Вос что это в строительстве

Воздухоопорное сооружение (ВОС) представляет собой купол из одно- или двухслойной воздухонепроницаемой мембраны. Под ней создаётся избыточное статистическое давление, которое поддерживается за счёт постоянного нагнетания воздуха с помощью теплогенератора – комбинации мощного низкооборотного вентилятора и системы обогрева нагнетаемого воздуха. Статистическое давление создаёт несущее усилие, которое и является опорой для всей конструкции и придаёт ей необходимую устойчивость.
При нагнетании наружного воздуха вентилятором, образуется два потока. Первый поток поддерживает давление внутри купола, которое незначительно выше атмосферного, второй поток направляется в пространство между слоями. Расстояние между слоями — 60 см, за счет чего обеспечиваются высокие теплоизоляционные свойства.

Мембрана герметично крепится к основанию с помощью анкерных устройств; за счёт такой системы крепления возможна установка воздухоопорных сооружений даже на плоских крышах домов. Мембрана может быть различных цветов, а само сооружение иметь любую форму и размеры.

История Кемеровской ООВОС (Полная версия)

Оболочка воздухоопорного сооружения – это двухслойное полотно, сшитое по заказанной форме (двухслойная; основная, дублирующая), стойкое к ультрафиолету, не воспламеняется, противостоит определенной скорости ветра и выдерживает снеговые нагрузки до от 200 до 400кг на кв. м поверхности купола. Эксплуатационная гарантия, на современные материалы оболочек предоставляется до 40 лет.
ВОС могут монтироваться на любое основание: песок, щебень, асфальт, бетон, а так же на готовые спортивные площадки. Основным крепёжным элементов являются анкерные болты.

Комплектация поставки ВОС индивидуальна для каждого проекта. В случае необходимости к воздухоопорному сооружению могут быть присоединены пристройки различного назначения, например административно-бытовой корпус.
Воздухоопорные сооружения представляют собой некапитальные быстровозводимые конструкции, способные накрыть любые площади и любые объекты.
Основными сферами применения воздухоопорных сооружений являются: спортивные объекты, теннисные корты, мини-футбольные поля, роллердромы, сельскохозяйственные помещения, склады,выставочные помещения

Базовая комплектация сооружения обычно включает в себя следующие компоненты:
– двухслойное покрытие купола;
– троссо-кабельная сеть(в зависимости от модели ВОС);
– основной агрегат нагнетания воздуха;
– запасной агрегат нагнетания воздуха;
– система кондиционирования и обогрева воздуха (чаще по желанию Заказчика);
– система электропроводки;
– основная и запасная двери.

Количество входного оборудования зависит от площади ВОС и рассчитывается после получения технических условий.

Для обеспечения функционирования ВОС в аварийном режиме, в случае прекращения подачи электроэнергии оно комплектуется резервным дизель-вентилятором.

Для обеспечения отопления применяются тепловентиляторы, обеспечивающие подачу большого количества подогретого воздуха. Применяются тепловентиляторы, используемые теплоносители – газообразное, дизельное топливо или магистральная горячая вода. По желанию Заказчика ВОС комплектуется системой кондиционирования воздуха.

Модель OSI | 7 уровней за 7 минут

Осветительное оборудование, как правило, является дополнительной опцией.
Воздухоопорные конструкции представляют собой новое поколение воздухоопорных сооружений с применением материалов из тефлоновых мембран и ПВХ. В результате достигается максимальная устойчивость сооружения к ветровым и снеговым нагрузкам.

Обычно монтаж воздухоопорных сооружений осуществляется в течение одной – двух недель.
Сооружения позволяют без проблем накрыть нужный объект и использовать его круглогодично. Таким образом, достигается максимальная выгода от использования спортивных, складских и иных коммерческих и некоммерческих объектов.

По сравнению с капитальными сооружениями ВОС в несколько раз дешевле и проще построить. Данный тип сооружений относится к временным конструкциям, в связи с чем не требуется проходить долгий этап согласования в государственных и муниципальных организациях. Стоимость сооружения составляет ориентировочно 1/3 стоимости обычного капитального сооружения. Кроме того, любой воздухоопорный купол можно демонтировать и перевести на другое место размещения. Демонтаж купола производится в течение одного дня бригадой из нескольких рабочих.

Изготовление по размерам Заказчика и нанесение логотипов или наименования сооружения –так же одно из преимуществ ВОС.

Однако, помните, что до заказа изготовления ВОС должны быть окончательно готовы фундамент, площадки под входы и оборудование. Желательно максимально подготовить территорию под будущее покрытие спортивных площадок, например, кортов, и внутренние сооружения (тренировочные площади, душевые и т.д.). Важно точно знать, откуда подойдет электричество, вода, канализация, связь, газ.

Подо все это необходимо заложить гильзы в фундаменте. Как бы хорошо вы не подумали, но угадать места под коммуникации не получится, поэтому, лучше всего, у каждого угла каждой стороны фундамента вмуровать по четыре 110-е (или 160 мм) трубы. Не нужно забывать, что канализация и водопроводы требуют соблюдения уклонов (что будет, если зимой встанет котел).

Сильные дожди – серьезное испытание для ВОС. Потоки воды способны размыть все на своем пути, необходима отмостка (обычно гранитный щебень или тротуарная плитка шириной 1 метр), поэтому закладные трубы под коммуникации нужно вывести за ее пределы. Подумайте о внутренних работах. Они требуют обязательного наличия тамбура на входе в ВОС.

Даже обычная открытая дверь приводит к моментальной потере давления и включению резервного вентилятора. Об этом мало кто думает из строителей, так как, зачастую, это головная боль заказчика. После оценки всех этих данных определитесь с размерами ВОС.

