21 ноября 2016 в 10:16

Лед и ветер. Как решаются климатические задачи для самого северного небоскреба мира

Как решаются климатические проблемы для самого северного небоскреба мира – башни «Лахта центра». Обзор в двух частях. Сегодня — задачка про лёд.

Лёдоборцы


Сосульки и обледенение – классическая петербургская проблема. Ее значимость демонстрирует тот факт, что с некоторых пор у нее даже имеется «диалектизм» — «сосули»: однажды сказанное активно разошлось в массы. Сей фольклор наглядно отражает знаменитый своей влажностью, ветром и холодом климат, а также – уважительное отношение к серьезному противнику.


Питерские «сосули» (фото Юрий Белинский, ИТАР ТАСС)

Отчасти, именно потому, что проблема имеет выраженный петербургский колорит, отчасти – потому что «Лахта центр» станет самым северным небоскребом мира, отобрав титул у нынешнего владельца — екатеринбургского «Высоцкого», реализаторы проекта решают задачу борьбы с обледенением башни без полумер, с применением последних технологических достижений в этой области. В случае с 462-метровой башней капитуляция перед «сосулями» просто невозможна. Борьба предстоит активными и пассивными методами.


«Лахта центр» — всего около 1000 км до широты Северного полярного круга

Обледенение


Обледенение, в основном, будет происходить в зоне шпиля небоскреба и, в меньшей степени — на самых высоких этажах башни.


Под шпилем. Визуализация участников «Архишанса» В. Прудниковой и Э. Галкина

Высота шпиля башни «Лахта центра» — около 96 метров. Последнее «обитаемое» пространство, перед тем, как начинается шпиль – обзорная площадка, для которой ледяные узоры на стекле – недопустимое «украшение».

Основные направляющие в зоне шпиля закрыты плотной фасадной частью, а между ними — сетка, которая все это объединяет.


Натурное моделирование: на специальной площадке тестируются образцы более 50 типов фасадов, которые будут использоваться в «Лахта центре»


Макеты двух образцов сетки шпиля


Задача моделирования – добиться отсутствия визуально различимого перехода от стекла башни к сетке шпиля.

С обледенением сеток никто в мире не боролся. Отчасти – потому что сетка сама по себе является антиобледенительной мерой благодаря уменьшению площади взаимодействия металла и воды. Ячеистая структура не дает возможности образоваться сплошному ледяному пласту, который представляет собой главную опасность.


Обрушение сплошного пласта с кровли. (с) Эдинбург. Кадр из видео


Образование снежного покрова на сетке – обрушиваться нечему.

Но, как мы уже установили, петербургский климат и титул «самого северного» вносит свои поправки и одной лишь сетки для решения «лёдоборческой» задачи недостаточно. Нужно действовать активно.

Сейчас проектировщики «Лахта центра» рассматривают комбинацию из двух технологий, которая может поставить точку в вопросе обледенения шпиля и верхних этажей башни. Вероятнее всего, в момент, когда вы читаете этот материал, испытатели делают свое холодное дело — морозят и «оттаивают» образцы сеток и фасадов. В тестировании участвуют два независимых института — сейчас московский, затем фасадные элементы отправятся в Канаду.

О каких технологиях идет речь?

По замыслу, на сплошных металлических элементах фасада расположатся специальные тонкие элементы, которые при определенных условиях внешней среды нагреваются до достаточной температуры и не позволяют льду нарастать. Лед сходит в тот момент, когда он не представляет еще никакой опасности.


Испытание систем антиобледенения фасадов «Лахта центра»

Похожий принцип использован и на сетке. Здесь задействована вибрация. Как только образовался небольшой слой льда, дается короткий импульс, который встряхивает сетку.
Системы нагрева планируется использовать до уровня обзорной площадки, а вибрационную — выше.


Испытание системы антиобледенения сетки шпиля

О результатах серии антиобледенительных испытаний мы расскажем после их завершения.

Постскриптум


По имеющимся сведениям, на Останкинской телебашне и даже на новейшем нью-йоркском небоскребе World Trade Center борьба с сосульками проходит традиционно, по старинке – каждую зиму выстраиваются из досок и фанеры проходы, чтобы люди могли подойти к зданию. Так что «Лахта центру» в решении ледоборческой задачи, определенно, есть чем гордиться.


Строительство забора от «сосулей» вокруг World Trade Center (NY) (фото отсюда)
Автор: @makev
Лахта центр
рейтинг 64,86

Комментарии (41)

  • 0
    По замыслу, на сплошных металлических элементах фасада расположатся специальные тонкие элементы, которые при определенных условиях внешней среды нагреваются до достаточной температуры и не позволяют льду нарастать. Лед сходит в тот момент, когда он не представляет еще никакой опасности.

