I. Нормативно-правовая база проектирования систем ОВиК ледовых арен

Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК) крытых ледовых арен осуществляется на основании системы взаимосвязанных нормативных документов. Принципиальной особенностью является иерархия приоритетов, где профильные документы имеют преимущество над общими.

Ключевые нормативные документы:

1. СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»: Базовый свод правил, устанавливающий общие требования к расчету микроклимата, воздухообмена, тепло- и холодоснабжения. Применяется в части общих принципов, требований к оборудованию, автоматизации и энергоэффективности, но его положения уточняются специфическими нормами.
2. СП 118.13330.2022 «Общественные здания и сооружения»: Содержит общие нормы проектирования общественных зданий, включая спортивные объекты.
3. СП 332.1325800.2017 «Спортивные сооружения. Правила проектирования»: Профильный документ, напрямую распространяющийся на ледовые арены. Определяет функциональные зоны, требования к архитектурно-планировочным решениям, параметрам внутренней среды (температура, вентиляция) для спортивных зон, трибун и вспомогательных помещений (Табл. 11, 12, 13, п. 8.5).
4. СП 31-112-2007 «Физкультурно-спортивные залы. Часть 3. Крытые ледовые арены»: Специализированный свод правил для ледовых арен. Содержит спортивно-функциональные параметры, классификацию (малые до 2000 зрителей, средние 2000-6000, многофункциональные более 6000), а также конкретные требования к помещениям ледового ядра (п. 5.4.3, 5.4.5, Приложение А).
5. СП 383.1325800.2018 «Комплексы физкультурно-оздоровительные. Правила проектирования»: Применяется, если арена входит в состав ФОК, содержит меры по обеспечению энергетической эффективности.
6. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности»: Устанавливает обязательные требования к системам ОВиК и противодымной вентиляции.
7. Методические рекомендации по проектированию спортивных сооружений (к СП 332, 2019): Разъясняют отдельные положения СП 332, содержат примеры расчетов на с. 24–28.

II. Функциональное зонирование ледовой арены

Для проектирования ОВиК критично четкое функциональное зонирование арены, так как каждая зона предъявляет уникальные требования к микроклимату:

• Спортивная зона (чаша арены): Ледовая площадка (стандартно 60×30 м для хоккея) и прилегающие к ней области. Ключевая с точки зрения поддержания температуры льда, отсутствия тумана.
• Зона трибун (зрительская): Места для зрителей, расположенные по периметру ледового поля. Требует обеспечения комфорта зрителей (тепло, отсутствие сквозняков) при сохранении параметров для льда.
• Вспомогательная (подтрибунная) зона: Раздевалки, душевые, сушки экипировки, тренерские, медицинские комнаты, инвентарные, гардеробы, холлы, буфеты, санитарные узлы.
• Техническая зона: Машинное отделение холодильной установки, тепловой узел, венткамеры, насосные, щитовые, гараж для ледоуборочной техники (ресурфейсера). Требует особого внимания к вентиляции, охлаждению оборудования и пожарной безопасности.

III. Основной зал ледовой арены (ОВиК-решения)

Главный зал ледовой арены – пространство, где необходимо обеспечить компромисс микроклимата: холод для льда, удаление влаги и комфорт для людей.

1. Температурный режим и влажность:

Спортивная зона (над льдом): Согласно СП 332, температура воздуха на уровне 1,5 м над льдом должна быть +12…+16 °С. В тренировочных залах (без зрителей) рекомендовано +8…+14 °С. В нерабочее время допускается понижение до +5 °С для энергосбережения.

Трибуны для зрителей: Допускается +14…+23 °С. На практике, во время хоккейных матчей, обычно поддерживают ~16–18 °С.

Относительная влажность: Критична для предотвращения тумана и конденсата. При температуре воздуха ~12–16 °С оптимальная влажность составляет 40–55%. В холодный период рекомендуется ~30–45%, в теплый – не выше 55%. СП 332 требует проектировать вентиляцию таким образом, чтобы влажность не превышала 55% летом.

Максимальная относительная влажность (RH, %) над льдом для предотвращения тумана (согласно СП 332):

Температура воздуха над льдом, °C: 8 - Максимальная RH, % 78

Температура воздуха над льдом, °C: 10 - Максимальная RH, % 73

Температура воздуха над льдом, °C: 12 - Максимальная RH, % 70

Температура воздуха над льдом, °C: 14 - Максимальная RH, % 65

Температура воздуха над льдом, °C: 16 - Максимальная RH, % 60

2. Воздухообмен и распределение воздуха:

Нормативный приток свежего воздуха:

На спортсмена на льду: не менее 80 м³/ч.

