Проектирование символичных объектов города в новом стиле

15.04.2019

Театр продолжает оставаться одним из излюбленных мест для досуга и времяпрепровождения людей. Как говорится - поколения меняются, а театр остается. В театр люди идут затем, чтобы получить эстетическое удовольствие, в основе которого лежит не только игра актеров, сюжет, декорации, музыка, свет, но и комфортность нахождения в течение нескольких часов в закрытом помещении.

Понимая это, современные инженеры давно задумались о том, как последний, но достаточно важный пункт сделать для зрителя на бис – речь о комфортном микроклимате: чтобы не дуло, не свистело, не перегревалось, а наоборот – ничто не мешало наслаждаться постановкой на сцене в полном объеме и смысле.

Театр Европы и новые технологии комфорта

Так, один из легендарных театров Петербурга – МДТ, или Театр Европы скоро встретит публику Новой Сценой, которая появится по адресу: г. Санкт-Петербург, ул. Звенигородская, 7.  По проекту здесь будет новый театральный комплекс с сохраненным историческим фасадом двухэтажного здания бывшего фуражного двора Семеновского полка. Зал театра (главный корпус) рассчитан на 600 зрителей, а Камерная сцена – на 75. Авторы концепции – Лев Додин и Александр Боровский. Идея строительства Новой сцены МДТ одобрена Правительством Российской Федерации. Строительство объекта планируется завершить в 2019 году, хотя ранее этот срок был назначен на конец 2018 года. Причиной отсрочки стали замечания к проекту, в связи с чем проектная документация была полностью переработана и повторно прошла экспертизу. Еще до прохождения экспертизы было принято решение о дополнительной проверке всех заложенных решений в части эффективности и целесообразности внедрения. Подобная проверка решений на инженерном языке называется математическим моделированием (или обозначается зарубежной аббревиатурой CFD).

Математическое моделирование – инструмент, пришедший к нам из международной практики и уже активно и успешно применяемый в России при проектировании и строительстве объектов недвижимости (по большей части – энергоэффективных).

Основными преимуществами математического моделирования являются: 
1. Полное построение внутренней модели помещения с учетом всех особенностей – от температуры воздуха до внешних климатических особенностей локации здания. 
2. Организация качественного микроклимата за счет проверки эффективности работы всего комплекса внутренних инженерных систем. 
3. Оптимизация эксплуатационных затрат объекта за счет выявления наиболее эффективных решений и исключения неработающих вариантов и предложений. 
Использование математического моделирования позволяет просчитать эксплуатационные затраты еще на этапе проектирования, а также снизить инвестиционные затраты за счет внедрения в проект сугубо проверенных решений и технологий.

Главная ценность этого метода – проверка эффективности работы инженерных систем еще на стадии проекта (что и было с проектом Новой сценой МДТ) и оценка влияния на микроклимат и комфорт конечных потребителей – в данном случае речь о будущих зрителях.

Что проверяли эксперты? 
Сама сцена уже является нетрадиционным объектом строительства со сложным комплексом инженерных систем. Помещение планируется большеобъемное и требующее не только не стандартных решений систем климатизации, но и достаточно эффективных.

Перед экспертами стояла задача – проверить распределение параметров микроклимата в зрительном зале театра на 600 человек и трюма перед залом и под конструкциями балкона и осуществить проверку эффективности работы систем вентиляции и кондиционирования.

Последовательность шагов процесса математического моделирования выглядит следующим образом: 
1. Построение геометрической (3D-модели) исследуемого зала; 
2. Построение расчётной сетки рассматриваемой области и математическая формулировка 
задачи для последующего расчёта; 
3. Проведение двух расчётов (с различной конфигурацией трибун под 9 градусов и 29 градусов) 
с целью определить: 
a. Распределение температуры в обслуживаемой зоне зрительного зала; 
b. Распределение скорости воздуха в обслуживаемой зоне зрительного зала; 
c. Распределение относительной влажности в обслуживаемой зоне зрительного зала; 
d. Распределение концентрации углекислого газа в обслуживаемой зоне зрительного 
зала; 
e. Определение интегрального значения критерия комфортности (PMV) в обслуживаемой зоне зрительного зала. 
4. Анализ полученных результатов. Установление наличия или отсутствия зон значительного отклонения условий микроклимата от нормативных и комфортных значений в обслуживаемой зоне. 
На комфортное нахождение внутри влияют не только правильно спроектированные системы вентиляции и кондиционирования, но потенциальные зрители, которые являются мощными источниками тепло- и влаговыделений, что тоже отражается на равномерном распределении параметров микроклимата во всей зоне Новой сцены МДТ. 

