10783

Имеет смысл проанализировать варианты временных сооружений с целью грамотного выбора с точки зрения технической (табл.4) и экономической (табл.5) составляющей.

Таблица 4 Технические критерии выбора конструктивного решения

проектируемого сооружения

*– МКС – металлокаркасное сооружение;

–ВОС - воздухоопорное сооружение;

–ПКС пневмокаркасное сооружение.

60

Таблица 5 Экономические критерии выбора конструктивного решения проек-

тируемого сооружения

Вариант металлокаркасного сооружения занимает промежуточное положение между традиционными и пневматическими зданиями. Основное преимущество по сравнению с традиционными сооружениями – существенное сокращение сроков строительства. Стоимость такого сооружения ниже, по сравнению с сооружениями из традиционных материалов, но гораздо выше, чем для пневматических. Из особенностей – необходимость получения разрешительной документации на строительство, обязательное

61

наличие фундамента, нецелесообразность повторного монтажа/демонтажа сооружения как ввиду относительно высокой стоимости, так и в связи с проблемой проектирования специальных соединений элементов сооружения.

Воздухоопорные сооружения относятся к временным, и не требуют разрешения на строительство. Монтаж, как и сроки производства конструкций происходит довольно быстро. Стоимость гораздо ниже, чем у металлокаркасных сооружений. Такой тип конструкций требует постоянной работы воздуходувной установки, что влечет постоянный расход электричества, и соответственно большие затраты. Сложность создания вентиляции и комфортного микроклимата внутри помещения также являются недостатками воздухоопорных сооружений, но при необходимости перекрытия больших пролетов без внутренних опор и за коротких промежуток времени, именно воздухоопорные конструкции являются практически безальтернативным и идеальным вариантом.

У пневмокаркасных сооружений обслуживание сведено к минимуму. Сооружение не требует постоянного поддува конструкций, благодаря чему содержание такого сооружения будет выгоднее экономически, чем воздухоопорного. Сроки монтажа примерно такие же, как и у воздухоопорных конструкций. Такое сооружение относится к классу временных сооружений и не требует разрешения на строительство, а значит, не влечет дополнительных затрат. Для такого сооружения нет необходимости в возведении стационарного фундамента, благодаря чему срок монтажа становится короче. Возможность создания естественной вентиляции и наращивание свободной площади являются основными преимуществами такого типа сооружения.

К недостаткам пневмокаркасных сооружений можно отнести ограниченность по ширине пролета – при увеличении размеров пневмокаркасных сооружений усложняется их схема, требуется разработка нетиповых

62

решений проектирования пневмоарочных баллонов. Стоимость пневмокаркасного сооружения значительно выше, чем у воздухоопорного.

Окончательное решение о выборе какого-либо варианта сооружения производится по анализу многих факторов, в том числе вышеперечисленных. Невозможно предложить унифицированное решение, т.к. слишком много параметров, от которых и будет зависеть выбор конструкций проектируемых зданий.

4.2.Санитарно-гигиенические требования для зданий

спневматическими конструкциями

Определенной сложностью для пневматических зданий и сооружений является создание комфортной среды во внутреннем объеме помещения. Чем тоньше ограждающая конструкция, отделяющая помещение от внешней среды, тем труднее создать в помещении климат, отличный от окружающего. Как правило, такие здания и сооружения предназначены для постоянного пребывания людей - случай исключительно складского сооружения здесь скорее исключение, именно поэтому создание комфортной среды внутри помещения является важнейшей задачей.

4.2.1.Микроклимат под оболочкой

∙Здания воздухоопорного типа

Большинство ранних воздухоопорных сооружений были однослойными. Теплотехнические характеристики однослойных оболочек очень невысоки – большие теплопотери за счет малой толщины ограждающей конструкции требуют значительного расхода тепла для создания нужного пе-

63

репада температур и применения отопительных установок высокой теплопроизводительности. По мере распространения таких сооружений в разные климатические условия, а также значительного повышения стоимости электроэнергии появилась необходимость в улучшении теплоизоляции, в первую очередь отапливаемых воздухоопорных сооружений.