На зрителя: не менее 20 м³/ч.

Пример: Для тренировки 20 хоккеистов и 1000 зрителей минимальный приток составит (20 чел. × 80 м³/ч) + (1000 чел. × 20 м³/ч) = 1600 + 20 000 = 21 600 м³/ч. Реальные системы обычно мощнее для удаления тепла и влаги. Например, проект арены «Полёт» в Рыбинске имеет суммарный приток около 210 000 м³/ч.

Схемы воздухораспределения:

Двухконтурная система: Охлажденный сухой воздух подается в верхнюю зону над ледовым полем и опускается вниз («схема сверху-вниз»), формируя «воздушный шатер» с температурой ~12–14 °С. Отдельная подача теплого приточного воздуха для трибун снизу («схема снизу-вверх»), например, через щелевые диффузоры под сиденьями.

Скорость движения воздуха у поверхности льда: 0,2–0,3 м/с, не более 0,25 м/с непосредственно у льда.

Для комфорта зрителей часто предусматривают локальное отопление трибун (низкотемпературные панели, теплый воздух в ноги, лучистые ИК-обогреватели).

3. Контроль влажности и осушение:

Борьба с избытком влаги – критичная задача. В составе систем ОВиК обычно устанавливаются мощные осушительные установки.

Адсорбционные осушители: Предпочтительны для ледовых арен, так как эффективны при низких температурах воздуха (~+12…+16 °С над льдом) и могут поддерживать очень низкую точку росы, предотвращая обмерзание испарителей. Способны извлекать десятки килограммов влаги в час.

Конденсационные осушители: Эффективны при относительно высокой температуре воздуха (≈+20…+30 °С). При низких температурах их производительность резко падает. Могут применяться как дополнение в режиме концертной площадки (при +18…+20 °С).

Сбор и отвод конденсата, а также теплоутилизация (например, тепла регенерации адсорбционного осушителя) – обязательные меры энергосбережения.

4. Типичные ошибки:

• Отсутствие расчета влажностного режима и осушителей.
• Чрезмерно теплый воздух над льдом (лед «плывет» при +18 °С).
• Неправильное расположение диффузоров, вызывающее сквозняки (скорость воздуха у льда не должна превышать 0,25 м/с).
• Игнорирование режима «пустой арены», что ведет к избыточному энергопотреблению.
• Неучтенные инфильтрации теплого влажного воздуха (через ворота ресурфейсера) – требуется проектирование тамбур-шлюзов с воздушно-тепловыми завесами и поддержание слегка пониженного давления внутри арены.

IV. Помещения ресурфейсеров (гараж ледозаливочной машины)

Температура: Рекомендуется поддерживать +5…+10 °С (СП 332 указывает ориентировочно +10 °С).

Вентиляция: Для ресурфейсеров с ДВС обязателен усиленный воздухообмен для удаления выхлопных газов (CO, NOx).

Кратность: не менее 10-кратного обмена в час.

Раздельная вытяжка: ~30% воздуха удаляется через верхние отверстия, ~70% – через низкие, вблизи пола (для захвата как легких, так и тяжелых газов). Вытяжной вентилятор целесообразно включать автоматически при открытии ворот или запуске машины.

Удаление влаги: При таянии снега горячей водой в яме для снега образуется повышенная влажность. Требуется интенсивная вытяжка, возможно, локальный зонт над ямой.

Газовая безопасность: Для газового/пропанового оборудования – датчики утечки газа и принудительная вентиляция (аварийная вытяжка через нижние клапаны) при срабатывании сигнализации.

Связь с ареной: Обязателен тамбур или быстродействующие ворота с воздушно-тепловой завесой для минимизации обмена воздухом и предотвращения затягивания влажного уличного воздуха в арену.

V. Раздевальные, душевые, сушки

Спортивные раздевалки: Температура +20…+22 °С. Вентиляция: 2–3-кратный приток → 2–3-кратная вытяжка (с учетом работы душевых). Приток подается в раздевальни, вытяжка удаляется из душевых.

Душевые: Температура +24…+26 °С. Интенсивная вентиляция: ~5-кратный приток → ~10-кратная вытяжка. Требуется пониженное давление (вытяжка > притока) для предотвращения проникновения влаги и запахов. Приток в душевые организуется из смежных раздевалок.

