Клубный футбольный стадион
Традиционно, ещё со времен СССР, в нашей стране строятся стадионы республиканского, регионального и муниципального значения и подчинения. Как правило, такие стадионы имеют большую вместимость — от 20000 человек и больше.
В качестве примера приводятся рисунки строящегося в настоящее время на Крестовском острове города Санкт-Петербург стадиона вместимостью более 60000 зрителей, полностью соответствующего требованиям и стандартам ФИФА и УЕФА.
На территории стадиона также разместятся объекты коммерческой инфраструктуры: магазины, кафе, рестораны, спортивный центр с бассейном, выставочная галерея.
Начальная стоимость проекта — 100 миллионов долларов (в последнее время петербургская пресса называет другую, окончательную стоимость строительства — около 800 миллионов долларов).
Приведём зарубежные примеры исполнения стадионов, вместимостью менее 20000 человек.
Maribor, Словения.
Стадион расположен в самом центре города. В шестидесятые годы на этом месте вокруг небольшого футбольного поля были построены трибуны и перекрыты бетонными сводами.
Задачей проекта было превратить эту постройку в современный футбольный стадион с закрытыми трибунами, 12,5 тысяч посетителей, VIP ложи, и пресс центр. Так же по программе предусматривалось 4 больших гимнастических зала, фитнесс клуб с плавательным бассейном, магазины и рестораны.
Стоимость проекта 10.8 миллиона EUR.
В 60-70 годы в Западной Европе и Северной Америке получило широкое распространение строительство спортивных объектов с малой — не более 10000 человек, - вместимостью и с уменьшенными размерами хоккейных и футбольных полей.
В целях окупаемости спортивных объектов, малые спортивные арены, как правило, имеют многофункциональное назначение — от чисто коммерческого (кафе, рестораны, магазины) до массово-зрелищного (киноконцертные мероприятия с залами, разворачиваемыми непосредственно на основной площадке стадиона), - задаваемого встраиванием соответствующих помещений.
Вашему вниманию предлагается проект малой спортивной арены, который предварительно именуется как «Клубный футбольный стадион».
Вместимость трибун стадиона 4500-5000 зрителей.
Футбольное поле размерами 90 × 45 метров, допускаемое стандартами УЕФА.
Подтрибунные двухярусные помещения и помещения пристроя стадиона суммарной общей площадью в 4800 квадратных метра могут быть использованы в коммерческих целях для обустройства, например, тренажерных залов, фитнесс-залов, кафе, ресторанов, различных магазинов, компьютерных и игровых залов и т.д.
Защитное перекрытие трибун выполнено с расчётом углов наклона к горизонту так, чтобы исключить накопление и образование массивов снежных осадков на поверхности. Оно опирается на вантово-стержневую несущую конструкцию (на нижнем рисунке защитный козырёк не показан, чтобы отобразить саму несущую систему стадиона).
Изюминка предлагаемого проекта состоит в том, что уменьшенные размеры футбольного поля позволят гораздо шире использовать поля с искусственным подогревом слоя естественного или синтетического покрытия полей.
На приведённых фотографиях стадиона «Локомотив» в Саратове показаны общее состояние поля зимой и устройство жидкостной системы подогрева футбольного поля в процессе её монтажа.
В России имеется опыт создания футбольных полей с подогревом за счёт использования как жидкостных систем, так и электроподогрева бронированным кабелем.
Из приводимой таблицы следует, что удельный расход тепловой нагрузки на 1 кв.м футбольного поля стандартных размеров колеблется от 180 Вт/м2 до 275 Вт/м2.
Разброс значений удельной тепловой нагрузки объясняется многими причинами, в том числе, географическими, то есть, климатическими условиями местоположения города.
Но решающее влияние на величину удельной тепловой нагрузки оказывает также архитектурно-конструктивные особенности самого стадиона. Точнее, величина теплоотдачи от поверхности газона в окружающую среду в значительной степени зависит от открытости поверхности поля. При ветровых нагрузках величина теплоотдачи, соответственно, увеличивается.
В предлагаемом проекте влияние ветровой нагрузки на воздухообмен внутри объёма стадиона значительно - почти вдвое, - уменьшается. Следовательно, и величина удельного расхода тепловой нагрузки уменьшится вдвое.
Не следует при этом сбрасывать со счетов суммарную величину рассеиваемой внутрь объёма стадиона тепловую энергию отапливаемых помещений, расположенных в подтрибунном объёме.
Таким образом, расчётная часовая тепловая нагрузка на подогрев поля уменьшится в четыре раза и удельный расход составит не более 60 Вт/м2. То есть, потребная тепловая часовая нагрузка на подогрев поля размерами 90 × 45 метров с использованием жидкостной системы подогрева не превысит величину в 250 — 300 кВт.
Но и эта величина может быть уменьшена ещё за счёт использования временного укрывного материала при особенно низких температурах наружного воздуха, - размеры поля позволят это сделать без особых усилий и расходов.
С учётом вышеприведённых данных — суммарная отапливаемая площадь подтрибунных помещений и пристроя в 4800 кв.м, потребная часовая тепловая нагрузка на подогрев футбольного поля в 300 кВт, - расчётная общая тепловая мощность автономного источника теплоснабжения стадиона составит 780 кВт.
Но и эту величину можно уменьшить на 60…70 кВт, если для подогрева поля использовать тепло уходящих газов с помощью установки утилизации «бросового» тепла (см. описание), которая позволит за счёт тепла уходящих газов автономной газовой котельной стадиона дополнительно подогревать циркуляционный объём теплоносителя, используемого в жидкостной системе подогрева поля.
Таким образом, расчётная номинальная тепловая мощность автономной газовой котельной клубного стадиона составит 700 кВт.
Предполагаемое размещение отопительной автономной газовой котельной стадиона расчётной мощностью 0,7 МВт и размещение узла утилизации уходящих газов котельной, который является основным источником тепловой энергии жидкостной системы подогрева футбольного поля.
|
Подающий и обратный коллекторы теплоносителя жидкостной системы подогрева поля, уложенные в полупроходных железобетонных каналах типа КЛ или КС и которые берут начало от установок утилизации уходящих газов.
|
Устройство жидкостной системы подогрева поля.
|
Под слоем газона естественного или искусственного синтетического покрытия поля укладываются в поперечном и продольном направлении металлопластиковые трубы, условным проходом 20…25 мм, с шагом 350…400 мм и глубиной заложения 180…200 мм.
Общая длина труб подогрева — 36 км.
Расчётный температурный режим теплоносителя 45/25°C.
При экстремально низких температурах наружного воздуха зимой, например, при минус 30°C и ниже, осуществляется дополнительный подогрев теплоносителя за счёт подключения резервных кожухотрубных теплообменников, установленных в котельной стадиона. Теплоноситель жидкостной системы подогрева поля является 30% - м водным раствором этиленгликоля (антифриза), то есть, тем самым исключается замерзание и последующее размораживание системы в целом в нештатных ситуациях работы.
Схема потоков теплоносителя жидкостной системы подогрева поля:
практикуемая укладка трубок подогрева поля с соответствующими схемам движением потоков теплоносителя:
Подача рабочего теплоносителя в коллекторы:а - коллекторы расположены с одного из торцов поля; б — коллекторы расположены вдоль длинной стороны поля; 1 - коллекторы с попутным движением теплоносителя; 2 - тепловой пункт; 3 - петли труб подогрева; 4 - газон футбольного поля |
предлагаемое сквозное движение потоков от подающего коллектора в обратный, что приводит к резкому увеличению показателя кратности циркуляции теплоносителя, что, в свою очередь, увеличивает надёжность работы системы жидкостного подогрева:
|
В средней полосе европейской части России среднеянварская температура наружного воздуха за 100 лет наблюдений колеблется от минус 10°C (Смоленск) до минус 14°C (Нижний Новгород, Казань). Холод с температурой ниже минус 23°C, как правило, бывает непродолжительным по времени — не более 20 суток (экстремально холодные зимы в расчёт не принимаются).
Отсюда вывод: использование утилизированного тепла уходящих газов вместо практикуемого ныне режима подогрева прямой подачей в жидкостную систему теплоносителя с высокими параметрами, как в обычной отопительной системе, может оказаться гораздо эффективнее, то есть, большую часть временного периода «осень-зима» и периода «зима-весна» подогрев газона поля будет осуществляться только за счёт «бросового» тепла.
Одно это даст значительную экономию (до 60%) эксплуатационных затрат в сравнении с затратами существующих систем подогрева.
Расчет количества теплоты для поддержания заданного температурного режима на поверхности газона (0…+2 °C) определяется по формуле:
Q = ао × F × (tо — tн), где a - коэффициент теплоотдачи от поверхности газона в окружающую среду; F - площадь подогреваемого газона; tо - температура на поверхности газона; tн - расчетная наружная температура.
Кроме того, требуется учитывать потери теплоты вглубь поля, которые составляют 15-20 % от расчетной потребности.
Значения температуры на границе слоев определяются по формуле:
t = tо + [Q × (F × d)] : l, где d - толщина слоя; l - эффективная теплопроводность.
Фактические расчеты значительно сложнее, так как коэффициент теплоотдачи (а) зависит от скорости и направления ветра, высоты травы и других факторов, а коэффициент эффективной теплопроводности (I) - от влажностного состояния слоев, качества дренажа, толщины слоя снега и льда и т. п.
Уменьшение размеров футбольного поля в 0,75 раз в сравнении с обычными (90 × 45 м вместо 110 × 70 м), как ни странно, по предварительным расчётам приводит к уменьшению количества теплоты для поддержания заданного температурного режима на поверхности газона в 1,8 раза вместо ожидаемых 1,5 раза.
При номинальной тепловой мощности отопительной котельной в 0,7 МВт суммарный объём уходящих газов с температурой около 120°C составит 2200 м3/час.
Утилизируя 70…80% от всего объёма уходящих газов можно получить часовой расход теплоносителя с температурой 35…45°C величиной около 40 тонн/час.
Этого расходного объёма теплоносителя достаточно для поддержания заданного температурного режима на поверхности газона (0…+2°C) до температур наружного воздуха в минус 5…7°C.
Предложенная в данном проекте вантово-стержневая схема распределения нагрузок опорных узлов конструкции несущей части сооружения стадиона, позволит также спроектировать клубный стадион с раздвижной крышей.
На приведённом рисунке стадион изображён с полуоткрытой крышей.
Спорт не только престиж страны и состояние здоровья её граждан, состояние духа нации.
Спорт — одно из самых прибыльных направлений вложений бизнеса.
Но как и любая отрасль хозяйства страны, спорт нуждается в развитии инфраструктуры.
Возвращаясь к фото стадиона в г. Саратов, уже показанного на слайде 8 данного проекта, стоит задаться вопросом: а нужно ли подогревать футбольное поле стадиона и при этом рассчитывать на рост посещаемости зрителей, которым предстоит высидеть 2 часа на промёрзших сидениях трибун, на холодном ветру и на морозном воздухе? Стоит ли вообще городить такой абсурдный, с точки зрения здравого смысла, огород?! Ведь эти сумасшедшие затраты тепловой энергии на подогрев поля в подобных случаях никогда не окупятся…
Совершенно иначе будет выглядеть клубный футбольный стадион, если использовать допускаемые стандартами УЕФА размеры 90 × 45 метров футбольного поля. Эксплуатационные затраты на содержание футбольного поля с подогревом газона естественного или искусственного покрытия поля уменьшаются в четыре раза. Стадион, рассчитанный на 4,5…5 тысяч зрителей, легче перекрыть, защищая зрителей от непогоды, создавая более здоровые и комфортные условия для наслаждения любимой игрой. Естественно, в этом случае можно рассчитывать на рост посещаемости зрителей, а, следовательно, и на окупаемость стадиона…