Рекомендации по проектированию систем ОВК спортивных сооружений
Количество сооружений, предназначенных для проведения спортивных мероприятий, сравнительно невелико. Вместе с тем такого рода объектам свойственны определенные особенности. Большие размеры сооружений, присутствие большого количества людей в течение непродолжительного времени в ограниченном пространстве, разнообразные возможности использования спортивного объекта, необходимость создания принципиально различных комфортных условий для зрителей и спортсменов – учет данных обстоятельств при проектировании систем климатизации объекта создает определенные сложности.
 |
При проектировании и строительстве инженерных сетей крупных спорткомплексов (предназначенных для нескольких видов спорта) постоянно пересматриваются и расширяются задачи эксплуатации. Действительно, все чаще и чаще спортивные сооружения являют собой многофункциональные комплексы, где помимо соревнований по основному виду спорта можно проводить тренировки и другие мероприятия, не связанные со спортом, а именно концерты, различного рода массовые мероприятия, выставки и т. д. Кроме того, если раньше подобные комплексы могли гарантировать лишь минимальный комфорт, то теперь в спортивных сооружениях оборудуются зоны высокого комфорта (англ. suite), рестораны, конференц-залы, отдельные зоны для курящих. Зрителям обеспечиваются климатически комфортные условия.
Прежде чем изложить основные конструкторские решения, выделим два основных типа сооружений: крытые и открытые (под открытым небом). Что касается последних, то помимо основных сформулированных здесь принципов при их строительстве рекомендуется проводить предварительное исследование возможности использования естественной вентиляции. Излагаемые ниже критерии проектирования в равной степени действительны и для крытых сооружений (или сооружений с раздвижной или съемной крышей).
Основные критерии проектирования
Принципы проектирования спортивных сооружений имеют свою специфику, во-первых, ввиду создания принципиально различных комфортных условий для зрителей и спортсменов, с учетом их различной физической активности, во-вторых, в силу необходимости обеспечить экономию энергии и средств, и в-третьих, в силу ограниченной продолжительности проводимых на таком объекте мероприятий (в среднем от одного до трех часов). Это осложняет процесс оценки мощности, требующейся для покрытия максимальной нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования. В любом случае рекомендуется придерживаться параметров действующих стандартов энергосбережения и строительных норм.
Проектировщику необходимо четко представлять основное назначение спорткомплекса и график его эксплуатации. Особое внимание следует уделить расчету того, сколько времени будут заняты места для зрителей, чтобы графически представить динамику максимальной энергетической нагрузки внутри комплекса.
Климатические условия в помещении
Стандартными параметрами, характеризующими микроклимат помещений, в соответствии с ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [2] являются температура воздуха, скорость движения воздуха, относительная влажность воздуха, результирующая температура помещения, локальная асимметрия результирующей температуры. Также предъявляются требования к уровню освещенности (СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05–95*» [3]) и к уровню звукового давления (СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03–2003» [4]) в помещениях и на прилегающей территории зданий.
В зарубежных нормативных документах также имеются требования по обеспечению перечисленных выше параметров микроклимата помещений, которые приведены в технических регламентах, например [5, 6]. Как альтернатива существует руководство ASHRAE [7]. Вот некоторые рекомендации из указанных документов.
В многофункциональных спорткомплексах публика на мероприятиях (концерты, выставки, иные массовые мероприятия) довольно часто двигается. В этих случаях и для лета, и для зимы рекомендуется ограничить тепловой перепад между уличной температурой и температурой в помещении.
На стадионах, в спорткомплексах и дворцах спорта люди чаще всего одеты неформально. Но при неблагоприятной погоде на улице микроклимат в помещении может стать критическим обстоятельством, как в холодное время года, так и в жару.
При большом количестве людей и/или когда индекс ощущаемого тепла составляет менее 0,75, необходимо обеспечить нагрев приточного воздуха. Другими словами, необходимо помнить, что в помещения, заполненные людьми, следует подавать предварительно нагретый воздух, чтобы свести уровень относительной влажности до максимально низкого в периоды полной заполняемости. В северных районах (в основном в холодное время года) следует предусмотреть также установки увлажнения воздуха.