Сушка инвентаря и формы: Температура +22…+24 °С. Вентиляция: ~2-кратный приток → ~3-кратная вытяжка. Расчет может производиться исходя из массы влажной экипировки и допустимого времени сушки.

Санузлы: Температура +16…+18 °С. Приток не подается, вытяжка из расчета 50 м³/ч на один унитаз (СП 60). Поддерживается разрежение.

Организация систем: Приточная установка обслуживает раздевалки (расчет – минимум 80 м³/ч на человека согласно СП 332). Вытяжная система забирает воздух из душевых и частично из раздевалок. Отопление обеспечивается приборами (радиаторы, теплый пол) для поддержания +22 °С в раздевалке и +25 °С в душе. Материалы – влагостойкие, коррозионностойкие.

Типичные ошибки: Недостаточная вытяжка из душевых, отсутствие локальных сушильных устройств, переохлаждение раздевалок (<20 °С), неправильная балансировка притока/вытяжки, неучет тепловыделений от сушильного оборудования.

VI. Технические помещения

1. Машинное отделение холодильной установки (компрессорная):

Температура: ~+16 °С (СП 332), для предотвращения перегрева агрегатов и комфорта обслуживания.

Постоянная общеобменная вентиляция: Приток ≥4-кратного обмена в час → вытяжка ≥5-кратного обмена в час.

Аварийная вентиляция (для аммиачных компрессорных): Кратность 8–10 в час, с выбросом наружу через отдельный канал. Включается автоматически по датчикам аммиака. Приточные отверстия внизу, вытяжные – вверху (аммиак легче воздуха).

Отопление: Предусмотреть страхующий обогрев (электрокалорифер) для поддержания температуры не ниже +5 °С на случай остановки оборудования.

Шум и вибрации: Шумозащищенное исполнение вентиляции.

2. Венткамеры и оборудование ОВиК:

Температура: ~+5…+15 °С (СП 60 требует минимум +5 °С).

Вентиляция: Естественная или 2–3-кратная механическая для отвода избытков тепла.

3. Котельная или тепловой пункт:

Постоянный приток наружного воздуха: Не менее 3-кратного воздухообмена или 30 м³/ч на 1 кВт горелки.

Вытяжка: 3-кратный обмен, плюс дымоходы котлов.

Пожарные требования: Негорючие материалы, противопожарные клапаны.

4. Электрощитовая: Отапливается до +5…+10 °С. Механическая вентиляция обычно не требуется, достаточно инфильтрации.

5. Склады химии, ГСМ: Вентиляция, исключающая накопление опасных паров. Температура не ниже +5 °С.

Типичные ошибки: Отсутствие аварийной вентиляции в холодильной, совмещенная вентиляция, неучет теплоты оборудования, недостаточное отопление, применение горючих материалов.

VII. Расчетные параметры и методики

1. Параметры внутреннего микроклимата: Целевые параметры фиксируются в задании на проектирование.

Основная спортивная зона (над льдом): +14 °С, 50% влажности, скорость воздуха 0,2 м/с.

Трибуны: +16 °С.

Раздевалки: +20 °С, влажность до 60%, скорость 0,1–0,2 м/с.

Душевые: +25 °С, влажность до 70%.

Компрессорная: +5…+10 °С (минимум).

2. Расчетные параметры наружного воздуха: Выбираются по СП 131.13330 «Строительная климатология». Особое внимание – переходным периодам (например, +10 °С, φ=80–90%), когда максимален риск тумана над льдом.

3. Тепловые потери и притоки:

Теплопотери на отопление: Через ограждающие конструкции (крыша 5000 м², U≤0,2 Вт/м²К) по СП 50.13330.

Инфильтрация: Через входные группы и ворота ресурфейсера. Минимизируется тамбурами и воздушными завесами.

Холодопритоки летом: Через ограждения, от людей (зритель ~100 Вт тепла), освещения (десятки-сотни кВт).

Тепло, отбираемое от льда: Лед постоянно поглощает тепло из зала (40–60 Вт/м²). Площадь льда ~1800 м², отбор тепла ~90 кВт. Отопление должно компенсировать не только теплопотери через стены, но и «холодоприток» от ледяного поля.

Влаго- и теплоизбытки от людей: Хоккеист: 300–400 Вт тепла, 200–300 г/ч влаги. Зритель: ~100 Вт тепла, 50 г/ч влаги.