Так, если в ВОС планируется укладка искусственной травы, учтите, что она производится в рулонах по 4 и 6 м (вес каждого рулона от 300 и более кг), затем будут металл, трубы, лестницы, леса и много что еще. Со стороны улицы планируют ворота распашные, внутри – секционные. Проектирование должно вестись с учетом возможности заезда внутрь на спортивные площадки специального транспорта (грузовые «Газели», каток и т.д.). Обязательно стоит позаботиться о пожарном выходе через тамбур.

Желаем Вам сделать удачный выбор и с удовольствием заниматься любимым делом под сводами воздухоопорного сооружения!

Особенности эксплуатации воздухоопорных сооружений

1. Существенным конструктивным элементом ВОС является воздух с незначительной степенью сжатия. Сжатие воздуха до заданной степени осуществляется с помощью центробежного вентилятора. Для нормального режима эксплуатации ВОС в спокойную погоду необходимо избыточное давление воздуха 100..200Па (10..20 мм.в.ст.). Понижение давления свидетельствует о недопустимом повышении утечек воздуха. Изменение избыточного давления в оболочке контролирует блок аварийного нагнетания воздуха.

2. В штормовую погоду начиная с силы ветра 5м/с и при обильном снегопаде давление воздуха внутри ВОС необходимо повысить до 200..250Па (20..25 мм.в.ст.). Повышение давления осуществляется включением дополнительного вентилятора либо повышением оборотов основного вентилятора (см. Инструкцию по эксплуатации системы подготовки воздуха).

3. В крайних случаях допускается повышение избыточного давления в ВОС до 300Па (30мм.в.ст.).

4. Если сооружение не отапливается, то механическая уборка только что выпавшего снега (толщина покрова от 10см) является необходимой.
5. Установка аварийной подачи воздуха обеспечивает подачу воздуха при падении избыточного давления в ВОС до определенного значения. Количество топлива в баке должно быть достаточно для работы установки в течение всего срока аварийной работы ВОС, но не менее 12 часов.

6. При ухудшении качества внутреннего воздуха вследствие запыленности, задымленности или интенсивной солнечной радиации необходимо увеличить воздухообмен в ВОС с помощью вентиляционных клапанов, а в крайнем случае с помощью двери аварийного выхода. Постоянная проверка избыточного давления в этом случае является необходимой.

7. Вход в ВОС осуществляется через шлюзы «Вертушка», использование дверей аварийного выхода допустимо только в крайних случаях (занос/вынос длинномерных предметов, аварийная эвакуация) кратковременно до 1 минуты.

8. Во избежание повреждения оболочки ВОС в случае незапланированного ее оседания, находящееся в ВОС оборудование, такое как мачты, и прочее, должно быть оснащено отклонителями, шаровыми подушками, полозками и т.п., острые предметы необходимо убрать.

9. Хранящиеся в ВОС материалы или оборудование должны быть складированы с минимальным расстоянием 1м от оболочки. В местах воздуховодов и дверных проемов они должны укладываться на 5 м влево и вправо от этих отверстий на расстоянии 2 м от оболочки.

10. Не допускается размещать внутри ВОС пожароопасные материалы.

Требования к лицам, работающим и пребывающим в ВОС

1. Важнейшие пункты руководства по эксплуатации необходимо сформулировать в виде памятки и вывесить в хорошо заметных местах ВОС.
2. В зависимости от вида использования ВОС настоящая инструкция должна быть дополнена с учетом особенностей использования ВОС.
Пожарная охрана
В случае пожара всем лицам следует немедленно покинуть ВОС, вызвать пожарную команду и под руководством ответственного за пожарную охрану принять действия по гашению пожара.
Необходимо контролировать избыточное давления в ВОС и предотвратить его недопустимое повышение путем открывания аварийных дверей или отключением вентиляторов.
Сварочные работы внутри ВОС разрешается выполнять при соблюдении соответствующих правил безопасности и не ближе чем 1 м от оболочки.
Необходимо составить план мероприятий в аварийных ситуациях. Он должен содержать следующие пункты:
• обозначение запасных выходов и путей спасения
• порядок эвакуации из ВОС;
• осведомление ответственного лица по пожарной охране и технике безопасности;
• в штормовую погоду необходимо взять под наблюдения соседние здания и объекты в части их ненадежно закрепленных элементов, представляющих опасность для ВОС при их срыве;
• наблюдение за высотой снежного покрова и деформацией оболочки ВОС и мероприятия по очистке, стапливанию снега или повышению сопротивляемости ВОС.

Плановые проверки
1. Ежедневный визуальный контроль состояния крепления оболочки к фундаменту;
2. Контроль температуры и расхода горячей воды в зимний период времени; визуальный контроль узлов блока подготовки воздуха и установки аварийного нагнетания воздуха.
3. Еженедельный контрольный запуск установки аварийного нагнетания воздуха; контроль запыленности фильтров воздуха при их наличии, чистку или замену при необходимости.
4. Ежемесячный контроль состояния оболочки и мест незапланированных утечек воздуха; контроль электроустановок; контроль наличия и состояния памятки по эксплуатации.

Уход за ВОС
Мероприятия по уходу за ВОС, должны включать:
• Сухая чистка всех установок;
• Проверка комплектности;
• Проверка состояния и организация замены поврежденных деталей;
• Выполнение антикоррозионной защиты.
• Периодичность этих мероприятий зависит от режима эксплуатации ВОС. Следует также учесть указания по уходу приведенные в документации на соответствующие части ВОС.

