Особенности проектирования систем отопления, вентиляции и

1
Особенности проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования
воздуха каркасно-тентовых и надувных сооружений, используемых для крытых
спортивных площадок.
Главный специалист ООО «Компания «Стройинженерсервис»
А. Б. Федоров, д. т. н.
Начальник кафедры ВИТУ
А. И. Тютюнников, к. т. н.
В настоящее время все чаще стали применяться для крытых спортивных площадок
каркасно-тентовые и надувные сооружения. Привлекательность каркасно-тентовых и
надувных сооружений заключается в том, что в них можно размещать крупногабаритные
спортивные объекты такие, как футбольные поля, волейбольные и баскетбольные
площадки, теннисные корты, искусственные катки и т. п., при сравнительно небольших
капиталовложениях на их строительство, чем для других типов крытых спортивных
сооружений. Наряду с этим, перспективность возведения указанных сооружений связана
также с некоторыми положительными сторонами их конструктивных, теплотехнических и
эксплуатационных особенностей.
Ограждающие конструкции каркасно-тентовых сооружений состоят из сборного
металлического рамного каркаса, обтянутого покрытием из полиэфирного материала,
обработанного акриловым лаком и облицованного поливинилхлоридом (ПВХ) (вес
материала 750-1050 г/м2; прочность 3,0-4,2 кН/50мм). Такое покрытие образует оболочку
с воздушной прослойкой большой толщины, ранее не применявшуюся в строительной
практике. Эти легкие ограждающие конструкции каркасно-тентовых сооружений
обеспечивают условия для быстрого возведения сооружений (в течение двух недель) и их
многоразового использования.
Покрытия из ПВХ ограждающих конструкций каркасно-тентовых сооружений
обладают высокой герметичностью и прочностью, что важно для обеспечения заданных
температурно-влажностных параметров воздушной среды в сооружениях при их
использовании для крытых спортивных площадок. Эти покрытия обладают высокими
противопожарными характеристиками (температура плавления материала покрытия из
ПВХ составляет ≈ +200 0С).
Ограждающие конструкции надувных сооружений выполняются из цельной
ПХВ - оболочки, которая поддерживается давлением воздуха, постоянно нагнетаемого в
оболочку. Оболочка герметична и надежно защищает внутреннее пространство
сооружения от атмосферных осадков.
Легкие ограждающие конструкции надувных сооружений обеспечивают короткие
сроки монтажа сооружений (не более 7-10 дней), высокую транспортабельность и
возможность многократного использования.
Ограждающие конструкции надувных сооружений могут обеспечивать таяние
снега на покрытии в результате повышения температуры воздуха внутри сооружения.
Для нормальной эксплуатации надувных сооружений предусматриваются:
 автономный
резервный
источник
электроснабжения
(дизельная
электростанция) для обеспечения постоянной подачи воздуха в оболочку
сооружения;
 специальные воздушные шлюзы на входах в сооружения для обеспечения их
герметичности;
 специальные фиксирующие шины для крепления надувного покрытия к
фундаменту, обеспечивающие устойчивость сооружения при штормовом ветре.
Основные особенности проектирования каркасно-тентовых и надувных
сооружений и их систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
определяются спецификой их ограждающих конструкций. Следует отметить, что в
2
настоящее время существующая нормативно-методическая база для проектирования
каркасно-тентовых и надувных сооружений недостаточна и для этих целей могут быть
использованы только отдельные положения действующих строительных норм и правил
[1-6].
Проектирование систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха
каркасно-тентовых и надувных сооружений связано с необходимостью проработки ряда
научно-технических задач, решение которых позволяет определить:
 теплозащитные характеристики ограждающих конструкций с воздушными
прослойками большой толщины, влияющие на теплопотери сооружения в зимний
период;
 теплопоступления через ограждающие конструкции с воздушными
прослойками и через светопрозрачные покрытия в результате воздействия
солнечной радиации в летний период;
 условия обеспечения заданного температурно-влажностного режима
воздушной среды и возможность исключения конденсации влаги из воздуха на
внутренних поверхностях ограждений;
 инфильтрацию наружного воздуха через неплотности ограждающих
конструкций и условий для обеспечения необходимого подпора в сооружениях;
 температурный режим теплого пола сооружения при изменении
отопительной нагрузки и графика теплоподачи в течение суток;
 расчетный температурный график теплоснабжения сооружений, исходя из
условия минимизации расхода теплоносителя;
 снеговые и ветровые нагрузки на покрытие сооружения и условия
устойчивости сооружения.
При проектировании каркасно-тентовых и надувных сооружений и их технических
систем необходимо учитывать задаваемый Заказчиком уровень комфортности в
сооружениях. Как известно, уровень комфортности в сооружениях связан с реализацией
соответствующих санитарно-гигиенических и санитарно-бытовых требований, а также с
предоставлением соответствующего состава услуг посетителям крытых спортивных
площадок. Естественно, от задаваемого уровня комфортности будут зависеть параметры
(производительность, мощность) технических систем, обеспечивающих санитарногигиенические требования в спортивных залах, и состав помещений в дополнительно
устанавливаемом внутри сооружения блоке обслуживания. По уровню комфортности
каркасно-тентовых и надувных сооружений, используемых для крытых спортивных
площадок, их можно разделить на две основные категории:
 в сооружениях первой категории для обеспечения заданного уровня
комфортности в спортивных залах применяются комплекс систем, включающий
приточные системы вентиляции, системы лучистого или панельно-лучистого
(напольного) отопления для спортивных площадок, системы кондиционирования
воздуха. Для предоставления различных услуг посетителям предусматривается
блок обслуживания, включающий помещения администратора, обслуживающего
персонала, тренеров, кабинет врача, помещение отдыха посетителей, женские и
мужские раздевалки, душевые, туалеты и т. п.;
 в сооружениях второй категории для обеспечения заданного уровня
комфортности в спортивных залах в основном применяется воздушное отопление
(либо водяное отопление и вентиляция). Для предоставления бытовых услуг
посетителям предусматривается минимум административно-бытовых помещений.