4. Расчет вентиляционного воздухообмена:

По нормам на человека: 80 м³/ч на спортсмена, 20 м³/ч на зрителя (СП 332).

По влажности: Влагопоступление = Влагоудаление (вентиляцией + осушением). Пример: 3000 зрителей × 75 г/ч = 225 кг/ч влаги. Если dнар влажнее dвн, вентиляция не осушает, требуется осушитель.

Формула для требуемого расхода приточного воздуха для осушения:

L осуш= Wвл/1.2⋅(dвн−dнар)

Пример: если Wвл= 225 кг/ч, dвн = 6.5 г/кг, d нар= 5 г/кг, то L осуш = 187 500 м³/ч. Это показывает необходимость механического осушения.

По теплу (кондиционирование): Расчетная холодопроизводительность вентиляции: 3000 зрителей × 100 Вт = 300 кВт; освещение – 200 кВт; инфильтрация – 50 кВт. Сумма ~550 кВт. Часть уйдет в лед, остальное – кондиционер приточного воздуха.

Формула для необходимой температуры приточного воздуха:

t подачи =t зал− Q общий/cp ⋅ρ⋅L

При Q общий≈ 400 кВт и L = 60 000 м³/ч, потребуется подавать воздух при t ≈ -2°С, что не реализуемо. При увеличении L до 180 000 м³/ч (с рециркуляцией) t подачи составит ~11.4 °С, что реализуемо.

​5. Аэродинамический расчет и шум:

Скорость воздуха в магистральных воздуховодах: ≤5–6 м/с.

Скорость воздуха в зоне льда: 0,2–0,3 м/с.

Применяются тканевые воздуховоды.

Расчет теплотехнический противоконденсатного отопления: температура поверхности конструкций (ферм) должна быть выше точки росы (>5 °С).

6. Рециркуляция воздуха и фильтрация:

Допустима и экономически выгодна, но с соблюдением санитарной нормы свежего воздуха (20 м³/ч на человека).

Обязательна многоступенчатая фильтрация (G4 на входе, F7 на подмесе).

Опционально – адсорбционные (угольные) фильтры для запахов, УФ-излучатели для обеззараживания.

7. Выбор способа осушения воздуха:

Адсорбционные осушители: Предпочтительны для ледовых арен, так как эффективны при низких температурах воздуха (+12…+16 °С) и позволяют поддерживать низкую влажность (~40–50% при +15 °С).

Конденсационные осушители: Могут применяться как дополнение в режиме концертной площадки (при +18…+20 °С), когда температура воздуха достаточно высока.

​

VIII. Алгоритм проектирования систем ОВиК ледовой арены (шаги)

Начало:

• Сбор исходных данных и технического задания.
• Анализ нормативов: Выписать применимые нормы (СП 332, СП 31-112).
• Зонирование: Разделение объекта на функциональные зоны.
• Задание параметров: Для каждой зоны задать t, φ, воздухообмен по нормам.
• Теплотехнический расчет: Определение теплопотерь, теплопритоков, влаговыделений.
• Определение нагрузок: Расчет требуемой мощности отопления, холодоснабжения, осушения, вентиляции.
• Схемы ОВиК: Выбор типов систем (водяное/воздушное отопление, схемы воздухораспределения, кондиционирование, осушение) с учетом зонирования.
• Подбор оборудования: Вент-установки, рекуператоры, котлы/теплообменники, чиллеры/охладители, осушители, насосы.
• Аэродинамика и шум: Расположение воздуховодов, диффузоров, проверка скоростей потока, установка шумоглушителей.
• Автоматика: Разработка схемы управления (датчики t, φ, CO₂; VAV-клапаны; расписания режимов; интеграция с BMS).
• Пожарная защита: Включение противопожарных клапанов, дымоудаления, подпора.
• Энергоэффективность: Рекуперация тепла, частотные преобразователи, теплоутилизация от холодильных машин, режимы экономии.
• Проверка и оптимизация: Связывание всех систем, проверка совместимости, оптимизация решений.
• Оформление проекта: Выпуск чертежей, спецификаций, пояснительной записки.
• Экспертиза: Устранение замечаний.
• Конец (реализация): Передача проекта в монтаж, авторский надзор.

Соблюдение данного алгоритма и применение указанных нормативных требований и расчетных методик позволяет проектировщику создать эффективную, безопасную и комфортную систему ОВиК для ледовой арены.