Ремонт оболочки ВОС
1. Ремонтные работы необходимо обеспечивать по договору с предприятием-изготовителем. Это относится как к оболочке, так и к закреплению оболочки на фундаменте, входным шлюзам.
2. При ремонте повреждений оболочки необходимо руководствоваться следующими указаниями:
• Материал оболочки – это технический текстиль с двусторонним поливинилхлоридным покрытием, покрытие содержит также несколько защитных слоев. Для ремонта оболочки следует пользоваться тем же материалом. Изготовитель ВОС с этой целью включает в поставку материал оболочек ВОС. Этот материал необходимо хранить. Для ремонта оболочек должен быть применен специальный клей на полиуретановой основе.
• Повреждения величиной до 1м ремонтируются путем наружного и внутреннего наклеивания заплат с учетом перекрытия порыва внахлест минимум на 10см.
• Перед склейкой внутреннюю и наружную поверхности оболочки необходимо очистить в области пореза и обезжирить ацетоном или этилацетатом и затем дать поверхности высохнуть.
• Ремонтная заплата и соответствующая ей поверхность внутренней стороны ВОС дважды намазывается клеем с помощью кисти с перерывом 15..20 минут. Затем заплата накладывается на промазанную клеем поверхность внутренней стороны оболочки и прикатывается к ней. Поверхность подогревается до температуры 70..80°С и притирается приготовленным куском дерева или фторопласта, имеющим на конце поверхность 20мм длины и 2 мм ширины.
• Аналогично вслед за этим выполняется наклеивание ремонтной заплаты на наружную сторону оболочки ВОС.
3. Наложение заплат на внутреннюю оболочку двухслойного ВОС допускается выполнять только с одной стороны.

Источник: nts174.ru

Воздухоопорные сооружения (ВОС)

Воздухоопорные сооружения (ВОС) предназначены для временного/постоянного покрытия спортивных площадок, создания промышленных объектов, оперативного создания сезонных/постоянных хранилищ для сельского хозяйства и прочих отраслей. ВОС могут быть любых размеров и формы.

Принцип работы воздухоопорного сооружения (ВОС)

ВОС это просторные и светлые сооружения, ограждающая конструкция — двуслойная мембрана с воздушной подушкой (купол) из полиэстер ткани с ПВХ покрытием, крепится к легкому фундаменту и поддерживается под давлением, без каких-либо несущих конструкций.
Режим работы купола — система вентиляции обеспечивает небольшое избыточное давление внутри воздушного купола, создавая надлежащую форму купола, а также необходимые климатические условия. Данная вентиляционная система обеспечивает и поддержание требуемых климатических условий внутри помещения.
Оптимальное давление внутри купола составляет 150-250 Па при нормальных условиях и может незначительно менятся в зависимости от размеров и специфики купола.
Внутрь купола подается определенное количество свежего воздуха, поступающего с улицы.
В случае отключения местного энергооснабжения или потери давления, автоматически включается система аварийного поддержания купола, поддерживая необходимое давление внутри сооружения.

Основные преимущества ВОС

• Не требует подготовки ИРД, проектирования, согласований в государственных органах и прохождения государственной экспертизы;
• Мобильность. Оперативное перемещение сооружения в другое место;
• Быстрый и легкий монтаж/демонтаж;
• Монтаж на различных видах грунта. Требуется очень легкий фундамент;
• Модульность. Гибкое наращивание/сокращение площадей;
• Устойчивость к экстремальным погодным условиям (ветровая нагрузка до 50 м/с, снеговая нагрузка до 480 кг/м2, температурный диапазон от -60 до +70 оС, устойчивость к УФ- излучению);
• Энергосбережение. Двойная мембрана имеет хорошие теплоизоляционные свойства;
• Многоцелевое использование;
• Быстрая окупаемость. Бюджетная стоимость из-за отсутствия необходимости проектирования, устройства фундамента, каркаса, кровли и др.. Короткий срок СМР.
• Простое техническое обслуживание. Достаточно одного специалиста. Удаленный мобильный мониторинг.

Краткая сравнительная таблица создания ВОС и капитального сооружения на основе сэндвич панелей

ВОС

Капитальное сооружение

из сэндвич панелей

ИРД и проектирование

Не требуется (относится к классу временных сооружений)

Сроки разработки рабочей документации

Наличие фундамента

Сроки монтажа и строительства

5-10 дней/легкое оборудование/рабочие

200-250 дней/тяжелое оборудование/специалисты

Транспортировка

Объемные и тяжелые грузы

Окупаемость инвестиций

Короткий срок окупаемости

Длительный срок окупаемости

Подробное описание основных характеристик и элементов ВОС

Источник: pntgroup.ru

Система водоснабжения города: насосные станции, ВОС и другие объекты водопроводной системы

Кроме водозаборных гидротехнических узлов, в функцию которых включен забор воды из разного типа источников, таких как артезианские скважины, шахтные колодцы, поверхностные водоемы, комплекс объектов системы водоснабжения включает и другое оборудование.

Насосные станции I и II подъемов

Насосная станция первого подъема осуществляет транспортировку ресурса с площадки водозабора к ВОС — водопроводным очистным сооружениям. Промежуточным звеном между станцией водоподготовки и потребителем является насосная станция второго подъема. Насосы, установленные в здании станции, обеспечивают давление в системе водоснабжения и поставляют воду из резервуаров чистой воды (РЧВ) в магистральный трубопровод, то есть потребителям, в число которых входят:

• население;
• промышленные предприятия;
• учреждения разного типа;
• пожарные части и прочее.

Станции водоподготовки или ВОС (водопроводные очистные сооружения)

Наиболее интенсивно станции водоподготовки работают, когда водозабор осуществляется из поверхностных источников: озер, рек, водохранилищ. Поверхностные водоемы загрязняются в результате деятельности человека, поэтому вода, чтобы соответствовать санитарным нормам, должна быть очищена должным образом. Только после этого ей присваивается статус питьевой воды для централизованного водопровода хозяйственно-питьевого назначения.

Процесс очистки подразумевает:

• обработку реагентами (коагулянтами) с целью ликвидации органических примесей;
• отстаивание, на этом этапе из воды извлекается осадок, являющийся следствием действия коагулянтов;
• доочистка воды с помощью фильтров разного типа (сорбционные, мембранные);
• обеззараживание, в число мероприятий входят озонирование и/или хлорирование.