Специалистами ООО «Компания «Стройинженерсервис» был разработан проект
систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха каркасно-тентового и
надувного сооружений, предусмотренных, соответственно, для четырех теннисных кортов
и двух спортивных площадок. Эти сооружения были запроектированы с уровнем
комфортности, который задается для спортивных сооружений первой категории.
3
В сооружениях проектом было предусмотрено:
 системы кондиционирования воздуха (с фэнкойлами и чиллером) третьего
класса для условий теплого периода;
 системы вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением для условий
холодного периода;
 напольное отопление спортивных площадок, которое также используется в
качестве дежурного отопления в спортивных залах для поддержания температуры
не менее +5 0С;
 системы вентиляции и отопления помещений блока обслуживания.
Производительности систем вентиляции были установлены с учетом обеспечения
норм снабжения наружным воздухом и поддержания подпора в сооружениях, а для
надувного сооружения кроме того - с учетом обеспечения устойчивого положения его
пневмооболочки.
Производительности систем кондиционирования воздуха и вентиляции,
совмещенных с воздушным отоплением, были установлены, соответственно, исходя из
условий:
 обеспечения ассимиляции теплопоступлений в теплый период года (от
людей, электроосвещения, солнечной радиации);
 компенсации теплопотерь сооружения в холодный период года (совместно с
системой водяного отопления).
Следует отметить, что при проектировании систем были использованы исходные
данные, касающиеся теплотехнических характеристик каркасно-тентового и надувного
сооружений, полученные в результате решения вышеуказанных научно-технических
задач. Состав этих исходных данных включает весьма важные для проектирования
теплотехнические характеристики материала покрытия и ограждающих конструкций,
характеристики неплотностей покрытий и входов сооружений, необходимые значения
подпора в сооружения и удельные значения утечек воздуха в холодный и теплый периоды
года. Количественные значения этих теплотехнических характеристик для сооружений
представлены в табл. 1.
На стадии разработки технического задания на проектирование каркасно-тентовых
и надувных сооружений и их систем отопления, вентиляции и кондиционирования
воздуха необходимо знать энергетические показатели для ориентировочной оценки
расходов тепла, холода, электроэнергии, стоимости систем. В настоящее время такие
укрупненные показатели для каркасно-тентовых и надувных сооружений, используемых
для крытых спортивных площадок, практически отсутствуют. В этой связи, нами
осуществлена попытка оценить эти показатели для рассматриваемых сооружений (первой
категории), используемых для теннисных кортов и спортивных площадок.
Укрупненные энергетические показатели определены по выполненному проекту
для условий г.Санкт-Петербурга в виде значений удельных затрат тепла, холода,
электрической энергии на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха,
которые приведены в табл. 2.
4
Таблица 1
Теплотехнические характеристики
каркасно-тентового и надувного сооружений.
№
п/п
Характеристика
1
2
1
2
3
4
Теплотехнические характеристики материала покрытия и
ограждающих конструкций сооружений:
- коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций,
Вт/м2·град.
- коэффициенты проникновения солнечной радиации
материала покрытия (первого и второго слоя).
- коэффициент отражения солнечной радиации материала
покрытия (первого и второго слоя).
- коэффициент поглощения солнечной радиации материала
покрытия (первого и второго слоя).
Сооружение
каркаснонадувное
тентовое
3
4
2,14
2,33
0,06; 0,09
0,06
0,76; 0,79
0,76
0,18; 0,12
0,18
0,754
0,22
0,154
0,65
0,65
-
0,1
Расчетные значения подпора в сооружении ( с учетом
гравитационного и ветрового напора, плотности покрытия и
снегового покрова), Па:
- в холодный период года
- в тёплый период года
17,0
2,0
66,5
10,5
Удельные расчётные утечки воздуха в сооружении, м3/ч·м3:
- в холодный период года
- в тёплый период года
0,3
0,105
0,34
0,135
Характеристика неплотностей покрытий и входов сооружений:
а. Суммарная площадь щелей в местах крепления:
- полотен покрытия к каркасу, м2
- покрытия к фундаменту, м2
б. Коэффициенты расхода для неплотностей входов:
- с двойными остекленными дверьми
- с двойными глухими дверьми
- с вращающейся дверью
5
Таблица 2
Значения удельных затрат тепла, холода,
электрической энергии на
отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха
каркасно-тентовых и надувных
сооружений (затраты на 1 м3 сооружения).
Сооружение
Наименование удельных затрат
каркаснотентовое
надувное
1. Удельные затраты тепла на отопление и вентиляцию
в сооружении, ккал/ч·м3 (Вт/м3)
27,2
(31,6)
41,7
(48,5)
2. Удельные затраты холода для ассимиляции
теплопоступлений в сооружение, ккал/ ч·м3 (Вт/м3)
4,0
(4,65)
8,25
(9,59)
3. Удельные значения электрической мощности,
установленного в сооружении вентиляционного,
холодильного оборудования и оборудования
кондиционирования воздуха, кВт/м3
0,0021
0,0043
Представляется, что полученные удельные энергетические показатели будут
полезны для Заказчиков и Исполнителей в предпроектный период при принятии решений
на проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
каркасно-тентовых и надувных сооружений, используемых для крытых спортивных
площадок.
Литература.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование.
СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения.
СНиП 3.05.01-85. Внутренние санитарно-технические системы.
СНиП 21.01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
СНиП II-12-77. Защита от шума.
СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.