Первым опытом утепления оболочки было подклеивание слоя поролона к внутренней стороне оболочки. Однако поролоновая подклейка в несколько раз увеличивала объем оболочки в сложенном виде, существенно снижая ее мобильность и транспортабельность, а также значительно ухудшала светопроницаемость оболочки, практически полностью, исключая возможность использования дневного освещения.

В связи с этим теплоизолирующую подшивку очень быстро перестали использовать. Требовалось найти другие решения повышения теплоизоляции. Наиболее актуальным решением было и до сих пор остается использование двухслойных оболочек. Поскольку второй слой не является конструктивным, для него применяются облегченные полупрозрачные материалы, которые не затрудняют естественное освещение. Здание типа «оболочка в оболочке» оказалось весьма эффективным. При использовании двухслойной оболочки теплопотери снижаются вдвое, увеличивается звукоизоляция и уменьшается вероятность перегрева здания летом [27]. Выполненная из трех слоев оболочка, помимо вышеперечисленных достоинств позволяет устранить так называемые «мостики холода». Это места соединения первого и второго слоев, где нет воздушной подушки [32]. Будучи закрытыми третьим слоем ткани, они перестают быть проблемным местом конструкции. Такие воздухоопорные сооружения требуют наименьших затрат на обогрев или кондиционирование воздуха внутри помещения.

Помимо применения многослойных оболочек существуют несколько дополнительных путей снижения расхода тепла. Самый простой - это

64

улучшение герметизации оболочки, для этого применяют уплотнители, шлюзы, анкерное крепление [28]. Если для неотапливаемого помещения задача герметизации не столько существенна, то при его отоплении приходится считаться с тем, что утечки воздуха – это утечки тепла, сократив их до минимума можно соответственно сократить теплопотери. С другой стороны обычно принимается, что утечки превышают необходимый санитарный минимум свежего воздуха. По этой причине организованный приток и вытяжку воздуха зачастую не предусматривают. Соответственно расчет тепловых потерь принимается по мощности, требуемой для нагрева воздуха на компенсацию всех утечек. При значительном количестве людей внутри и очень высокой герметичности периметра и дверей может потребоваться специальная организованная вытяжка, повышающая стоимость здания на начальном этапе строительства. Пренебрежение таким решением, в виде простого увеличения утечки воздуха на улицу приведет к существенному удорожанию эксплуатации сооружения на весь период использования, что в конечном итоге окажется менее выгодно.

∙Здания пневмокаркасного типа

За счет своей конструкции, пневмокаркасные сооружения изначально были более экономичны с точки зрения расхода электроэнергии на отопления сооружения. Благодаря арочной конструкции, теплопотери таких сооружений ниже, чем однослойных воздухоопорных. Уязвимыми местами у такой конструкции были места соединения баллонов. Для снижения теплопотерь, а также дополнительной защиты несущих элементов, внутри и снаружи арки покрывают дополнительными слоями оболочки, благодаря которым снижаются теплопотери и затраты на отопление [29].

В качестве еще одного преимущества пневмокаркасных сооружений перед воздухоопорными нужно отметить возможность создания естественной приточно-вытяжной вентиляции. Благодаря тому, что под избыточным

65

давлением находится не само помещение, а лишь баллоны арочной формы, можно устраивать проемы для циркулирования воздуха.

∙ Общие признаки воздухоопорных и пневмокаркасных зданий Для снижения перегрева летом применяются материалы с высоким

светоотражением и низкой светопроницаемостью. Экспериментально установлено, что перегрев воздуха под светлыми оболочками приблизительно вдвое меньше, чем под темными, а использование двухслойной оболочки с зазором в 50 см между слоями снижает перегрев на 20-30% [25]. Но при достоинствах светоотражающих материалов не стоит забывать о том, что их применение ведет к увеличению затрат на освещение помещения. Еще одним вариантом понижения температуры воздуха под оболочкой является наружное орошение поверхности оболочки водой и кондиционирование подаваемого воздуха. Эксперименты с оболочками размерами 24х12х6 м показали, что садовые разбрызгиватели, установленные вдоль оси здания через 4-6 м и расходующие 1,5-2 м3 воды в час, понижали температуру внутри оболочки на 4-7 0С относительно наружной температуры

[15].

