таков новый спортивный комплекс, возведенный в Берлине французским архитектором Домиником Перро (Dominique Perrault).
Комплекс расположен в одном из окраинных районов Восточного Берлина. Он состоит из крытого велодрома и центра водных видов спорта. Объекты проектировались в рамках неудавшегося проекта Олимпиады 2000 года — право на проведение игр было тогда отдано Сиднею.
Велодром представляет собой конструкцию цилиндрической формы диаметром 140 м и высотой 55 м. Вместимость трибун в расчете на зрителей спортивных состязаний — 5 800 посадочных мест, но в случае проведения театрально-концертных мероприятий, таких как концерты или съезды, вместимость сооружения увеличивается до 12 000 мест.
Водный стадион, напротив, имеет форму прямоугольника 120 на 83 м. Здесь трибуны рассчитаны на 4 000 мест. Комплекс включает в себя два 50-метровых бассейна — один тренировочный, другой для соревнований, бассейн для прыжков в воду, а также несколько малых бассейнов для обучения начинающих и лечебно-оздоровительного плавания.
Для обоих строений предусмотрена кровля на основе системы металлических полотен из нержавеющей стали переменной площади, которая помимо защиты расположенного ниже остекления модулирует и отражает солнечный свет и выполняет звукоизолирующую функцию.
Проблема привязки столь масштабного объекта к окружающим его почти сплошь жилым зданиям была решена следующим образом: обе постройки, имея одинаковую высоту, заглублены в грунт, т. е. они расположены на уровне ниже нулевого. В основе систем инженерного обеспечения централизованное приготовление холода и тепла. А вот воздухоподготовка децентрализована и решает индивидуальные задачи на каждом отдельном участке.
Еще одно неординарное решение — комбинированное производство тепла и электричества посредством установки когенерации (система совместного производства теплоты и электроэнергии).
|
||||||||||||||||||
 |
| Водоподготовка |
Предварительный нагрев воды для бассейнов осуществляется посредством рекуперации (утилизации) тепла холодильных агрегатов с использованием (при необходимости) двух пластинчатых теплообменников, работающих от сети централизованного отопления. Тепло отработанной воды из душевых используется для предварительного нагрева воды в контуре горячего водоснабжения. Что же касается водоподготовки, то система спроектирована с расчетом на обеспечение максимальной эффективности очистки воды при минимальных расходах на техническое обслуживание. Требования к бассейнам для соревнований и для тренировок достаточно жесткие и зачастую противоречат друг другу. К примеру, чтобы очистка воды происходила наилучшим образом, воде необходима определенная турбулентность. Но конкретно в плавательном бассейне у воды должны быть ламинарные потоки, иначе пострадают результаты пловцов. Применение технологии CFD (англ. Computational Fluid Dymamics — компьютерный гидродинамический расчет) позволило рассчитать характеристики циркуляции воды, проходящей через подающие форсунки и сливные горловины, и оптимизировать их расположение в ванне бассейна, равно как и определить необходимое число таких форсунок и сливов. Таким образом, система обеспечивает необходимый процент обмена воды и оптимальную балансировку зоны турбулентности и зоны ламинарных потоков. На основе проведенного таким образом анализа в бассейне для соревнований все точки подачи воды расположены на дне ванны, а все сливные — в верхней части. В тренировочном бассейне слив оборудован также в верхней части, а для подачи предусмотрены два ряда форсунок по бокам, для того чтобы можно было оборудовать дно с изменяемой глубиной залегания. Ванна бассейна для прыжков также оснащена двумя боковыми рядами форсунок и сливом через верх. Система циркуляции воды соответствует требованиям Международной федерации плавания, предъявляемых к бассейнам для проведения соревнований в части температуры и содержания хлора в воде. Большое внимание проектировщики уделили расчету параметров воды, благодаря которым, по меткому выражению самих пловцов, в иных бассейнах вода считается «быстрой». Бортики всех бассейнов комплекса уложены вровень с полом помещения так, что зеркало воды перекрывает рамку ванны. С точки зрения гигиены такое решение способствует вытеснению загрязняющих частиц из «большой воды» на края ванны. В бассейне для соревнований это, кроме того, предотвращает боковое отражение турбулентности и делает поверхность воды буквально зеркальной, что пловцы считают субъективно важным. Система водоподготовки дает весьма высокую прозрачность и цветонасыщенность, а также обеспечивает полный дополнительный контроль воды по таким параметрам, как запах, вкус и осязание. В ванне бассейна для прыжков интересно устройство, создающее воздушно-пузырьковую подушку, которая смягчает удар о воду и отражение света («бликование»), в частности во время интенсивных тренировок. Предписания Международной федерации плавания по ограничению содержания хлора в воде потребовали включить в состав оборудования