Хлорсодержащие реагенты (в большинстве случаев применяется безопасный гипохлорит натрия) ликвидируют находящиеся в воде патогенные микроорганизмы. Реагенты обладают эффектом пролонгированного действия: сохраняясь в минимальной концентрации в водопроводной воде, они препятствуют развитию микрофлоры в процессе транспортировки ресурса по водопроводным трубам.

Что такое резервуар чистой воды

После этапа фильтрации и обеззараживания воду собирают в РЧВ, где хранится постоянный объем воды. Это позволяет обеспечивать ее равномерный расход, то есть контролировать разные объемы потребления воды населением в зависимости от времени суток при условии, что с ВОС вода поступает в неизменном объеме. Резервуары для очищенной воды также играют роль резервно-аварийных емкостей, их запас может быть расходован в случае непредвиденной ситуации на водозаборе или станции водоподготовки.

Другие объекты городской системы водоснабжения

Магистральный трубопровод — по нему осуществляется транспортировка ресурса от ВОС через насосную станцию II подъема в город потребителям.

Распределительная сеть водопроводной системы — с ее помощью происходит подача водного ресурса по городским районам и обеспечивается непрерывное снабжение водой конечных потребителей в требуемом объеме.

Источник: spb-burenie.ru

Отопление воздухоопорных сооружений

История воздухоопорных сооружений (ВОС, или Air Supported Structure) имеет очень крепкие корни именно в СССР благодаря проектам военных укрытий. Выпуск мобильных зданий стандартного размера — 300 м2 — более 30 лет назад составлял до 300 изделий в год. Для нужд спорта также использовались стационарные ВОС гражданского применения.

Огромная практика применения ВОС наработана также в разных странах, в частности в Америке, где ВОС размещены даже на Аляске. Максимальный размер ВОС может достигать 10 000 м2 и более. Несмотря на сверхмалый вес ВОС является полноценным сооружением и требует при подготовке проекта разработки всех разделов без скидок на малую стоимость самой оболочки. Существует несколько видов нормативных требований к проектированию ВОС в разных странах, в т.ч. СССР, но в России современных требований на уровне СНиП нет.

Строительство ВОС за последние 10 лет стало популярным, в т.ч. из-за сложившегося мнения, что это временное «несерьезное» здание, не требующее проекта и недорогое в обслуживании. Следствием таких заблуждений стали массовые аварии, как оборудования, так и несущих конструкций ВОС и значительный перерасход энергоресурсов на отопление ВОС в холодное время года. Для безопасной эксплуатации необходимо иметь проект не только на оболочку, освещение и фундамент, но и на инженерные системы, что зачастую полностью игнорируется.

Поставка оборудования из Италии и Словении, рассчитанного на теплые европейские зимы или изначально не рассчитанного на круглогодичное использование, — практика последних лет. Для построения надежной и экономной системы жизнеобеспечения необходимо учитывать специфические особенности конструкции ВОС и использовать стандартные правила механических и теплотехнических расчетов. Основные элементы ВОС: оболочка, основание, шлюзы и двери, оборудование для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК).

Конструкции ВОС — мембранная оболочка из абсолютно герметичного армированного ПВХ материала, закрепленная на основании. Оболочка поддерживается избыточным давлением, создаваемым специальным вентилятором, в холодное время года производится обогрев воздушно-отопительной системой.

Оболочка. Оболочка может иметь различную форму и способы крепления к земле, неподготовленной грунтовой площадке или специальному фундаменту. Наиболее популярная форма — цилиндр или шатер — форма оболочки может влиять на парусность и ветроустойчивость ВОС, а также на легкость схода снега в зимнее время. Раскрой формы моделируется на компьютере, в т.ч. для равномерного распределения механических нагрузок на материал оболочки.

Оболочка ВОС может быть выполнена одно-, двухи трехслойной в зависимости от необходимых теплоизоляционных характеристик. Возможна и комбинация основной несущей нагрузки ПВХ-мембраны с дополнительным слоем утеплителя из вспененных или волокнистых материалов. Помимо чисто мембранных оболочек возможна комбинация силовой несущей сети из стальных или синтетических тросов с независимым креплением к фундаменту и прижимаемой изнутри герметичной мембраны.

Данная конструкция (фирмы Asati Polyned) считается более надежной и способной выдерживать более высокие внешние нагрузки: давление снега, скорость ветра. В состав ВОС могут входить специальные элементы пассивной безопасности — внутренние опоры для предотвращения блокирования эвакуации людей из сооружения при полном складывании купола.

Оболочка ВОС повисает на элементах дополнительных опор, при этом сохраняются проходы к выходам для людей. В качестве опор могут служить специальные стальные фермы, дополнительные здания или сооружения внутри ВОС, мачты светильников и т.п. По сложившейся классификации определяют следующие виды оболочек ВОС по виду конструкции и режиму использования. Однослойные оболочки с балластным или анкерным креплением к грунту без подогрева воздуха.

Использование только в теплое время года, давление под куполом 50–150 Па. Пример — купол на стадионе «Локомотив» (производитель — «Сфера»). Однослойные оболочки с дополнительным утеплением и системой подогрева. Использование круглогодично, давление внутри — 100–250 Па. Двухслойные оболочки с круглогодичной системой отопления.

Крепление к фундаменту анкерное. Давление подпора — от 150 до 1000 Па.

Двухили трехслойные оболочки с круглогодичной системой отопления и кондиционирования, в т.ч. возможно охлаждение летом. Крепление к фундаменту анкерное. Давление подпора — от 150 до 1000 Па. Наиболее подходящими для климатических условий РФ, при круглогодичной эксплуатации, являются наиболее дорогие двухслойные оболочки. Прочие типы оболочек применимы только при сезонном использовании.

Использование неотапливаемых оболочек в холодное время года недопустимо из-за риска обрушения купола под слоем мокрого снега. В отдельных случаях применяют неотапливаемые ВОС в качестве времянок при очень низких температурах для защиты от ветра, считая, что снег не может прилипать к поверхности ПВХ пленки, скапливаться и обрушивать ВОС вовнутрь.

