Концертный зал филармонической музыки в «Зарядье»

А. Микутис,менеджер по развитию бизнеса, ООО «ТРОКС РУС»

Проект здания разработан Владимиром Плоткиным и «ТПО «Резерв». Для создания акустики был привлечен японский специалист – директор компании «Нагата акустикс» Ясухиса Тойота (Yasuhisa Toyota), в портфолио которого такие концертные залы, как Эльбская и Парижская филармонии, Мариинский театр. За технологию и механизацию отвечает компания «Дока Центр».

Здание имеет два подземных и четыре наземных этажа. Общая площадь составляет 25 600 м². В комплексе два зала: большой концертный зал на 1600 мест и малый на 400 мест.

Рисунок 1. Большой концертный зал

Здание концертного зала вписано в структуру искусственного рельефа парка «Зарядье» и является одним из главных его элементов. Фасад здания вмонтирован в холм, который стал частью открытого амфитеатра. На кровле здания разместилась смотровая площадка. Открытым остался только стеклянный фасад с центральным входом.

Руководителем новой площадки будет Валерий Гергиев, и зал обещает быть многофункциональным, предназначенным не только для симфонической музыки, но и для проведения эстрадных и джазовых концертов. Для этого в технологии зала предусмотрена система механизации, которая предполагает трансформацию партера, сцены и оркестровой ямы. Все это позволит концертному залу стать площадкой для проведения мероприятий мирового уровня.

Особенности проектирования

Основную сложность и интерес при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха представляет именно большой концертный зал (рис. 1), для которого обеспечение комфортного микроклимата связано с выполнением жестких акустических требований.

Архитектурное расположение зала предусмотрено таким образом, что он представляет собой закрытый объем внутри здания, связанный с окружающей средой только через кровлю. К тому же наружные ограждения приходятся на уровень технического настила, который отделен от пространства зрительного зала акустическим потолком. Такое решение помогло отказаться от установки отопительных приборов в зале. В концертном зале предусмотрена система воздушного отопления, совмещенная с приточной вентиляцией.

Так, для подготовки и обработки воздуха, поступающего в концертный зал, предусмотрены системы центральных кондиционеров с рециркуляцией воздуха с переменной производительностью, позволяющие проводить полную обработку приточного воздуха. В зависимости от внешних климатических условий и расписания проведения мероприятий в зале осуществляется многоступенчатая обработка воздуха: фильтрация, первичный и вторичный подогрев, охлаждение, обеззараживание, а также рециркуляция. Минимальный расход наружного воздуха составляет не менее 20 м³/ч на одного зрителя и не менее 60 м³/ч на одного музыканта. Общий расход воздуха принят из расчета на ассимиляцию избыточных тепло- и влаговыделений в расчетный летний период с учетом охлаждения воздуха в воздухоохладителях приточных установок.

Распределение тепловой нагрузки от освещения принималось по данным компании «Дока»: 85 % мощности выделяется в виде тепла в самом источнике света, 15 % превращается в радиационный поток, который вызывает нагрев тех поверхностей, на которые проецируется. Суммарные тепловые выделения от софитов составляют 102 кВт. При этом радиационный поток распределяется на область сцены и оркестровой ямы в количестве 12 и 6 кВт соответственно.

По параметрам комфорта для зрителей диапазон летних температур воздуха для залов составляет от +23 до +25 °C, скорость движения воздуха от 0,1 до 0,3 м/с. По высоте зоны пребывания (до высоты 1,3 м/с) допустимый локальный градиент температуры равен приблизительно 3 °C, а при наружных температурах выше +30 °C комфортная температура в зале может быть повышена, но не должна превышать +28 °C.

Особенностью проектирования систем ОВК данного зала является еще и то, что в его объеме располагается орган с высокими требованиями к подвижности и влажности воздуха, а также к допустимому градиенту температур.

Рисунок 2. Диффузор типа SDRF

Учитывая все требования к микроклимату в помещении, подача воздуха в партере и на балконе предусматривается снизу из-под кресел с помощью диффузоров SDRF компании TROX (рис. 2), встроенных в подступеньку, и с помощью напольных диффузоров FBA (рис. 3). А на сцене, в оркестровой яме и на балконе второго уровня предусматриваются щелевые решетки. Температура приточного воздуха, подаваемого к решеткам и диффузорам, равна 21 °C.

Рисунок 3. Диффузор типа FBA

Вытяжка воздуха, согласно рекомендациям архитектурной мастерской, осуществляется через отверстия в акустическом потолке зала, симметрично ориентированные в направлении боковых стен зала (рис. 4). Суммарная площадь вытяжных отверстий составляет приблизительно 12 м².

Рисунок 4. Месторасположение вытяжных отверстий

Математическое моделирование процессов вентиляции

Сложная архитектура большого зала, устройство трансформируемых пространств, использование (в связи с наличием механизмов) зоны механизации в качестве камеры статического давления, использование принципа вытесняющей вентиляции и подача воздуха из-под ступеньки и другие технические решения определили необходимость проверки правильности выбора параметров системы кондиционирования воздуха, работоспособность и возможности системы вентиляции. С этой задачей при проектировании помогал справиться Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им. Н. Э. Баумана, который занимался разработкой математического моделирования процессов вентиляции в условиях предельных нагрузок в летнее время. Выполненное исследование пространственной модели зала (рис. 5, 6) показало соблюдение условий по поддержанию комфортных условий в большей части зала:

• температуры от +24 до +26 °C при градиенте по высоте пребывания людей менее 5 °C;
• скорости движения воздуха от 0,1 до 0,3 м/с при градиенте, не превышающем 0,1 м/с.

Рисунок 5. Распределение скорости в скалярном виде в сечении в середине зала при номинальном расходе, м/с

Также специалистами МТГУ им. Н. Э. Баумана были даны рекомендации по уточнению системы воздухораспределения в проблемных зонах, которые были выявлены в процессе моделирования.

Было проведено сравнение параметров воздухораспределения при использовании диффузоров различных производителей, в результате которого была выработана рекомендация по установке диффузоров TROX, в том числе дополнительных, в последних рядах партера и балкона. Так как при закрутке потока, создаваемого диффузором SDRF, снижается градиент температур (примерно до 2 °C), уменьшается скорость до 0,25 м/с, и в меньшей степени заметна тенденция «скатывания» потока в нижние ряды партера.

Рисунок 6. Распределение температуры в сечении в середине зала при номинальном расходе, °C

Таким образом, для большого концертного зала предусмотрена система вентиляции с общим расходом воздуха 103 500 м³/ч. Из-за ограниченных габаритов вентиляционных камер предусмотрены: две установки приточных центральных кондиционеров с расходом воздуха 42 000 м³/ч, одна из которых резервная, и две рециркуляционные установки с расходом воздуха 35 700 м³/ч для поддержания требуемых температурных условий в режиме отсутствия зрителей.

В рабочем режиме зала смешение воздуха из установок происходит в общем приточном воздуховоде и в камере статического давления. Процессы обработки воздуха для теплого и холодного периодов показаны на I-D-диаграмме.

Система вентиляции предусмотрена вытесняющая через камеру статического давления с переключением подачи из-под кресел при классической рассадке зрителей в партере и с раздачей воздуха с боковых стен для эстрадных концертов, при проведении которых предусмотрен  плоский пол.