Температура и влажность
В связи с климатическим разнообразием нашей страны при проектировании зданий значения параметров наружного климата для теплого и холодного периодов года принимаются дифференцированно для соответствующего района строительства согласно СП 131.13330 «Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01–99*» [8].
Комбинированное влияние температуры воздуха помещения и температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения учитывается путем нормирования значения результирующей температуры помещения, которая равна среднему значению между температурой воздуха помещения и радиационной температурой помещения. При этом локальная асимметрия результирующей температуры помещения должна составлять не более 2,5 °C для оптимальных и 3,5 °C для допустимых показателей [2]. Значения температуры воздуха помещения, результирующей температуры помещения и относительной влажности в соответствии с таблицей 3 [2] принимаются равными:
Для холодного периода:
- оптимальные значения температуры воздуха: от +17 до +19 °С; допустимые значения температуры воздуха: от +15 до +21 °С;
- оптимальные значения результирующей температуры помещения: от +16 до +18 °С; допустимые значения температуры воздуха: от +14 до +20 °С;
- оптимальные значения относительной влажности: от 45 до 30 %; допустимые значения относительной влажности: ≤60 %.
Для теплого периода:
- оптимальные значения температуры воздуха: от +23 до +25 °С; допустимые значения температуры воздуха: от +18 до +28 °С;
- оптимальные значения результирующей температуры помещения: от +15 до +17 0 С; допустимые значения результирующей температуры помещения: от +13 до +19 °C;
- оптимальные значения относительной влажности: от 60 до 30 %; допустимые значения относительной влажности: ≤65 %.
При проектировании, согласно СП 118.13330 «Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06–2009» [9], расчетную температуру воздуха следует принимать равной +18 °C для холодного периода и не выше +26 °C для холодного периода.
Что касается зарубежных нормативных требований к параметрам внешних климатических условий, температурные параметры для холодного периода определяются техническими регламентами, например [10], при этом в качестве расчетной принимается относительная влажность 80%. Температурные параметры и относительная влажность для теплого периода приведены в приложении C [5].
Оптимальное значение температуры помещения при проектировании принимается равным +20 °С для холодного периода (±1 °С) и до +26 °С для теплого периода, с учетом следующих обстоятельств:
- значение теплоизоляции одежды зрителей составит от 0,2 до 0,7 кло;
- допускается и даже рекомендуется из соображений энергосбережения известный допуск параметров температуры. В холодное время года в начале мероприятия допустимая температура составляет +19 °С. Затем по ходу мероприятия она может подняться до +23…+24 °С;
- напротив, в теплое время года в зависимости от значения относительной влажности рекомендуется температура не выше +30 °С. Относительная влажность должна быть в пределах от 40 до 50 %, поскольку при большом скоплении людей более низкие значения способствуют распространению бактерий и вирусов, а более высокие вызывают дискомфорт у зрителей.
Качество воздуха в помещении
Требуемое качество воздуха в помещении характеризуется таким его составом, при котором при длительном воздействии на человека обеспечивается оптимальное или допустимое состояние организма человека.
Установлено, что степень концентрации газовых загрязнителей, выделяемых человеком, тесно коррелируют с изменением концентрации углекислого газа, выделяемого при дыхании человека. В этой связи концентрация углекислого газа была принята в качестве индикатора качества воздуха.
В табл. 1 приведена классификация качества воздуха в помещениях согласно [2].
| Таблица 1 Качество воздуха в помещениях согласно [2] | ||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
В зарубежных нормативных документах различают три степени качества воздуха в помещении (высокая, средняя, низкая) в соответствии с требованиями регламента [11]. Значения концентрации CO2 приводятся в приложении A [5] как показатель категории качества воздуха в помещении (см. табл. 2). При этом имеется требование о необходимости обеспечения минимального объема наружного приточного воздуха с учетом замеров параметров качества воздуха в помещении (CO2) и на этой основе рассчитываются в динамике необходимые объемы наружного приточного воздуха (англ. Demand Control Ventilation).
| Таблица 2 Категория и качество воздуха в помещении | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Воздухообмен в помещениях
В соответствии с [9] кратность воздухообмена ч –1 принимается из расчета 80 м 3 /ч наружного воздуха на одного спортсмена и 20 м 3 /ч наружного воздуха на одного зрителя.
Технический регламент [5] определяет также параметры воздухообмена в помещениях, отведенных для спортивных мероприятий. Они устанавливаются с учетом коэффициента заполняемости ns (см. табл. 3) и занимаемой зрителями площади (или объемного расхода на человека), выражаются в м 3 /ч•чел.
| Таблица 3 Коэффициент заполняемости на единицу площади ns, 1/м 2 | ||||||||||||
| ||||||||||||
Минимальные значения приведены в табл. 4. Следует помнить, что почти всегда на общую тепловую нагрузку существенно влияет интенсивность воздухообмена.
Скорость воздуха
| Таблица 4 Расход наружного воздуха qv, o, p (м 3 /ч•чел.) | |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
Важно понимать, что зрители, сидя на занимаемом месте в течение нескольких часов, пока идет мероприятие, не имеют возможности укрыться от сквозняков. В соответствии с требованиями [2] рекомендуется принимать следующие значения скорости движения воздуха в помещении:
- Для холодного периода: оптимальное значение скорости движения воздуха 0,2 м/с; допустимое значение скорости движения воздуха 0,3 м/с.
- Для теплого периода: оптимальное значение скорости движения воздуха 0,15 м/с; допустимое значение скорости движения воздуха 0,25 м/с.
За рубежом обычно значение средней скорости движения воздуха принимают от 0,15 до 0,25 м/с. При этом допустимыми считаются параметры в диапазоне 0,25–0,30 м/с [5].
Очистка воздуха
Очистка воздуха от пыли в системах механической вентиляции и кондиционирования должна обеспечивать содержание пыли в подаваемом воздухе не более ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов, согласно требованиям СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01–2003» [12].
Согласно регламенту ASHRAE [13] минимально допустимая эффективность фильтрации воздуха должна составлять 30–35 % (что в ЕС соответствует классу энергосбережения 4G). Тем не менее с учетом требований [14, 15, 16] рекомендуется на последней стадии очистки предусмотреть минимальную эффективность порядка 80 % (класс M6/F7), особенно в системах, обслуживающих объекты, где разрешено курение (в отдельных помещениях, отведенных для курения, могут применяться системы на основе ионизации и угольной очистки). Аналогичные меры используются в зонах повышенной комфортности (suite, см. табл. 5), где особый режим необходим для ухода за дорогостоящей мебелью и проч. Если качество уличного воздуха низкое, рекомендуется использовать соответствующие фильтры для удаления из воздуха газо- образных загрязняющих веществ.
| Таблица 5 Класс минимальной фильтрации по стандарту UNI 10339:2014 | |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
Уровень шума
Уровень шума зависит от типа спортивного мероприятия, проводимого в спорткомплексе.
Согласно требованиям [4] эквивалентный уровень звука не должен превышать 45 дБА, а максимальный уровень звука в помещениях спортзалов не нормируется.
Тепловая нагрузка
Основным источником тепловой нагрузки и фактором, обусловливающим необходимость вентиляции помещения, являются зрители (см. табл. 6). При расчете тепловой нагрузки нужно прежде всего понимать, для чего конкретно используется помещение и насколько различные нагрузки будут совпадать по времени. Время эксплуатации здания обычно сводится к времени проведения спортивного мероприятия в вечерние часы общей продолжительностью от одного до трех часов.
| Таблица 6 Тепло- и влаговыделения от людей |
| |