Основание. Крепление оболочки к основанию ВОС может производиться разными способами. Балластное — размещение по периметру ВОС грузов, к которым фиксируется край мембраны. Балласты могут быть в виде бетонных блоков, мешков с песком или водой. Примыкание к земле уплотняется полосой-фартуком, утечки воздуха по всему периметру распределены равномерно и увеличиваются с ростом давления внутри купола.

Анкерное крепление — установка в фундаменте закладных элементов в виде петель или анкеров, к которым фиксируется край мембраны. Наиболее плотный тип соединения достигается, когда край мембраны служит прокладкой между прижимным швеллером и гладким краем бетонного фундаменты — прижатие производится затягиванием анкерных гаек по всей длине прижимного швеллера.

При таком способе креплении утечки воздуха равны нулю при любом давлении по всей длине фундамента. За исключением самых легких однослойных оболочек, использующих систему балластного крепления в виде мешков с песком или водой, для остальных вариантов используется сплошной ленточный фундамент. Нагрузка на фундамент при давлении внутри купола 250 Па и площади 3000 м2 составляет 3000 × 25/1000 = 75 т на периметр 220 м погонных или 330 кг подъемной силы на 1 м.

Полноценный фундамент в виде заливки бетоном в траншею в данном случае является дополнительной потерей тепловой энергии на отопление, которую нужно учитывать при расчете отопления. Для типового проекта МЧСАСАТИ применен фундамент-цоколь из кирпичной кладки высотой более 3 м. Таким образом, оболочка ВОС является в данном случае только конструкцией легкой кровли. Для оценки вклада утечек воздуха в общие потери теплоты рассмотрим сооружение 36 × 18 м.

Потери теплоты происходят непосредственно через полоску грунта, в которую отлит бетонный ленточный фундамент. Данные потери считаются по стандартнам и составляют при Δt = 45 °C величину в 15 кВт. Тот же периметр, поднятый над грунтом на 500 мм, для решения проблем «нивелирования» площадки и дренажа внутреннего пола дает дополнительные потери до 10 кВт. Для сооружения АСАТИ с цоколем из кирпичной кладки потери теплоты еще выше, т.к. больше площадь ограждения.

Более примитивные схемы крепления, особенно для однослойных ВОС, допускают установку оболочек непосредственно на грунт, с выравниваем площадки щебнем или песком. По периметру устанавливается каркас из металлической трубы, закрепляемый тросами или цепями к отдельным анкерам. Утечки воздуха под фартук оболочки могут составлять до 50–100 м3/ч на 1 м длины. При периметре 100 м утечки достигают 5–10 тыс. м3/ч, что очень много для полезной площади 1000 м2. Фактически такое ВОС невозможно отапливать, что подтверждено на практике.

Шлюзы, аварийные выходы, грузовые ворота. В составе оболочки может быть различное количество входов и выходов, в т.ч. тамбур-шлюзы с двумя дверями, поворотные двери-вертушки, аварийные выходы с дверями, открывающимися строго наружу и ручками-замками типа «антипаника». Также могут быть использованы прорезаемые по месту специальным ножом аварийные эвакуационные выходы. Стоит отметить, что этот способ используется только в сверхэкономных проектах, т.к. прочность материала позволяет его разрезание только очень острым лезвием человеку с хорошими физическими данными.

Простым ножом женщина или подросток не всегда могут прорезать аварийный выход, особенно в состоянии паники. Все остальные типы проходов имеют определенные неплотности и являются основными местами неорганизованной утечки воздуха и теплоты. Средняя величина утечки на 1 м плотного периметра составляет 25–100 л/с при давлении 250 Па. При количестве минимум двух дверей и размере 1,2 × 2,4 м получаем 14,4 м притвора и утечку до 5000 м3/ч, что сопоставимо с санитарным расходом воздуха для 100 человек внутри ВОС.

По этой причине организованный приток и вытяжку воздуха зачастую не предусматривают вовсе. Данный момент очень важен, т.к. вместе с «подкачкой» воздуха для поддержания давления в куполе расходуется энергия на нагрев воздуха в холодное время года. При наличии грузовых ворот для въезда машин внутрь ВОС размер утечек способен расти многократно. Также нужно учитывать возможность резкого уменьшения утечек в связи с изменением конструкции входов, например, в случае пристройки к стационарному зданию, оборудованию подводных входов в случае бассейна.

Оборудование ОВК. В состав ВОС должен входить комплектный или поставляемый дополнительно набор оборудования, выполняющий целый список задач. Задачи, решаемые инженерными системами ОВК для круглогодичного ВОС: подача уличного воздуха с целью поддержания давления в заданных пределах, не ниже минимального, соответствующего весу купола 50 Па и не более максимального, определяемого прочностью оболочки и системы крепления, обычно 400– 500 Па; поднятие оболочки в ограниченный срок времени — не более 2–3 ч, при проведении монтажа или обслуживания (замена светильников, установка подвесных элементов на потолок); создание увеличенного давления при экстремальной погоде (сильный ветер, мокрый снег); отопление внутреннего объема в холодное время года для поддержания температуры в заданных пределах 5–25 °C; охлаждение внутреннего объема в теплое время года; понижение влажности внутреннего воздуха при использовании ВОС для размещения ледовых площадок и бассейнов.

Поддержание внутреннего давления. Для поддержания оболочки в поднятом состоянии внутри обеспечивается избыточное давление (150–450 Па) различными типами вентиляторов, в т.ч. примитивными осевыми или радиальными с электромоторами, специальными аварийными вентиляторами с приводом от двигателей внутреннего сгорания, комбинированными вентиляторами для отопления и создания давления.