В рассматриваемых помещениях при моделировании учитываются следующие типы тепловых поступлений: 
• от людей. Конкретное значение определяется по фактическому значению температуры вблизи каждого человека; 
• от освещения. Освещение помещений производится группой прожекторов, расположенных непосредственно перед балконом. Расчётная мощность тепловыделения составляет 10 кВт. В случае с наклоном трибун под 29 градусов, группа прожекторов фактически скрывается под трибуной, и тепловыделения от освещения для данной конфигурации выделяется равномерно в объёме зрительного зала.

Результаты моделирования
 
Моделирование показало следующие результаты:    
1. Был проведен подробный анализ состояния микроклимата методами математического моделирования во внутреннем пространстве зрительного зала театра с учётом неравномерности распределения тепловых и влажностных нагрузок по площади. Исследовано два варианта различающиеся конфигурацией трибун: под углом 9 и 29 градусов; 
2. По результатам моделирования установлено, что зафиксировано избыточное охлаждение приточного воздуха до 18оС для конфигурации трибун под 29 градусов из-за уменьшенных тепловых нагрузок (меньше людей) и меньшего объёма зала. Опыт предыдущих исследований данного объекта показал, что для поддержания оптимального диапазона температур достаточно охлаждения до 19оС. Альтернативно можно рассмотреть дополнительное снижение расхода приточного воздуха в объём зала.  Для варианта трибун 9 градусов температурный режим в целом поддерживается на оптимальном уровне и не требует корректировки; 
3. Серьёзным недостатком предлагаемого на данном этапе решения является использование простых вентиляционных решёток в зоне балкона, устанавливаемых в вертикальной плоскости. Решётки данного типа характеризуются сравнительно низким аэродинамическим сопротивлением, и не позволяют организовать камеру статического давления в объёме под балконом. Как следствие, наблюдаются серьёзные понижения температуры на первых рядах балкона из-за чрезмерной подачи воздуха через решётки, что потенциально создает зону переохлаждения;  
4. Решение, доказанное на более ранних этапах исследования, заключающееся в использовании на балконе тех же напольных диффузоров, что и в зоне партера, является более эффективным и целесообразным по сравнению с обычными решётками; 
5. Уровень относительной влажности при заданных параметрах приточного воздуха поддерживается в допустимых пределах до 65%. Имеются локальные повышения в местах, где наблюдаются и пониженные температуры, и могут быть откорректированы, если будет решена проблема; 
6. Качество среды по содержанию CO2 для обоих вариантов в целом соответствует самому высокому уровню.

Таким образом, полную внутреннюю проверку систем вентиляции и кондиционирования проект Новой сцены МДТ прошел еще до сдачи в экспертизу, что позволило заблаговременно внести важные корректировки в проектную документацию и быть уверенными в создании по-настоящему комфортного объекта.

«Для Петербурга театр имеет особенное значение, потому, как внешне, так и внутренне он должен быть приятен зрителю, - отмечает Евгений Тесля, генеральный директор EST Group. - Переосмысление необходимо всему, что связано с проектированием и строительством театров, потому что эти объекты являются достаточно сложными. Задача инженера – предложить решения, способные не только встроиться в такого рода объекты, не нарушив архитектурной концепции, но и создать внутренний комфорт абсолютно для любого человека. Сделать это можно за счет заблаговременной проверки работоспособности предлагаемых инженерных решений, что является краеугольным камнем в создании такого рода значимых объектов как театры и концертные залы».
 
Евгений Тесля, 
генеральный директор консалтинговой компании EST Group, 
руководитель Комитета по энергоэффективности и устойчивому развитию РГУД

Возврат к списку