11056

300

М.Покровская в Нижнем Новгороде. Вместе с тем в цен тральной исторической части Нижнего Новгорода имеются улицы, в застройке которых, сохранились лишь один-два старинных дома, являющихся памятниками культурного наследия. Подвальные части и цокольные этажи старых домов на этих улицах активно присп осабливаются для современного использования под небольшие магазины, к афе, рестораны, офисы. Не являе тся исключением в этом отношении и дом № 12 на улице Варварской, построенный в 1854-1855 годах архитектором К острюковым И.В. (рис. 1), имеющий довольно богатую историю. Первоначально доходный дом купчихи Котельниковой И.В. в 1887 году здание перешло пароходному обществу «Дружина» , в котором позднее размещалось городское полицейское управление, а в советское время жилые квартиры.

Рис. 1. Дом № 12 на улице Варварской в Нижнем Н овгороде

В настоящее время первый этаж дома занимает нотариальная контора, верхние этажи – жилые квартиры, в цокольном не экс плуатируемом этаже здания расположены коммуникации различного назначения.

Владельцем цо кольного этажа было запланировано размещение в нем предприятия общественного питания, однако, состояние подвала, его объем- но-планировочные характеристики, а также состояние строительных конструкций не соответств овали требованиям современных строительных и противопожарных норм и правил (рис. 2).

Во-первых, высота помещений в цокольном этаже 2,2 м, в то время как в соответствии с дей ствующими нормами и правилами, она должна быть не меньше 2,7 м от низа подвесного потолка до уровня чист ого пола.

Во-вторых, в пр олете А-В (рис. 2) перекрытия этаж а – деревянные, что не соответствует требованиям противопожарных норм.

В-третьих, в советское время в пролетах Б-В/1-2 и Г были возведены

301

капитальные кирпичные стены, отделявшие друг от друга, располагавшиеся в то время в цокольном этаже, комнаты коммунальных квартир.

Поэтому проектом реконструкции цокольного этажа, с приспособлением его под размещение кафе, было предусмотрено:

-увеличение высоты помещений с обязательным заглублением существующих ленточных кирпичных фундаментов;

-устройство монолитных железобетонных перекрытий над этажом в осях А-Б;

-разборка существующих кирпичных стен, расположенных в осях Б- В/1-2 и В-Г с заменой их встроенным металлическим каркасом (рис. 3);

-устройство монолитных железобетонных столбчатых фундаментов под стойки встроенного металлического каркаса;

-усиление внутренних кирпичных стен в местах расположения в них проемов металлическими рамами;

-замена существующих деревянных перемычек над дверными проемами металлическими или железобетонными конструкциями;

-ремонт несущих стен в местах локального разрушения кирпичной кладки, допущенных при пробивке проемов, выполненных в процессе эксплуатации здания;

-инъектирование трещин в стенах безусадочным раствором, приготовленным на специальном цементе, придающем раствору реологические свойства;

-раскрытие заложенных кирпичом окон в цокольной части стены главного фасада (рис.1).

302

Рис. 2. Схема расположения перекрытий: деревянных, монолитных железобетонных, сводчатых по металлическим балкам; кирпичных сводов

303

Рис. 3. Схема расположения элементов встроенного металлического каркаса

Наиболее трудоемкие и сложные в техническом отношении работы по заглублению существующих ленточных фундаментов были выполнены в разбежку небольшими захватками шириной не более 1 м из бетона В12.5.

Геотехнический мониторинг, проведенный в процессе выполнения работ по реконструкции, не выявил каких-либо деформаций и повреждения здания, причиной которых могли бы быть строительно-монтажные работы.

Проект реконструкции и строительно-монтажные работы, выполненные под руководством профессора Ю.С. Григорьева, позволили получить помещения для размещения в цокольном этаже кафе, отвечающие требованиям современных норм, предъявляемым к организации предприятий общественного питания.

304

УДК 725.8

А.С. Слепцов

Архитектурно-конструктивные особенности стадиона «Открытие Арена»

Стадион «Открытие Арена» – уникальный соврем енный комплекс, состоящий из футбольного поля с трибунами вместимость ю 43 тысячи человек с возможностью расш ирения до 46 тысяч на время про ведения Чемпионата мира по футболу 201 8 года и крытой арены, рассчитанной на 12 тысяч зрите-

лей (рис. 1, 2).

Рис. 1. «Открытие Арена», вид с трибун

Рис. 2. «Открытие Арена», вид снаружи

Архитектурный образ складывается на четких основных геометрических формах. Весь стадион объединяет в целостную композицию опоясывающая овальная лен та из стекла и металла. В сочетании с оболочкой из красных и белых ромбов, сделанных также из стекла (рис. 3). Форма стадиона изначально предс тавляла собой параллелепипед, но в дальнейшем из-за изменений углы скру глились, а грани выгнулись наружу.