Все оборудование для создания подпора воздуха и отопления всегда подразумевает наличие специальной автоматики и дополнительное резервирование основного оборудования, как по внешнему электропитанию, так и по выходу из строя самого оборудования. Оболочка в зависимости от типа ВОС может иметь различный вес и теплоизоляционные характеристики. Для компенсации веса оболочки и создается избыточное давление.

При весе 1 м2 в пределах 2–3 кг давление должно быть не менее 30 Па, что не так уж и много. Однако к весу мембраны добавляется второй слой или утеплитель, а также силовой каркас и, зачастую, различные предметы, подвешиваемые к куполу изнутри. Результирующий средний вес нередко превышает 3–5 кг/м2. Главный вклад в общую нагрузку на внешнюю сторону оболочки создают снег и ветер. Вес снега достигает 10 кг/м2, особенно в верхней части, что приводит к проваливанию и искривлению формы купола.

Давление ветра обычно однонаправлено, но приводит к отрыву крепления оболочки или к искривлению формы купола с превращением его в парус с последующим разрывом материала или отрывом крепежа. При назначении критериев устойчивости ВОС принимают скорость ветра до 100 км/ч. При более высоких скоростях ветер является катастрофическим природным фактором, разрушающим даже капитальные здания и тем более легко возводимые и мобильные конструкции.

Принятая скорость ветра 100 км/ч соответствует динамическому напору 500 Па. Именно такие дополнительные значения и принимаются при расчете внутреннего давления в аварийной ситуации «сильный ветер». Результирующее давление обычно не более 800 Па для аварийного режима (ураганный ветер). По российским нормам таким считается ветер со скоростью более 20 м/с, что соответствует более низким значениям динамического давления — около 250 Па.

Важно, что данный фактор возникает чрезвычайно быстро и время набора безопасного «повышенного» давления должно быть также мало — не более одной-двух минут. Приведенные значения налагают требования на мощность вентиляторной группы. Максимальная опасность состоит в разрушении ВОС из-за чрезмерного давления вследствие бесконтрольной работы или неправильного подбора вентилятора и отсутствия ограничивающей максимальное внутреннее давление автоматики.

Вентилятор. При выборе вентилятора, подающего рециркуляционный воздух в системе воздушного отопления, необходимо учитывать величину его КПД. Расход энергии значительно меняется при разных КПД из-за того, что вентилятор работает 24 ч/сут. Расход энергии за весь отопительный период составляет до 100 тыс. кВт⋅ч и более. Поэтому возможная экономия за счет применения вентиляторов с более высоким КПД достигает 20 тыс. кВт⋅ч за сезон.

Второй фактор при выборе вентилятора — это шум. К сожалению, не всегда наиболее тихий вентилятор имеет максимальный КПД. Значение давления вентилятора рециркуляционной системы обычно не более 600–700 Па. Расходы воздуха в пределах 20–40 тыс. м3/ч также стандартны. Наиболее тихими при этих параметрах являются двухсторонние вентиляторы с впередзагнутыми лопатками типа ADH, VZR, TLZ, работающие с ременным приводом из-за крайне низких скоростей 500–800 мин– 1.

Использование глушителей создает дополнительные проблемы с габаритами и в большинстве случаев не практикуется. В отдельных случаях при сложном наборе элементов установки (охладители, рекуператоры) глушитель необходим, т.к. собственный шум вентилятора выше допустимого. Для создания напора в куполе может использоваться дополнительный вентилятор или один из вентиляторов рециркуляционного воздушного отопления.

Предпочтительнее иметь выделенный подпорный вентилятор с назадзагнутыми лопатками. При резком повышении утечек расход такого вентилятора возрастает без увеличения потребления мощности. При перекрытии всех неплотностей давление, создаваемое вентилятором, значительно возрастает.

Желательно выбирать вентилятор, имеющий так называемую «полку» по давлению не выше, чем прочность оболочки ВОС, т.е. 1000 Па. В таком случае нет риска разрыва оболочки.

Нагреватель воздуха. В зависимости от доступного источника тепловой энергии используются калориферы или огневые теплообменники со встроенной газовой/жидкостной горелкой. В редких случаях используется электронагрев, но ввиду высокой цены на электроэнергию только для малых по площади сооружений. Водяной (реже — гликолевый) калорифер очень удобен в использовании, поскольку кроме риска разморозки недостатков у него мало.

Газовые горелки требуют разрешения на подключение к магистрали — по сути, отдельный проект газоснабжения. Важно, что при использовании водяных калориферов необходимо строго увязывать параметры источника теплоты и нагрузки в виде графиков и расхода теплоносителя. Для этих целей в состав оборудования может быть включен ИТП. Отдельным фактором, который связан с прочностью оболочки, является температура потока воздуха, контактирующего с ПВХ-материалом.

Сам по себе материал очень прочен при нормальной температуре в диапазоне –50…+50 °C. Но при превышении 60–70 °C материал резко теряет прочность, и волокна стеклоткани могут терять сцепление с ПВХ-массой. При длительном прогреве воздухом выше 60 °C и одновременном приложении механических нагрузок материал деформируется, и могут быть разрушены сварные швы отдельных полос оболочки.

Таким образом, необходимо специально ограничивать температуру потока или способ подачи воздуха внутрь оболочки. К сожалению, не во всех случаях ограничение для стандартных систем воздушного отопления в 45 °C применимо к ВОС. Для сравнения примем температуру внутреннего воздуха tв = 15 °C и температуру притока tп = 45 °C, как того требует СНиП для обычных систем воздушного отопления.

Тогда для передачи тепловой нагрузки в 300 кВт потребуется расход воздуха 30 тыс. м3/ч. Однако при использовании перегретой воды или газовых отопителей можно получить воздух с tп = 75 °C, что в два раза уменьшит расход воздуха и электроэнергии. Также будет меньше шум и габариты самой установки, а главное, капитальные и эксплуатационные затраты. Система управления нагревом очень проста — дискретный термостат с гистерезисом ± 1 °C.