Важной особенностью всех пневматических сооружений 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 0C [31].

4.2.2. Акустика

Детально акустические характеристики зданий с пневматическими конструкциями изучены относительно слабо в силу недолгого опыта использования.

66

Пневматические здания в целом используются недолговременно, и посетители, понимая это, менее требовательны к качеству звучания, прощают некоторые акустические дефекты.

В целом известно, что любые вогнутые поверхности порождают такие нежелательные явления, как фокусировка звука, порхающее эхо; при больших пролетах возникает эффект «шопотной галереи». Как правило, все мероприятия, способствующие улучшению акустических характеристик обычных помещений, справедливы и для пневматических сооружений. Например, пологие своды с центром кривизны вне зоны размещения слушателей в акустическом отношении лучше, чем с центром в уровне зрительских мест.

Оболочки, поверхность которых расчленена волнами или кессонами (например, незакрытая поверхность пневмобаллонов, или воздухоопорная оболочка, усиленная канатами), формируют более диффузное звуковое поле, что благоприятно влияет на акустический режим.

4.2.3. Освещенность

Освещение помещений является одним из важнейших факторов создания комфортных санитарно-гигиенических условий для человека. Постоянная эксплуатация здания невозможна без организации естественного и искусственного освещения.

Как говорилось ранее, ткани, применяемые в качестве оболочки пневматического сооружения, имеют определенную степень светопроницаемости. Наиболее оптимальным с точки зрения соотношения пропускной способности солнечного света и устойчивости к вредоносному воздействию УФ-лучей является диапазон от 6 до 15% пропускания [29]. Солнечное излучение естественно для зрения, оно не вызывает негативных эффектов и дискомфорта, который может появиться при применении некото-

67

рых электроосветительных приборов. Также использование дневного света целесообразно экономически – благодаря возможности использования обычного дневного света снижаются энергетические и финансовые расходы. При степени светопроницаемости оболочки от 6 до 15% внутри сооружения в дневные часы и при солнечной погоде будет светло без дополнительного осветительного оборудования. При необходимости интенсивность естественного освещения может быть увеличена путем устройства в оболочке оконных проемов, моделирующихся еще на стадии проектирования сооружения. Чаще всего это плотное прозрачное полиэтиленовое полотно или гибкое остекление (оргстекло) (рис. 35) [34].

а)

Светопрозрачные

элементы

б)

Светопрозрачный фрагмент оболочки

Рис. 37 Схемы размещения светопрозрачных элементов

впневматических конструкциях

а– воздухоопорное здание; б – пневмокаркасное здание

Для определенной категории сооружений естественное освещение требуется лишь в минимальном объеме, или не требуется вовсе. Так, например, оболочку для теннисного корта проектируют из более темных материалов (из ткани с низкой степенью светопроницаемости), чтобы лучше видеть белый мяч. При строительстве ледовых площадок часто применяется полностью светоизолирующая ткань. Она позволяет значительно снизить нагрузку на холодильную машину, поскольку исключает солнечное

68

воздействие на ледовое поле, но требует организации освещения только за счет внутренних светильников.

Особенность искусственного освещения пневматических зданий состоит в сложности установки светильников. Качественному освещению и экономии электроэнергии в немалой степени способствует высокоотражающая способность материала оболочки. Используются два способа установки осветительного оборудования - прямой и непрямой [34].

При прямом способе установки (рис. 36) светильники крепятся непосредственно к самой оболочке. Освещение производится сверху вниз прямыми потоками. Данное решение имеет высокую эффективность, но требует тщательного расчета для исключения ослепления. Также в воздухоопорных сооружениях в случае падения давления воздуха под оболочкой, лампы могут раскачиваться или разбиться.

Непрямой, или отраженный способ установки осветительного оборудования можно разделить на два варианта. Первый вариант – установка светильников на стойках (рис. 37): прожекторы устанавливаются на металлических опорах и направляются вверх, свет отражается от оболочки и падает вниз. Данный способ установки более дорогой, при этом освещенность получается менее равномерной.

Рис. 38 Варианты расположения светильников при прямом способе освещения оболочки

69