305

Рис. 3. Структурная сетка фасадов «Открытие Арена»

Одной из задач объемного фасада является функция ветрозащитного экрана. Поэтому под материал для фасада было использ овано закаливаемое стекло «Planibel Clearvision», соответствующее всем сл ожным техническим требованиям, которые подразумевает металлоконструкция фасадов в виде пространственной шаро-стержневой системы (рис. 4) [1].

Рис. 4. Устройство облицовочных панелей «Открыти е Арена»

Отличительной особенностью стадиона является геометрия структурной сетки, специально спроектированная для данного объекта. Сложный чешуйчатый фасад фор мируется благодаря облицовочным панелям в виде ромба, располагающимся по криволинейным траекториям различных диаметров.

306

Панели имеют разные размеры по ширине, и сетка фасада подстраивается под них.

Для реализации дизайнерских решений по устройству ветрозащитного экрана и выполнения требований по нагрузкам на железобетонные конструкции сооружения в качестве металлической подконструкции была спроектирована шаро-стержневая пространственная система «SpaceStructure» [2]. Она обладает высокой несущей способностью и надежностью. За счет применения современных технологий и современного программного комплекса проектирования конструкция будет иметь небольшое количество типоразмеров и сортамента несущих элементов, отсутствие поддерживающих стяжек и дополнительных кронштейнов, абсолютную идентичность и повторяемость узлов и будет легкой, и ажурной.

За счет применения шаро-стержневой системы вес всей конструкции минимизируется, что позволит снизить нагрузку на фундамент сооружения и другие несущие конструкции каркаса стадиона. Шаро-стержневая конструкция собирается на площадке без применения сложных механизмов.

Покрытие стадиона представляет собой 4 пространственных фермы из цилиндрической трубы, на которые опирается система балок. Кровля держится на 8 опорных точках, пролет между которыми составляет 200 метров. Для того, чтобы система была гибкой, опоры соединяются с кровлей шарнирами, сохраняя прочность всей системы. Для уменьшения горизонтальной нагрузки вся система связана стальным опорным кольцом, передающим нагрузки на железобетонные колонны через шарнирные опоры.

Конструкция козырька представляет собой две продольные фермы Ф1, установленные вдоль футбольного поля, и две поперечные фермы Ф2, расположенные перпендикулярно и образующие перекрестную взаимосвязанную систему. Фермы в поперечном сечении – треугольные, с одним верхним и двумя нижними поясами с треугольной раскосной решеткой. Стыки и узлы ферм на высокопрочных болтах с применением фасонок. Жесткость и устойчивость конструкций козырька обеспечивается жесткостью и устойчивостью основных несущих ферм, системой горизонтальных и вертикальных связей, а также жесткостью опорного кольца. Высота ферм 20 - 23,5 м, длина пролетов

– 219 м и 180 м [3].

Для сообщения информации о состоянии стадиона, нагрузках и деформациях здание оборудовано датчиками. Центральное кондиционирование воздуха, вентиляция и отопление объединены в одну систему диспетчеризации, позволяющую поддерживать оптимальные параметры микроклимата в разных помещениях стадиона. Данная система дает возможность анализировать работу всего оборудования в режиме реального времени и отслеживать влияние изменений внешней среды, поддерживая ее стабильность при минимально возможном энергопотреблении.

В конструкции стадиона применены толстостенные трубы диаметром от 610 мм до 1422 мм, толщина стенки до 36 мм. Это позволило значительно снизить металлоемкость объекта (с 11 тысяч тонн при применении листового

307

металлопроката до 8,5 тысяч тонн в случае использования труб) и придать определенное изящество и легкость конструкции (рис. 5) [3].

Рис. 5. Устройство металлических конструкций «Открытие Арена»

В процессе устройства свай выяснилось, что они не держат нагрузку, так как стадион находится близко к реке и под ним фактически протекают подземные реки. Поэтому были применены особые сваи, более мощные и надежные – с расширенной пятой, общим числом 1200 штук диаметром от 0,8 до 1,2 метра. Забурены они на глубину 26 метров.

Все вышесказанные технологии, изменения и наработки делают «Открытие Арена» – одним из уникальных спортивных сооружений нового уровня.

Список литературы

1. Аrchspeech интернет-издание об архитектуре, градостроительстве и дизайне [Электронный ресурс]: [сайт]. – Режим доступа:

http://archspeech.com/object/stadion-otkrytie-arena-v-moskve

2. Торговая сеть «КРАМОС» [Электронный ресурс]: [сайт]. – Режим

доступа: http://www.kramos.ru/news/news_18.html

3. Курганстальмост [Электронный ресурс]: [сайт]. – Режим доступа: http://www.kurganstalmost.ru/arhiv/2014/56.html

УДК 621.57+620.92

А.А. Федотов

Подходы к оценке потенциальной эффективности проектов с теплонасосной установкой

Подходя к оценке потенциального проекта с ТНУ, необходимо принимать во внимание будет ли это организация автономного тепло- и холодоснабжения, и горячего водоснабжения, достройка существующей системы или использование сбросного тепла энергетических установок.

Анализ опыта реализованных проектов показал достаточно неплохие показатели коэффициента трансформации грунтовых геотермальных тепло-

308

насосных систем: для южных регионов России он равен примерно 4, для северных – около 2,7 [1 ].

Из-за того, что удельные капиталовложения в ТНУ в настоящее время в России условиях существенно выше, чем для альтернат ивных нагревателей, тепловой насос наиболее целесообразно установить лиш ь на часть расчетной отопительной нагрузки, с покрытием пиковой тепловой нагрузки от более дешевого нагревателя.

Определение д оли теплового насоса в покрытии общей тепловой нагрузки потребителя – это оптимизационная задача, которая должна решаться индивидуально в каждом конкретном случае.

Ее результат за висит от схемы теплоснабжения дом а, плотности графика продолжительности стояния температур наружного воздуха в регионе, соотношения стоимост и теплового насоса и пикового нагревателя, стоимости электроэнергии в реги оне.

Рис. 1. Суммарные дисконтированные затраты в строительство ТНУ и котлов разных типов

На рисунке 1 приведены результаты сопоставления различных схем с тепловыми насосами разных типов и альтернативных систем индивидуального теплоснабжения по критерию минимума суммарных дисконтированных затрат на систему ото пления поселка малоэтажной застройки, состоящего из 200 домов общей площадью по 200 м2 каждый, за расчетный период 30 лет.

Теплонасосная технология не конкурирует с теплоснабжением на газовом топливе. Если сравнивать ТНУ с электрическим котл ом, то, оптимизировав схему теплоснабж ения с ТНУ, можно добиться экономии электроэнергии по сравнению с электрическим котлом от 59% на севере до 64% на юге Рос-

309

сии и получить экономию заявленной электрической мощности порядка 20-

25% [3].

Для условий Севера с большой продолжительностью отопительного периода (от 5600 ч/год) и высокими тарифами на электроэнергию схема отопления от компрессионного грунтового теплового насоса, работающего параллельно с конвекторным обогревателем, показывает близкие и даже более низкие затраты за расчетный период, чем электрические котлы.

Результаты оценки экономии топлива при помощи разных схем с ТНУ показывают сильную зависимость от региональных условий.

К примеру, для условий северных регионов при среднем удельном расходе топлива на электростанциях 340 г у.т./кВт-ч. ни одна из схем теплоснабжения с тепловыми насосами компрессионного типа не является топливосберегающей по сравнению с газовыми котлами. Топливосберегающим эффектом обладают лишь абсорбционные (адсорбционные) установки, они позволяют экономить порядка 20% топлива. Для центральных южных регионов России при оптимальном выборе схемы теплоснабжения с компрессионной ТНУ может быть достигнута экономия топлива до 9% – даже по сравнению с использованием котлов на газе.

По сравнению с использованием электрических котлов экономия топлива на электростанциях составляет 55-65% соответственно.

Проведенное исследование показало, что системы теплоснабжения на базе ТНУ становятся экономически более эффективными, чем индивидуальные электрических котлы при следующих условиях:

а) при повышении тарифов на электроэнергию; б) при снижении соотношения стоимости ТНУ и электрических котлов.

Так, повышение тарифов на электроэнергию более, чем на 30% позволяет разработать такую схему теплоснабжения с тепловым насосом, которая будет экономически более эффективна по критерию суммарных дисконтированных затрат, чем теплоснабжение от электрического котла. При действующих тарифах на электроэнергию ТНУ будут экономически эффективными по сравнению с электрическими котлами, если удастся снизить удельные капитальные затраты на их установку на 50% и более.

Залог успеха проекта часто кроется в подборе грамотного схемного решения с использованием ТНУ. Необходимо учесть климатические, иногда гидрологические условия, предусмотреть влияние на окружающую среду (в части возможного промерзания грунта, площади почв, «занятых» инженерным оборудованием и имеющих ограничения для агроприменения).

В целом в большинстве российских регионов проекты с ТНУ требуют тщательных изысканий и расчетов, прежде всего с точки зрения схемных решений. Определение технического решения проекта – оптимизационная задача на стыке техники, технологии, экономики и местных условий (климатических, тарифных, инвестиционных и проч.).

Правильно оценить энергетическую эффективность предлагаемого решения или вариантов для выбора оптимального не всегда легко.