Важной особенностью всех ВОС является очень высокая равномерность температурного фона по всему объему, в т.ч. по высоте. Свободное движение воздуха внутри сооружения выравнивает внутренний фон до ± 1,5 °C. Нагрев свежего воздуха обычно происходит после смешения с рециркуляционным воздухом, хотя для больших сооружений может быть построена отдельная подающая система с подогревом.

Расчет тепловых потерь ВОС. Все правила, действующие для расчета потерь в обычном здании, работают и в ВОС. Важно учитывать все пути потери энергии, даже те, на которые не всегда обращается внимание. Второй по важности вопрос при тепловых расчетах — стоимость доступной энергии и коммерческие параметры самого объекта.

Потери, связанные с утечками воздуха. Конечно, вся конструкция ВОС нацелена на минимизацию утечек, для этого устраиваются уплотнители, шлюзы, анкерное крепление, но все-таки утечка воздуха полезна. Внутри ВОС находятся люди, случай исключительно складского здания здесь скорее исключение. Обычно принимается, что утечки превышают необходимый санитарный минимум свежего воздуха. Поэтому расчет тепловых потерь принимается по мощности, требуемой для нагрева воздуха на компенсацию всех утечек.

При санитарной норме 30–50 м3/ч утечка в 5000 м3/ч обеспечивает свежим воздухом до 160 человек, что очень много даже для школьного стадиона — урок физкультуры одновременно восьми классов в здании. Однако, при значительном количестве людей на трибунах, например 300 человек, расход утечки придется специально увеличивать, что можно принять в виде запаса тепловой мощности оборудования при расчетах. Утечка через неплотности — далеко не единственный поток теплого воздуха, уносящий энергию.

При значительном количестве людей внутри и очень высокой герметичности периметра и дверей может потребоваться специальная организованная вытяжка. Аналогичная ситуация при использовании ВОС для размещения бассейна. Расход воздуха для контролируемого уноса испаряемой воды значительно превосходит величины утечек. Рассмотрим бассейн размерами и площадью 25 × 12 = 300 м2. Скорость испарения 250 г/м2 × 300 м2 / 1000 = 75 кг/ч.

В переходное время года (апрель-май, сентябрь-октябрь) при наружной температуре tн = 10 °C разница уличной и внутренней абсолютной влажности подсчитывается 16 – 6 = 10 г/кг. Следовательно, требуемый расход воздуха в режиме проветривания — не менее 7000 м3/ч. Возможные утечки через все неплотности для ВОС подходящего размера 500–600 м2 не более 3000 м3/ч, учитывая абсолютно плотный периметр и не более двух входов.

Таким образом, дополнительная утечка (организованная вытяжка) должна составить не менее 4000 м3/ч. В летнем режиме при разнице влагосодержания dв – dн = 16 – 12 = 4 г/кг расход воздуха на проветривание увеличится до 17,5 тыс. м3/ч, что совсем невозможно организовать через утечки в куполе. Итак, дополнительный расход вытяжного воздуха целесообразно обеспечивать отдельной системой с рекуперацией, что позволяет сэкономить не менее 50 % теплоты. Здесь используются те же решения, что и для обычного здания. Пренебрежение таким решением, в виде простого увеличения утечки при прямом сбросе воздуха на улицу через отдельный воздушный клапан, приведет к существенному удорожанию эксплуатации всего сооружения.

Потери теплоты через пол. В обычных зданиях неизолированный пол — это дикий и редкий случай, для ВОС эта ситуация стандартна. Отдельные владельцы ВОС после первого года занимаются утеплением периметра, только увидев промороженные бетонные конструкции, но большинство оставляют все как есть. Свободная ширина периметра пола внутри ВОС крайне мала, иногда до 10 см, особенно при стандартной «теннисной» сетке размером 36 × 18 м.

Утепление участка пола путем простой укладки утеплителя невозможна — образуется ступенька, и вскрытие пола с полной переделкой нескольких сот квадратных метров очень трудны. Результат такой картины — проектное повышение расхода тепловой мощности на отопление. Реальным решением проблемы утепления периметра является внешний влагостойкий утеплитель типа экструдированного утеплителя DOW или «Теплофлекс».

Отдельно заметим вклад пола в стабилизацию внутреннего теплового режима. Грунтовый или бетонный пол — единственный элемент ограждающих конструкция со значительной тепловой емкостью. Максимально заметен эффект тепловой стабилизации летом, когда пол работает «холодильником» в самое жаркое время дня. Рассмотрим ВОС площадью 3000 м2. Мощность системы отопления имеет порядок около 700 кВт. Масса бетонного пола 3000 м2 × 0,2 м × 2000 кг/м3 / 1000 = 120 т.

Это эквивалентно по теплоемкости 30–40 т воды. Принимается tв1 = 15 °C в нормальном режиме и tв2 = 5 °C в экономном режиме ночного отопления. Фактически пол сохраняет запас до 344 кВт⋅ч = 1200 МДж теплоты. В зависимости от уличной температуры и типа покрытия время остывания будет увеличено до 30–300 минут. В общем случае вкладом в расчеты тепловой инерции пола пренебрегают.

Частный случай, когда эффект учитывается — система с переменным тепловым режимом в течение дня, для экономии теплоты в ночное время и нерабочие дни.

Потери теплоты через оболочку. Эта величина считается проще всех по площади, которая для ВОС известна всегда очень точно. Индивидуальные коэффициенты потерь через оболочку не являются фиксированными величинами и сильно зависят от воздушного зазора в двухслойных оболочках или от типа утеплителя, используемого в составе оболочек типа «Полинед» и «Асати». Утеплитель может быть как из вспененных материалов (полиэтилен/полипропилен), так и из синтетического нетканого полотна (синтепон).