    И каким образом это определяется? С такой высоты даже небольшая льдышка может нанести травмы. К тому, при нагреве края должны быть менее острыми из-за подтаивания, а при вибрации — колотый лёд. К тому же эта система ещё выше.
    • +6
      — Определяется автоматизированной системой управления зданием. Про ледышки и острые края — весь вопрос в том, что бы обе системы включались ДО образования ледышек, тем более со сформированным острым краем. Точные параметры определятся при испытаниях. Но, скажем, при встряске сетки с момент, когда лед только достиг 0,5 см., образуется просто мелкая крошка, ледяная пыль, которая никаких травм нанести не может.
      • +1
        Было бы любопытно более подробно прочитать про реализацию таких решений. Буду ждать ещё публикаций!
        • 0
          Спасибо! Сами с нетерпением ждем итогов)
      • 0
        У вас на сайте есть предложение что будет использоваться «Льдохранилище для систем вентиляции и кондиционирования.» Где в здании оно будет располагаться? И как, собственно, будет собираться этот лед?
        • +4
          На всякий случай поясню, чтобы не было путницы — льдохранилище не имеет отношения к системе борьбы с обледенением, лед не будет собираться с фасадов и хранится.
          Льдохранилище — это инженерно-техническое решение для системы вентиляции и кондиционирования. Лед будет вырабатываться льдогенератором и накапливаться в хранилище в ночной период (когда электроэнергия дешевле), а затем использоваться для охлаждения здания в дневное время. Размещаться оно будет в подземных этажах башни.
  • 0
    А почему не рассматривали систему электрообогрева шпиля греющими кабелями? Дорого, сложно, неэффективно?
    • +1
      Не эффективно и не универсально. Ещё и с обслуживанием, в таких условиях, могут быть трудности.
      Но мы все равно получаем некий аналог, более универсальный и менее трудоёмкий в обслуживании здесь. Который и замаскировать проще.
      Вот греть трубы ХВС в ИТП и дальше — другое дело.
      Но ждём отчётов об испытаниях)
    • +3
      Вроде того). Огромный расход электричества получается при постоянном нагреве кабелями, учитывая размеры обогреваемой части. Тестируемая технология обещает быть более эффективной.
  • 0
    Может сеточки покрыть теплоизолирующим пластиком? Что бы не создавать ситуаций когда металл оказался прохладнее окружающего воздуха и на нем сконденсировалось и намерзло все что можно.
    • 0
      Ответы по существу мы сможем дать после подведения итогов испытаний. Читайте в следующей «серии»)
  • 0
    А какие покрытия метелла рассматриваются? PVDF, UHMWPE, etc.
    • 0
      Аналогично — конкретика после итогов тестирования. Извините, кажется придется немного подождать.
  • –6
    Может просто не строить небоскрёб из металла и стекла в городе, ценным своим малоэтажным историческим центром?
    • +3

      Парижане в своё время считали, что 300метровая железяка в центре их исторического малоэтажного города это уродство и кошмар. А сейчас попробуй уговори их снести её. А Лахта не в историческом центре. Она, кстати, примерно на том же расстоянии от адмиралтейства, что и Дефанс от Нотр-Дама. Париж, вроде, Дефансом не особо испортили. Хотя основная высотная доминанта в Дефансе ещё не построена.

