XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Проектирование и строительство зданий и сооружений высокой энергетической и экологической эффективности приобретает в мировой практике все большую популярность. Без преувеличения можно сказать, что зеленое строительство стало ведущим трендом экономики технически развитых стран. Зеленые стандарты сформировались как индикатор качества жизни, устойчивости среды обитания, охраны окружающей среды, защиты и сохранения  природы  для  нынешнего  и  будущих    поколений.

Зеленые стандарты опираются на национальные нормативно-методические базы и в качестве основной методологии принимают оценку соответствия минимальным требованиям – оценку качественного улучшения характеристик объекта. Универсального всемирного зеленого стандарта не существует, но в основе все зеленые стандарты имеют много общего [1].

Важную роль в сближении концепций зеленого строительства сыграл спорт. Международные спортивные организации в последние 10–15 лет наряду с техническими и организационными требованиями при подготовке и проведении Олимпийских игр, чемпионатов мира и континентов настоятельно рекомендуют придерживаться базовых показателей зеленых стандартов [1].

Спортивные объекты относятся к категории общественных зданий и сооружений, но имеют ряд существенных особенностей, нашедших отражение в зеленых стандартах. Это планировка и размещение в городской застройке, доступность и экологичность общественного транспорта, создание комфортных условий для маломобильных групп населения.

Но самые существенные отличия от других общественных зданий связаны с режимами эксплуатации и неравномерностью ресурсных нагрузок. Так, пиковые нагрузки по водопотреблению и энергопотреблению во время соревнований могут в несколько раз превышать среднесуточные показатели (рис. 1 и 2).

Рисунок 1. Потребность в электрической энергии для системы холодоснабжения во время соревнований на волейбольной арене

Рисунок 2. Водопотребление на футбольном стадионе при различных режимах эксплуатации во время:

1 – перерыва; 2 – тренировки; 3 – футбольного матча.

Потребный воздухообмен в подтрибунном пространстве футбольных стадионов во время перерывов между таймами возрастает в несколько десятков раз (рис. 3).

Зеленые стандарты ориентируют проектировщиков на поиск ресурсосберегающих решений, на снижение пиковых нагрузок.

Помимо широко известных энергоэффективных технологий инженерного обеспечения зданий, таких как утилизация теплоты вытяжного воздуха, зональное термостатическое регулирование микроклимата, применение инженерного оборудования высокой энергетической эффективности, особое внимание при проектировании спортивных объектов следует обратить на следующие моменты:

- применение адаптивной вентиляции;

- аккумуляция тепловой энергии и холода;

- аккумуляция ливнестоков, их очистка и использование в качестве технической воды.

Рисунок 3. Воздухообмен в ледовом дворце при различных режимах эксплуатации во время:

1 – перерыва; 2 – тренировки; 3 – соревнования. А – двухрежимная система вентиляции ( сплошная линия); В – адаптивная вентиляция (пунктир).

Адаптивная вентиляция спортивных объектов – это вентиляция с переменным воздухообменом в зависимости от наполняемости помещений посетителями [3]. Воздухообмен на трибунах в общественных и вспомогательных зонах спортивных объектов может меняться от 2 м3/ч на 1 м2 площади пола до 30–40 м3/ч. Соответственно, в таких же пределах меняются нагрузки на подогрев воздуха в холодный период года и на охлаждение в теплый. Адаптивная вентиляция позволяет по показаниям датчиков концентрации углекислого газа, устанавливаемых в представительных зонах, изменять воздухообмен и энергетические нагрузки на системы вентиляции с помощью вентустановок с переменным расходом воздуха [2].

В отличие от традиционных систем вентиляции, обеспечивающих, как правило, два режима воздухообмена: рабочий и дежурный, адаптивная вентиляция может осуществлять плавное регулирование расхода воздуха в широких пределах. Так, в ледовом дворце адаптивная вентиляция (рис. 3, В) позволяет, по сравнению с двухрежимной, сократить воздухообмен, а следовательно, нагрузки на нагрев или охлаждение воздуха, более чем на 60% (заштрихованная область на рис. 3).