систему озонирования воды — единственную на сегодня действенную и практичную систему дезинфекции, обслуживающую все ванны бассейнов комплекса. Водоподготовка осуществляется за пределами ванн, что позволяет минимизировать уровни содержания химических веществ в воде. Хлор в газообразной фазе используется в реманентной дозировке с учетом требований общего контроля и прозрачности воды. Из-за низкого уровня содержания хлора в воде воздух в бассейне менее агрессивен и практически не имеет запаха. Помимо того, что такая атмосфера более комфортна для спортсменов и зрителей, она существенно меньше корродирует строительные конструкции и механические устройства комплекса. Число смен воды в бассейне для соревнований и тренировочном бассейне превышает нормы DIN (нем. Deutsche Industrie Norme — немецкий промышленный регламент). Поэтому проектом предусмотрены насосы с регулируемой скоростью, позволяющие в период, когда в комплексе не проводятся соревнования, снижать пропускные объемы воды до уровня DIN. Для трубопровода и функциональных элементов контура водоподготовки использовался полиэтилен, а не ПВХ: уже в ходе возведения объекта ПВХ был внесен властями в перечень материалов, запрещенных к применению в строительстве по экологическим соображениям. Для Германии считается обычной практика, когда трубопроводы распределения воды в бассейнах имеют одинаковое сопротивление по насосным агрегатам и каждой подающей форсунке, что обеспечивает самобалансировку контура в целом. Этим обстоятельством, в частности, обусловлена особая конфигурация гидравлической сети ванны бассейна для соревнований, где имеется более 150 форсунок |
Велодром
Система кондиционирования воздуха на велодроме проектировалась с учетом трех основных критериев: экономии энергоресурсов, комфорта и интеграции воздуховодов и агрегатов в оригинальную конструкцию светопрозрачной кровли, отсюда требование — ограничить насколько возможно установку инженерного оборудования непосредственно под светопрозрачными конструкциями.
Схема распределения воздуха «сверху-вниз» была отвергнута сразу в силу очень высокого энергопотребления, сложностей с регулировкой и оптимизацией микроклимата и необходимости использовать крупногабаритные агрегаты и воздуховоды большого сечения. Выбор был сделан в пользу распределения воздуха «снизу-вверх»: воздух с низкой скоростью подается в рабочую зону из-под трибун, что позволяет создать на определенном участке индивидуальный микроклимат. В части воздухоподготовки предусмотрены две системы: первая обслуживает зрительские трибуны и фойе, вторая — гоночный трек. Обе системы обеспечивают весьма широкий диапазон требуемого микроклимата. Система кондиционирования воздуха рабочей зоны трибун и фойе имеет в составе две установки производительностью 56 000 м3/ч каждая и две установки производительностью 66 000 м3/ч каждая. Приточный воздух поступает в зал по каналу, расположенному под трибунами, и с низкой скоростью распределяется в рабочую зону через приточные устройства, оборудованные под каждым креслом. Температура воздуха в рабочей зоне зала поддерживается на уровне 20 °С летом и 18 °С зимой. Вытяжка воздуха производится через верхнюю часть зала, в т. ч. благодаря естественной стратификации. Вблизи кровли температура воздуха достигает 29 °С. Для отвода воздуха проектом предусмотрены 8 колон на 45 000 м3/ч каждая. На время частых и продолжительных перерывов, когда активно используется главным образом фойе, сюда переносится воздух из зоны трибун. Система для обслуживания зоны велотрека состоит из 4-х установок производительностью 34 000 м3/ч каждый. Здесь также был сделан выбор в пользу распределения воздуха по схеме «снизу-вверх». Воздух подается снизу с небольшой скоростью и отводится через верхнюю зону зала. Все установки системы кондиционирования воздуха располагаются на нижнем уровне, а забор воздуха осуществляется с уровня кровли. В случае пожара под отвод дымовых газов из основного помещения будут использоваться каналы забора наружного воздуха, что дает дополнительную экономию средств и пространства.
 |
Рисунок 1. Велодром: объект используется в том числе для соревнований по фигурному катанию, а также для проведения концертов и съездов |
 |
Рисунок 2. Схема подачи приточного воздуха в рабочую зону трибун. Приточные устройства расположены под креслами. Воздух раздается с низкой скоростью. На разных участках трибун имеется возможность создания индивидуального микроклимата |
Плавательный комплекс
Бассейн для соревнований водного стадиона в Берлине — это, судя по всему, первый бассейн в мире, где применена система распределения приточного воздуха снизу из-под трибун. Вытяжка осуществляется и через верхнюю зону, и через воздухосъемные каналы, проложенные по краям ванны. Температура воды варьируется в пределах от 26 °С во время соревнований до 28 °С в обычное время. В зоне зрительских трибун поддержание температуры и влажности в установленных регламентом рамках относится к разряду критичных.