В общем случае коэффициент теплопередачи оболочки составляет от 1 до 2 Вт/(м2⋅К) при наличии утеплителя или двух слоев ПВХ с воздушным зазором. Значения менее 1,0 возможны только для крайне холодных районов и значительно дороже стандартных решений. Значения более 2,5 характеризуют плохо утепленную конструкцию, величины более 4,0 — вообще не утепленную однослойную. При выборе несоответствующего типа оболочки затраты на отопление в период одной зимы могут превышать стоимость самой оболочки.

Таким образом, при разработке системы отопления необходимо задавать максимальный расход теплоты на 1 м2 пола, что уже определяет тип оболочки, но не наоборот. Примерные значения для стандартных оболочек 200–300 Вт/м2, что сопоставимо с промышленными цехами. Провокационно низкая стоимость оболочки при использовании некачественного утеплителя уже на стадии проектирования отопления должна прекращать разработку системы отопления и требовать оценки экономических расчетов.

Пример. Экономический расчет тепловых потерь. Цена 1 кг условного топлива в 2007 г.: 2,0 руб. — магистральный газ; 6,0 руб. — сжиженный газ; 16 руб. — солярка/мазут. В переводе на тепловую энергию цена составит от 20 коп. до 1,6–2,0 руб. за 1 кВт⋅ч. Максимальная цена соответствует электроэнергии, хотя в некоторых регионах (Иркутск) возможна цена 30 коп/кВт⋅ч электроэнергии.

Рассмотрим здание ВОС — 3000 м2, установленное в Москве: температура воздуха внутри — 15 °C; максимальная тепловая мощность оборудования — 600 кВт; удельная тепловая нагрузка — 200 Вт/м2 при двухслойной оболочке; средний расход топлива — 3000 кг в неделю; сезон работы ноябрь-апрель — 210 суток (30 недель). Итого общее количество топлива — 90 т солярки или 1 млн 440 тыс. руб. (или же $ 55 тыс.). Стоимость самой двухслойной оболочки равна 100 $/м2 или $ 300 тыс. в целом. Стоимость теплового генератора мощностью 600 кВт составляет $ 25 тыс. Итого расходы за первый год: 55 000 + 300 000 + 25 000 = $ 380 тыс.

Сравним с экономной оболочкой. Стоимость однослойной оболочки равна 50 $/м2 или $ 150 тыс. в целом. Увеличенный бюджет на отопление составит $ 110–120 тыс. Стоимость оборудования повышенной мощности равна $ 50 тыс. Итого за первый год: 150 000 + 120 000 + 50 000 = $ 320 тыс. Прочие расходы на обустройство аналогичны первому варианту.

В итоге экономия $ 60 тыс. затрат в первый год эксплуатации в кажущемся более дешевым варианте с однослойной оболочкой полностью пропадет на второй год и станет чистым убытком в $ 60 тыс. в третий год использования.

При подборе оборудования для ВОС исходят из следующих положений.

1. Обязательное резервирование отопительной системы не менее чем на 50 %, желательно на 100 %.
2. Обязательное наличие независимого от внешней энергии вентилятора для поддержания внутреннего давления (подпора) воздуха достаточной мощности.
3. Обязательное наличие автоматической системы управления, контролирующей уровни низкого и высокого давления воздуха внутри ВОС, скорость ветра, наличие внешнего электропитания, температурный режим.
4. Расчет санитарной нормы свежего воздуха с учетом утечек через неплотности, количества людей внутри ВОС, требований процессов, происходящих внутри купола.
5. Проверка шумовых параметров и подвижности воздуха в рабочей зоне.
6. Соблюдение ограничений по температуре подаваемого на оболочку воздуха.
7. Расчет тепловых нагрузок на основании всех потерь теплоты, в т.ч. утечек воздуха через неплотности, потерь теплоты через основание и поверхность купола.
8. Определение мощности тепловых источников системы воздушного отопления производится с учетом ограничений мощности источников и режима их использования.
9. Расчет экономических затрат на отопление и оборудование производится вместе со стоимостью самого ВОС.

Типовые наборы оборудования ВОС представляют из себя следующее:

1. Рециркуляционная воздушно-отопительная установка (2 шт.); вентилятор аварийного подпора воздуха с электромотором и софтстартером; аварийная электростанция с системой самозапуска; cистема автоматического управления; cмесительный блок с заслонками для регулировки подачи свежего воздуха; блок подготовки теплоносителя (ИТП).
2. Рециркуляционная воздушно-отопительная установка — 2 шт.; вентилятор аварийного подпора воздуха с ДВС; система автоматического управления; cмесительный блок с заслонками для регулировки подачи свежего воздуха.
3. Рециркуляционная воздушно-отопительная установка (2 шт.); вентилятор аварийного подпора воздуха с ДВС; система автоматического управления с частотным регулированием.

Заключение

Общая динамика цен на топливо и стремление их к европейскому уровню в России показывает следующие ориентиры в ближайшие три года: 1 кВт⋅ч электроэнергии = 5–7 руб.; 1000 м3 газа = 5000 руб. — самое дешевое топливо; 1 кВт⋅ч теплоты через газ — это 60 коп. при использовании теплогенератора прямого сжигания с огневым теплообменником; 1 кВт⋅ч теплоты через газ — это 1 руб. при использовании автономной котельной.

Затраты электроэнергии на работу моторов системы воздушного отопления составляют не менее 10 кВт на 300 кВт теплоты. То есть, вклад электроэнергии увеличивает цену 1 кВт на 20–25 %, до 1,0–1,25 руб/кВт⋅ч теплоты. Указанные расчеты показывают относительные и самые низкие возможные цены. Итак, стоимость отопления 1 м2 полезной площади составит 500–620 руб/год.

Для сравнения, в 2007 г. коммерческий тариф на отопление не превышал 200–240 руб/год за 1 м2. Столь резкое увеличение цены может привести к полному отказу от ВОС как стационарных объектов и закрытию существующих куполов, либо потребует максимально качественного проектирования новых и реконструкции существующих с учетом описанных принципов.

Источник: www.c-o-k.ru