Пиковая потребность в электрической энергии для системы холодоснабжения, например для спортивных игровых залов, превышает среднесуточную нагрузку более чем в 6 раз (рис. 1). Применение аккумуляторов холода, заряжаемых в ночное время и во время технологических перерывов, позволяет снизить установленную мощность электроприводов холодильных машин в 2–3 раза [4].

В свою очередь, это позволит снизить издержки на подвод к объекту энергосетей, сократить стоимость установленного оборудования, обеспечить экономию эксплуатационных затрат за счет использования льготного ночного тарифа на электроэнергию.

Пиковое водопотребление на спортивных объектах, как правило, приходится на перерывы в соревнованиях. Так, в перерывах между таймами футбольного матча водопотребление возрастает более чем в 5 раз (рис. 2). В качестве рекомендаций можно использовать разделение водопровода на технический и питьевой. Для пикового водоразбора технической воды (смыв унитазов и писсуаров) можно использовать баки-аккумуляторы. Для режима водопотребления футбольного стадиона (рис. 2) достаточно бака емкостью 5 м3. Кроме того, полив прилегающей территории и уборку помещений можно обеспечить за счет использования очищенных ливнестоков (аккумулированных в подземных резервуарах).

Первый отечественный практический опыт проектирования и строительства спортивных объектов по зеленым стандартам приходится на Олимпиаду в Сочи 2014 года.

Базовые показатели соответствуют минимальным требованиям энергоэффектив-ности действующих на момент проектирования нормативов. Как следует из рисунка 4, в проектах систем инженерного обеспечения ледового дворца за счет утилизации теплоты вытяжного воздуха и конденсаторов холодильных машин удалось обеспечить значительную экономию тепловой энергии (около 60%).

Рисунок 4. Сравнительные показатели тепловой энергоемкости ледовой арены

Также для спортивных сооружений в настоящее время широко используется технология вентилируемого фасада. Вентилируемый фасад - это уникальная конструкция облицовки здания, которая крепится к несущей наружной стене сооружения с помощью профилей и специальных болтов. Сама конструкция вентилируемого фасада состоит из нескольких слоев, между которыми предусмотрено небольшое воздушное пространство. Оно обеспечивает воздухообмен и защищает стены от скопления влаги [4].

Вентилируемый фасад позволяет сэкономить на системе отопления здания, а также обладает рядом других преимуществ, таких как обширный выбор материалов, обеспечение хорошего уровня шумоизоляции и теплоизоляции, долговечность (срок службы около 50 лет), и т.д [3].

Снизить энергозатраты спортивных объектов помогают и современные энергоффективные окна, которые сокращают потери тепла на 15-20%. Это очень весомая экономия, так как спортивные сооружения отличаются большими площадями остекления, а потому теплопотери в них весьма велики [3].

Рисунок 5. Конструкция вентилируемого фасада.

В будущем массовое применение энергосберегающих стандартов при строительстве спортивных сооружений не только позволит соответствовать международным требованиям, эффективно эксплуатировать данные объекты, но и может стать стимулом развития политики России в области экологии и ресурсосбережения. Энергосберегающие технологии будут все шире использоваться и в других объектах городской инфраструктуры на фоне положительного опыта их использования в современных спортивных сооружениях. Это поможет значительно сократить расходы местных и федерального бюджетов на их содержание, а также сделать жизнь россиян бо-лее комфортной.

Список используемых источников:

TabuschkovY., NaumovA. TheRussianNationalStandardon «GreenBuilding» // TheREHVAEuropeanHVACJournal. – 2012. – № 49.

Наумов А.Л., Капко Д.В., Ефремов В.В., Бужза А.О. Основные направления повышения энергоэффективности систем вентиляции и кондиционирования воздуха // Промышленное и гражданское строительство. – 2013. – № 6.

Энергосберегающие технологии на спортивных объектах [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://gisee.ru/articles/experience/20167/

Некрасова М.А., Мохов А.И., Жолобов О.В., Латышев К.В. Экологическое переустройство спортивных сооружений // Интернет-журнал «Отходы и ресурсы» Том 3, №2 (2016) http://resources.today/PDF/06RRO216.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

Код для цитирования: Скопировать