;) |
Рисунок 3. (подробнее) Кондиционирование воздуха на велодроме обеспечивают две системы: первая обслуживает зону зрительских трибун, вторая — зону велотрека. В общей сложности производительность по притоку составляет 380 000 м3/ч |
Регламент Международной федерации плавания требует, чтобы температура воздуха была на 1 °С выше температуры воды в бассейне. Но здесь проектировщики столкнулись с определенными техническими трудностями, например с общей тенденцией воздуха нисходить из зоны зрительских трибун в зону плавательной ванны, что чревато дискомфортом и неконтролируемым испарением воды. В целях предотвращения движения потоков воздуха с трибун в сторону плавательной ванны, проектом предусмотрены теплые полы на основе встроенных отопительных панелей по всему периметру ванны бассейна. Незначительное испарение предотвращает образование конденсата и дает немалую экономию энергоресурсов, идущих на отопление и подготовку восстановленной воды. Система подачи приточного воздуха непосредственно в зону зрительских трибун в свою очередь дает экономию в части капиталовложений и эксплуатационных расходов. Воздух подается уже при температуре 26—34 °С вместо обычных 18—20 °С для традиционных схем притока воздуха сверху. То есть обслуживается непосредственно рабочая зона зрительских трибун, а не все помещение.
 |
Рисунок 4. Олимпийский бассейн с трибунами: приток воздуха осуществляется из-под трибун, вытяжка — через верхнюю зону и по воздухосъемному каналу, проложенному вдоль бассейна |
Это позволило, в частности, уменьшить мощность холодильных агрегатов. Дополнительную экономию средств дает также периодическое использование естественного охлаждения (free cooling). Учитывая, что в зимний период вероятность образования конденсата на кровле и оконном остеклении во много раз больше, относительная влажность воздуха поддерживается на уровне 55 % путем подачи в помещение наружного сухого воздуха и отвода теплого и влажного. Перед тем как подать воздух внутрь помещения, его предварительно подогревают, используя для этого тепло удаляемого вентиляционного воздуха, получаемое при помощи регенератора на парных батареях.
 |
Рисунок 5. (подробнее) Схема систем отопления и охлаждения спортивного комплекса |
 |
Рисунок 6. (подробнее) Схема системы когенерации |
Требуемая влажность воздуха в бассейне поддерживается путем последовательного увеличения количества наружного воздуха, подаваемого в помещение. В случае, когда вывести влажность воздуха в помещении на требуемый уровень не получается, воздух, подаваемый вдоль ограждающих конструкций, дополнительно подогревается, чтобы повысить температуру точки росы и предотвратить образование конденсата.
Производство тепла и холода
Для системы отопления имеются в распоряжении 1 800 кВт, производимые установкой когенерации, но основное тепло дает система централизованного теплоснабжения, откуда берутся 13 200 кВт, питающие пять местных пластинчатых теплообменников. Общую потребность по холоду в объеме 3 600 кВт удовлетворяют 5 центробежных агрегатов различной мощности, полностью обеспечивающие различные профили фактической нагрузки: это 3 установки по 900 кВт и 2 установки по 450 кВт. Станция оборудована пятью холодильными башнями замкнутого цикла общей производительностью 5 000 кВт. Холодильники подключены к 3 пластинчатым теплообменникам, обеспечивающим регенерацию тепла конденсации в объеме 1 300 кВт, которые идут на предварительный подогрев воды в бассейне. Система используется и в обратном направлении для защиты воды холодильных башен от замерзания в зимний период. Весной и осенью башни используются для приготовления охлажденной воды, имеющей температуру 6 °С в режиме естественного охлаждения.
| Производство тепла и холода |
Для системы отопления имеются в распоряжении 1 800 кВт, производимые установкой когенерации, а также 13 200 кВт пяти пластинчатых теплообменников, питающихся от системы централизованного теплоснабжения. Охлажденную воду готовят 5 центробежных агрегатов общей мощностью 3 600 кВт. |
Установка когенерации
Установка когенерации проектировалась с учетом потребности в тепловой энергии бассейна и электрической мощности, требуемой в чрезвычайной ситуации для всего комплекса. Три генератора на базе газового двигателя Отто (двигатель с принудительным зажиганием) дают 930 кВт электрической энергии и 1 800 кВт тепловой энергии. Тепловая энергия и электричество полностью используются для подогрева воды в ванне бассейна и питания вентиляторов установки для очистки воздуха бассейна. Бассейн требует постоянного подогрева воды в течение всего года до уровня 28 °С, а вентиляторы работают в непрерывном режиме для поддержания требуемого уровня влажности и температуры воздуха. Газовый двигатель Отто выходит в рабочий режим медленнее, чем дизельный, — через 15 секунд он выдает только 30 % полной нагрузки. Чтобы система соответствовала требованиям DIN, установленным для общественных зданий, два таких двигателя в период проведения массовых мероприятий должны непрерывно работать независимо от фактической нагрузки.
| Установка когенерации |
Система проектировалась с учетом тепловой потребности бассейна и электрической мощности в чрезвычайной ситуации и имеет в своем составе 3 генератора на базе газового двигателя Отто (двигатель с принудительным зажиганием) общей мощностью 930 кВт с регенерацией тепла на 1 800 кВт. |
Перепечатано с сокращениями из журнала «RCI».
Перевод с итальянского С. Н. Булекова.
Научное редактирование выполнено проф. М. М. Бродач, тел. (095) 921-80-48
Статья опубликована в журнале “АВОК” за №3'2004
Подписка на журналы