      • +8
        – Откуда открывается лучший вид на Париж?
        – С Эйфелевой башни, потому что ее оттуда не видно
        • +1
          Это про Ги де Мопассана такая байка была. Якобы он так ненавидел Эйфелеву башню, что каждый день обедал на ней по вышеуказанной причине.
    • 0
      Учитывая расположение — есть не так много мест, откуда башню можно увидеть из центра. По сути, она может попасть на линию обзора стрелки (с некоторых ракурсов), и может быть на Петропавловскую крепость (но классический вид вообще никак не затронут). Плюс к тому легко найдётся точка зрения, где башня будет закрыта другими высотными объектами (пр. шпилем Петропавловки). При этом из центра уже видно немало разнообразных труб и прочих не особо презентабельных объектов.
      Далее можно прикинуть, что с обзорной площадки должен открываться прекрасный вид на залив и на центр — который в данный момент рядовым жителям недоступен.
      Вообще, подобные рассуждения сильно напоминают мысли Парижан про Эйфелеву башню. Тоже ведь многие рассуждали, что испортит вид великого города — а в итоге получилось весьма неплохо.
  • 0
    Интересно услышать про систему мониторинга состояния возводимого здания. Используются ли какие-либо отечественные решения?
    • +1
      Мониторинг ведется, система геомониторинга состоит из более чем 4 тыс. датчиков, расположенных в грунте, сваях и на всех фундаментных конструкциях. Вся подземная исследовательская часть делалась НИИОСП им. Герсеванова. В связи с большим интересом и большим количеством вопросов по грунтам и мониторингу уже обещан (ранее) и начал готовиться отдельный пост по этой теме, так что извините за не очень подробный ответ — все расскажем чуть позже.
  • 0
    Газовый факел символично смотрелся бы, да и ненамного дороже с учётом затрат на разработку и тестирование.
    • +1
      Мысль конечно любопытная, но боюсь тут еще надо учесть время, затрачиваемое на успокоение населения башни, да и города, что это факел, а не пожар в небоскребе))). Думаю, выдача таких разъяснений парализовала бы работу отдельных подразделений;).
      • +1
        Ну и если серьезно — у нас здание сертифицируется под стандарты «зеленого» строительства (LEED Gold).
        Открытый огонь в рамках стандарта неуместен.
    • 0
      Небоскреб будет грозным голосом с металлическими нотками говорить на весь Питер «хо-хо-хо» и рыгать пламенем.
  • +3
    А чо не лазерами-то? :)
    • +1
      Что бы не сбивать случайно спутники, если промахнуться )
    • 0
      Или горячим паром. Но если ученые Петербурга разведут руки и скажут, что сосули можно только ломом сбивать, то будем сбивать ломом.
    • 0
      С квадрокоптеров. На такое вообще билеты продавать можно было бы.
  • 0
    На высоте довольно сильные потоки воздуха. Сетка не будет издавать звуки? Есть пример в Манчестере («Гудящий небоскреб»). Правда там решетка и она жестче и крупнее.
    • 0
      Интересный вопрос. Нет, наш гудеть не должен — по ветровым нагрузкам тоже была серия испытаний, если бы сетка шпиля давала звуковые эффекты, это бы, конечно, выяснилось.
  • 0
    А как вообще планируется автоматизировать здание? Ведь вряд ли планируется использовать обычную «классическую» электрику и раздельные пульты для всех инженерных подсистем.
    • 0
      Да, конечно. Здание будет управляться автоматизированно. АСУЗ по большому счету единственный оптимальный вариант для небоскребов.
  • 0
    А будут ли эти системы как-то резервироваться?
    • 0
      вы имеете ввиду антиобледенительную систему? И в смысле — дублироваться чем-то еще или в смысле резервной копии?
      • 0
        В смысле: какие меры принимаются чтобы не возникла ситуация типа «отключилась секция, намерзло, полез Ваня с кувалдой обкалывать, строим защиту для людей внизу». Как-то так)
        • 0
          Меры стандартные — профилактика и обслуживание.
          В описываемом случае, вероятно, секцию будут оперативно чинить.
        • 0
          По идее сетка должна срабатывать в момент начала обледенения и тут же выдавать «error» на пульте при сбое. Ваня-с-кувалдой должен вылезти уже примерно в тот момент и постучать по ней. Будут кусочки не 0.5, а 0.7 — не особо страшно. Вот если не отремонтировать дальше — будут проблемы, с кувалдой вылезать регулярно не получится (забывчивость, авось и прочие причины) и может намёрзнуть.
          Тут вопрос о механической поломке — двигатель, вроде, крутит, контроллер работает, а эксцентрик (или чем там трясёт) отломился. Контроль по току не показывает проблем, но сетка не трясётся. Нужны камеры или типа того для визуального контроля. Или там датчики, определяющие массу сетки. Если выросла и держится (не ветер), то проблема.
          • 0
            Но, полагаю, вопрос про резервные системы так и не отвечен.

            Автор, предусматривается ли возможность установки «перекрывающих» резервных систем или установка их «черепицей», внахлёст (Надеюсь, достаточно точно выразился), дабы онибрали на себя нагрузку временно вышедших из строя?
          • 0
            Нужно стремиться к идеальной системе, когда функция выполняется сама по себе. Без камер, человека-паука, коптеров и прочих часов с кукушкой на паровом ходу.

            Например — адгезия льда к покрытию нулевая.
  • 0
    Нет ли каких-то экскурсий на стройплощадку? Не на самый верх, конечно же, но хотя бы возможность попасть на территорию?
    Или пишите чаще, мне как жителю Санкт-Петербурга этот объект очень интересен :)
    • 0
      С «экскурсиями» на площадку сложно – все-таки действующая стройка, где работы идут практически на каждом метре. Если будет намечается какая-то возможность – дадим такую информацию на ГТ.
      По частоте – будем стараться делать посты чаще, но в нашем случае (за всех не скажу, есть положительные примеры обратного и немало) — тут есть момент обратной корреляции качества и количества. Так что знайте — если поста долго нет, то мы его просто готовим с особым старанием). Спасибо за интерес!

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое