ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ И СООРУЖЕНИЯХ ДЛЯ СПОРТА И ОТДЫХА
Развитие системы воздухоопорных зданий «Лин» началось около 12 лет назад с детального анализа основных тенденций в строительстве плавательных бассейнов и других сооружений для отдыха. При этом на первых порах даже не возникала задача создать для такого рода сооружений эстетичные пневматические конструкции из тканей; речь шла лишь о попытках сократить затраты на строительство и энергоснабжение этих сооружений и одновременно повысить их посещаемость.
В свое время заказчики при проектировании и строительстве общественных крытых плавательных бассейнов исходили из того, что время пользования бассейном не должно превышать 1—2 ч. Бассейны обычно оборудовали автоматическими моментными контрольно-пропускными устройствами, которые впускают посетителей при получении входной платы, а в случае их пребывания в бассейне сверх установленного времени блокируют выход до тех пор, пока не будет выплачена рассчитанная автоматом «штрафная» сумма. При этом бассейны редко собирали полное число посетителей, а то и вообще пустовали. Подобный порочный в социальнопсихологическом отношении подход к эксплуатации бассейнов проявлялся также и во всей их внутренней обстановке. Неудивительно, что владельцам бассейнов приходилось терпеть убытки из- за их плохой посещаемости. Посетители здесь не чувствовали себя свободно и избегали часто пользоваться бассейном, между тем как именно обслуживание большого числа постоянных клиентов позволяет окупать высокие эксплуатационные расходы.
Анализ сложившейся ситуации позволил сделать следующие выводы. Существует общая тенденция к сокращению рабочего времени и увеличению доли свободного времени, используемого для отдыха; в западноевропейских странах это время составляет уже около 125 дней в году. Поэтому и время пользования бассейнами должно увеличиться и стать по возможности неограниченным. Для этого необходимо расширять площади предназначенных для отдыха помещений при бассейнах, что, в свою очередь, требует увеличения пролетов зданий.
При использовании традиционных «тяжелых» конструкций увеличение пролетов связано с резким ростом капитальных затрат, тогда как воздухоопорные сооружения в принципе представляют собой именно такие системы, которые позволяют наиболее экономично перекрывать большие пролеты.
На основании изложенного были сформулированы основные требования к сооружениям общественных плавательных бассейнов: применение экономичных воздухоопорных конструкций с большими пролетами; использование большепролетных объемов для гибких и рациональных планировочных решений с применением легких встроенных помещений; унификация конструктивных элементов покрытий, окон и стен; обеспечение многообразия форм сооружений различной высоты; возможность свободного расширения и достройки сооружений; сокращение затрат на инженерное проектирование путем повторного применения унифицированных элементов; применение ЭВМ для статических расчетов и рационального раскроя пневматических оболочек на основе универсальных программ.
Энергетические проблемы. В начальный период развития пневматических сооружений нефть, являющаяся основным источником энергии, была настолько дешевой, что заботиться о сокращении энергетических затрат было даже вряд ли экономически выгодно.
Удаление избыточной влаги из помещений бассейнов осуществляется путем засасывания, нагревания и нагнетания в помещения наружного воздуха, который затем кратчайшим путем вновь выбрасывается в атмосферу. При этом бесполезно расходуется большое количество энергии, в особенности затрачиваемой на испарение воды с зеркала бассейна. Вода из душей, имеющая температуру около 30 °С, сбрасывается в канализацию, так же как и вода из переливных резервуаров.
В бассейнах круглосуточно работает отопление, поддерживая постоянную температуру, тогда как посетители находятся там в общей сложности не более 40 % всего времени в году. Это связано в основном с тем, что традиционные тяжелые конструкции за ночь сильно остывают, и необходимая «комфортная» температура на их поверхности вновь устанавливается только при интенсивном отоплении. Сложной является и проблема вентиляции больших помещений. При этом нужны значительные скорости движения воздуха, что легко может привести к сквознякам, весьма чувствительным для пользующихся бассейном посетителей.
Однослойные воздухоопорные оболочки неудовлетворительны в отношении теплообмена. В зимнее время они имеют большие теплопотери, сопровождающиеся обильным образованием конденсата, летом же создают «парниковый» климат, требующий интенсивного кондиционирования воздуха. В помещениях, перекрытых такими оболочками, скорость движения воздуха, как правило, велика. Поэтому при проектировании воздухоопорных покрытий бассейнов необходимо выполнять следующие требования.
Сопротивление оболочки, паропроницанию должно уменьшаться в направлении изнутри наружу. Следует обеспечить возможность проветривания и осушения всех воздушных полостей в покрытии и тем самым сохранение его изолирующих свойств. Дополнительные изолирующие слои покрытия нужно сделать по возможности такими же гибкими, как и несущая оболочка, чтобы сократить расходы на монтаж. Необходимое для стабильности оболочки избыточное внутреннее давление воздуха должно использоваться одновременно для обеспечения комфортных климатических условий в помещении, создания необходимого воздухообмена и извлечения энергии, а также для сокращения расходов на оборудование.
Социально-психологические проблемы. Непременным условием окупаемости эксплуатационных затрат является высокий уровень посещаемости бассейнов; поэтому решающее значение имеет создание необходимого комфорта для посетителей. Как для длительного летнего отдыха важна смена климатических условий, так нельзя недооценивать ее значение и для кратковременного отдыха в вечернее время или в выходные дни.
Тяжелые, не пропускающие свет традиционные конструкции покрытий всей своей массой давят на помещения; это давление ощущают, сознательно или бессознательно, и находящиеся там люди. В таких условиях человеку трудно расслабиться и освободиться от тяжести повседневных забот. Со всех сторон его обступают прямые линии, углы и плоскости, жесткие и противоестественные. Не смягчают общей атмосферы и высокие остекленные стены. Чересчур яркое освещение и резкие световые контрасты утомляют зрение. Округлые формы мягче, приятнее для глаз и поэтому предпочтительнее, но при традиционных тяжелых конструкциях они оказываются чересчур дорогостоящими.
Тканевые конструкции покрытий пропускают свет, что подчеркивает их легкость, зрительно снимает тяжесть с помещений и находящихся в них людей. Тем самым обеспечиваются нужные людям расслабление и ощущение полноценного отдыха, в особенности при использовании надлежащей цветовой гаммы; оптимальный психологический эффект создают оранжевые тона.
В помещениях без окон, без зрительного контакта с внешним миром человек быстро утомляется. Поэтому обычные «глухие» воздухоопорные оболочки здесь непригодны; в помещении нужны окна, хотя и не слишком большие.
Таким образом, при проектировании воздухоопорных покрытий бассейнов и аналогичных сооружений необходимо: обеспечить светопроницаемость оболочки; использовать возможности цветовых решений, особенно в сочетании со светопроницаемостью; предусмотреть применение крупноразмерных оконных блоков.
Конструктивная система. Разработанная автором система представляет собой воздухоопорную мембранную конструкцию, расчлененную тросами. Она состоит из полуовальных оконных и стеновых элементов, диагонально расположенных разгружающих тросов и натянутой между ними оболочки. В промежутках между оконными и стеновыми элементами оболочка крепится к грунту или к фундаменту. Тросы также крепятся непосредственно к фундаменту таким образом, чтобы опрокидывающие моменты от усилий в тросах были минимальны.
Расположенный по периметру сооружения фундамент, служащий опорой для оконных и стеновых элементов, может быть также совмещен с каналом приточно-вытяжной вентиляции. Фундамент должен, кроме того, воспринимать усилия, передаваемые тросами. Нагрузка от фундамента на грунт незначительна, поэтому сооружения можно возводить и на слабых грунтах.
Тканевая оболочка покрытия натягивается между диагонально расположенными разгружающими тросами, поэтому независимо от размеров покрытий для них можно почти во всех случаях использовать ткань одной и той же прочности. Основные усилия в системе покрытия воспринимаются тросами.
Схемы планов (рис. 1). Самое малое из сооружений, включающее три полуовальных оконных или стеновых элемента с натянутыми между ними тросами и оболочкой, имеет в плане форму равностороннего треугольника. Сооружение может включать 4, 5, 6, 7, 8 и более оконных (стеновых) элементов, расположенных по периметру правильного многоугольника. На каждой стороне такого многоугольника могут размещаться один, два, три и более оконных элемента. Многие из этих исходных форм могут быть сблокированы, образуя сооружения сложного очертания в плане; для блокировки наиболее удобным является восьмиугольный план.
Тканевая оболочка. Несущим является наружный слой оболочки; полотнища ткани в нем располагаются поперек диагональных разгружающих тросов. К наружному слою в отдельных точках подвешивают промежуточные слои оболочки и внутренний экран. Крепление наружного слоя оболочки к оконным и стеновым элементам осуществляют с помощью пропущенных сквозь петли тросов, закладываемых в специальные пазы и снабженных на концах натяжными винтами. Аналогичным образом крепят к этим элементам промежуточные слои оболочки и внутренний экран. Диагональные разгружающие тросы закрепляют в фундаменте с помощью анкерных плит, а в вершинах оболочек крепят посредством запрессованных наконечников с резьбой к узловым пластинам. По длине тросы пропускают через петли, прикрепленные к оболочке.
Подвески для крепления внутреннего экрана к наружному слою оболочки, расположенные в вершинах треугольной сетки, рассчитаны в основном на растяжение, но могут воспринимать и небольшие сжимающие усилия. Таким образом, исключается возможность появления в наружном слое не предусмотренных расчетом случайных усилий. Внутренний экран выкраивают с тйким запасом, чтобы даже при максимальном давлении под оболочкой и отсосе, создаваемом ураганным ветром, материал экрана оставался ненапряженным. Кроме того, устройство гибких подвесок исключает возникновение в оболочке дополнительных усилий от возможных неточностей раскроя и монтажа. Промежуточные слои оболочки также выкраивают с запасом, чтобы исключить их взаимное соприкасание при практически возможных неточностях монтажа и тем самым обеспечить максимальное термическое сопротивление покрытия.
Подвески состоят из крюка, приваренного к наружному слою оболочки, такого же крюка с распределительной шайбой на внутреннем экране и соединяющего их шнура с петлями на концах. На шнур насажены цилиндрические бобышки из эластичного пенопласта с замкнутыми ячейками; высота бобышек принята равной расстоянию между слоями оболочки с учетом 20 %-ного обжатия. Благодаря обжатию пенопласта исключается проникание водяных паров сквозь отверстия в промежуточных слоях в местах пропуска подвесок, причем кромки отверстий дополнительно усиливают специальными шайбами во избежание их «разработки».
С помощью специально сконструированного приспособления можно заранее собрать сегменты внутреннего экрана и промежуточных слоев оболочки, доставить их к месту монтажа в рулонах и за один прием подвесить к наружному слою оболочки. По линиям стыков сегментов (в ендовах) выполняют разъемные соединения внутреннего экрана и отдельно промежуточных слоев оболочки с помощью специальных зажимных профилей из прозрачной пластмассы. Поскольку оболочка подходит к ендове под переменным по ее длине углом, необходимо особенно точно выдерживать линию установки стыковых профилей, чтобы и в месте стыка обеспечить соблюдение расстояния между слоями с учетом практически возможных неточностей монтажа.
Номинальные расстояния между слоями пятислойной оболочки обычно принимают равными 50, 25, 25 и 50 мм. При необходимости, например для уменьшения скорости движения воздуха внутри покрытия, эти расстояния могут быть легко изменены. Вблизи нижних углов оболочки (между оконными или стеновыми элементами) расстояние между ее наружным слоем и внутренним экраном делают увеличенным, чтобы избежать слишком сильных потоков воздуха. Промежуточные слои оболочки снабжены в этих местах тканевыми клапанами, позволяющими регулировать воздухообмен между внутренней и наружной воздушными полостями покрытия. Конструктивно нижние части оболочки выполняют таким образом, чтобы исключить повреждение оболочки жесткими деталями или повреждение самих деталей при падении давления под оболочкой. Крупномасштабная модель оболочки была испытана на все возможные воздействия (в том числе монтажные); при этом были получены все необходимые данные для расчета.
Светопропускание всей конструкции непосредственно после ее возведения составляет 3—5 %, что вполне достаточно для достижения эффекта легкости и живописности покрытия. Оранжевый тон наружного слоя оболочки создает мягкую цветную подсветку всего помещения и находящихся в нем людей. Вблизи окон, где много дневного света, это цветное освещение вообще незаметно, и только в глубине помещения поток света, проникающего через покрытие, постепенно нарастает. Особенно красиво такое освещение в ненастную погоду, когда на улице дождь, туман или снегопад: покрытие излучает мягкий, приветливый свет, словно все время светит солнце.
Окна и стены. Полуовальные оконные и стеновые элементы жестко заделывают в расположенный по периметру сооружения фундамент. В построенных до сих пор сооружениях эти элементы были выполнены из железобетона. Основной нагрузкой на них является ветровой напор, воспринимаемый вертикальными стойками (оконными импостами). Горизонтальные ригели оконных элементов крепят к анкерам, выпущенным из стоек, так что площадка опирания ригеля располагается выше его нейтральной оси. Криволинейные верхние пояса собирают по длине из нескольких элементов симметричного сечения, что исключает возможность неправильной сборки. Заполнение окон делают обычно из изолирующего стекла; в нижней части окон несколькими болтами крепят подоконники из асбестоцементных плит типа «этернит». Аналогично устанавливают вращающиеся двери в проемах между стойками дверных элементов. В целом оконные элементы запроектированы таким образом, что в любое время сооружение может быть расширено путем пристройки новых секций с любой стороны, без разборки уже существующих конструкций; если необходимо, остекление заменяют на двери. Замена остекления может быть произведена снаружи, без прекращения эксплуатации сооружения.
В сооружениях большой высоты, например оборудованных трибунами, оконные элементы устанавливают в верхней части стен, причем их несущие элементы наращивают снизу. В этом случае вентиляционный канал служит в качестве распределительной ветровой балки, для чего на участках между элементами предусматривают необходимые по расчету опоры.
Форма и размеры оконных элементов могут быть различными; для бассейнов и спортивных залов оптимальная их ширина составляет 12,5 м.
Статика и раскрой оболочек. Статический расчет оболочек производится на основе метода конечных элементов с использованием специально разработанной программы для ЭВМ (рис. 2). При этом возможен учет всех характеристик материалов, существенных для обеспечения прочности и устойчивости оболочки. Программа позволяет также учесть все распределенные и сосредоточенные нагрузки, приложенные в любом месте оболочки. Предусмотрены различные варианты формы и размеров оконных элементов, а также их взаимного расположения. ЭВМ путем итераций оптимизирует предварительно заданную форму оболочки и рассчитывает напряжения в тканевой мембране и усилия в тросах. На следующем этапе ЭВМ рассчитывает раскрой полотнищ несущей оболочки при заданной их максимальной ширине. Полотнища выкраивают таким образом, что примыкание оболочки к оконным элементам и стыковка рядовых сегментов осуществляются точно по линиям контура и ендов, так что отходы ткани сведены к минимуму.
Далее происходит расчет раскроя внутреннего экрана оболочки. Полотнища экрана выкраивают таким образом, чтобы в проектном положении оболочки швы наружной мембраны и экрана располагались взаимно перпендикулярно. В программу расчета введено условие, чтобы даже при максимальном давлении под оболочкой и отсосе, вызываемом ураганным ветром, напряжения в экране не возникали, что исключает также появление не предусмотренных расчетом усилий в несущей мембране и в подвесках.
При расчете раскроя промежуточных слоев оболочки исключается возможность их соприкасания. Учитываются также практически возможные неточности монтажа. Наконец, ЭВМ рассчитывает расстановку подвесок, которые должны быть перпендикулярны к наружному слою оболочки и к внутреннему экрану.
ЭВМ выдает результаты расчетов раскроя оболочки в виде чертежей в масштабе 1 : 50 с указанием координат всех узловых точек (рис. 3). Многократная проверка разработанной программы расчета показала ее высокую эффективность.
Раскрой полотнищ выполняется с точностью до 1 мм. Одновременно рассчитываются пространственные координаты узловых точек раскроя и радиусы кривизны швов, а также площади поверхности отдельных полотнищ и сегментов оболочки и объем помещения под оболочкой.
Изготовление и монтаж оболочек. В заводских условиях выполняется укрупнительная сборка сегментов несущей наружной мембраны покрытия (с приваренными к ней деталями для крепления подвесок) до максимальных размеров, возможных по условиям транспортирования. Перед началом монтажа эти укрупненные полотнища раскладывают на полу и соединяют зажимными стыковыми пластинами. Затем края мембраны натягивают по криволинейным верхним поясам оконных элементов, чтобы впоследствии она была полностью натянута подшитыми к ней разгружающими тросами. Для подъема мебраны примерно до уровня карниза целесообразнее всего использовать небольшие надувные мешки, которые укладывают на полу до раскладки мембраны, а затем наполняют воздухом от небольшого компрессора. Другие подъемные средства при монтаже не требуются.
Для удобства подвешивания внутренних слоев оболочки наружная мембрана опускается на высоту, удобную для работы с уровнем пола, для чего избыточное давление воздуха соответственно снижается. Только для работы вблизи оконных элементов необходимы легкие передвижные подмости. Поскольку внутренний экран и промежуточные слои оболочки так же гибки, как и наружная мембрана, для их монтажа не требуется лесов, которые обычно бывают необходимы для установки жестких элементов изоляции. В конце монтажа отдельные сегменты каждого из внутренних слоев оболочки стыкуются между собой по линиям ендов с помощью специальных пластмассовых профилей, образующих разъемные соединения.
В последнюю очередь устанавливают мягкие клапаны для регулирования подачи воздуха в полость оболочки (в ее нижних углах) и производят уплотнение примыканий внутреннего экрана.
Регулирование микроклимата сооружения (рис. 4). Подача приточного воздуха в помещение осуществляется, как правило, по периметру сооружения; при большом объеме помещения могут оказаться необходимыми дополнительные средства подачи воздуха. Приточный воздух подается из опоясывающего сооружение подпольного приточного канала, который обычно совмещают с фундаментом. Канал должен быть соответствующим образом изолирован для исключения теплопотерь.
Для вытяжной вентиляции помещения целесообразно использовать избыточное давление воздуха. При этом воздух выходит из помещения через все имеющиеся отверстия, которые должны быть правильно размещены. Прежде всего отверстия предусмотрены во внутреннем экране оболочки, вдоль линий ендов. Через эти отверстия воздух, увлажненный вследствие испарения воды с зеркала бассейна, попадает из помещения в нижнюю (внутреннюю) полость оболочки покрытия. Так как полость оболочки в ее нижних углах соединена с вытяжным каналом, воздух в полости движется сверху вниз, равномерно вентилируя всю поверхность покрытия. Принятые большие сечения полостей обеспечивают очень малую скорость движения воздуха. Использование такой системы воздухообмена позволяет осуществлять вентиляцию помещений большого объема при очень малых скоростях движения воздуха, что обеспечивает комфортные условия для находящихся в помещении людей. При этом исключаются плохо проветриваемые «мертвые зоны», а поверхность внутреннего экрана оболочки хорошо прогревается обтекающим ее потоком воздуха.
Температура приточного воздуха может быть относительно низкой, что повышает КПД отопительной установки, поскольку повышением температуры приточного воздуха компенсируются лишь незначительные теплопотери через внутренний экран в обтекающий его воздух, но не суммарные теплопотери через всю оболочку, окна и наружные стены.
Тепловая энергия солнечной радиации, проникая сквозь верхние (наружные) слои оболочки, поглощается воздухом, циркулирующим в ее нижней (внутренней) полости, и с ним поступает в установку кондиционирования. Здесь эта энергия может быть использована для подогрева приточного воздуха или для других целей. Если же используются дополнительные источники тепла (например, для подогрева воды в душах и бассейнах, в том числе открытых), то нагретый воздух может быть отведен для проветривания верхней (наружной) полости оболочки, не попадая в ее промежуточные (изоляционные) полости. Для этого в промежуточных слоях оболочки вдоль линий ендов устанавливают специальные клапаны над отверстиями во внутреннем экране.
Степень использования тепловой солнечной энергии зависит от светопроницаемости наружной мембраны, что следует учитывать при выборе ткани. Измерения в климатических камерах показали, что КПД использования солнечной энергии может достигать 20 — 24%.
Необходимое для стабилизации оболочки избыточное давление воздуха может быть эффективно использовано и для других нужд, например для вентиляции отдельных помещений (душевых, уборных и т. п.) при устройстве специальных вытяжных каналов. Таким образом можно сократить затраты на установку, обслуживание и энергоснабжение отдельных вентиляционных агрегатов.
Кондиционирование. Сооружение оборудуется обычными кондиционерами, включающими вентиляторы, фильтры и теплообменники. Дополнительно устанавливают два делительных клапана для поддержания постоянного избыточного давления в помещении или для его регулирования при изменениях скорости ветра. Для обеспечения стабильности воздухоопорной оболочки установка для кондиционирования воздуха имеет два вентилятора одинаковой мощности, из которых постоянно работает один. При его выходе из строя (например, вследствие обрыва клинового ремня или повреждения подшипника) автоматически включается второй вентилятор; таким образом поддерживается неизменным не только избыточное давление, но и температурный режим помещения. В случае прекращения подачи тока включается аварийный вентилятор с двигателем внутреннего сгорания или аварийный генератор, используемый также для питания аварийной осветительной сети. Кондиционеры подсоединяются по возможности непосредственно к приточно-вытяжному вентиляционному каналу, размещаемому обычно под полом.
В плавательных бассейнах вода для заполнения ванны прокачивается специальным небольшим насосом через теплообменник первой ступени кондиционера для рециркулируемого воздуха. При этом происходит охлаждение воздуха и одновременно подогрев воды; в летнее время можно так же подогревать воду для открытого бассейна. В других сооружениях аналогичный принцип может быть использован для подогрева воды в резервных емкостях отопительной системы.
Теплоизоляция оболочки. Коэффициент теплопередачи. Применение многослойных оболочек покрытий позволяет значительно сократить теплопотери в сооружениях. Первая двухслойная оболочка, сооруженная в октябре 1973 г., еще до энергетического кризиса имела коэффициент теплопередачи около 4 Вт/(м2-К), что соответствует снижению энергозатрат по сравнению с однослойной оболочкой примерно на 20 %.
Коэффициент теплопередачи пятислойной оболочки составляет уже около 1,1 Вт/(м2-К), что было установлено расчетом и многочисленными испытаниями в климатических камерах (рис. 5—9 и таблица). Такое значительное повышение теплоизоляционных свойств оболочки не только намного сокращает теплопотери, но одновременно позволяет аккумулировать тепловую энергию солнечной радиации и даже снабжать этой энергией сторонних потребителей тепла. Как показали испытания в климатической камере, при наружной температуре —15°С и внутренней температуре 32 °С (что соответствует максимальному для среднеевропейских условий температурному перепаду, наблюдаемому не более нескольких часов или дней в году) и при интенсивности тепловой солнечной радиации 250 Вт/м2 потери тепла через покрытие практически не происходит.
Благодаря возможности переключения циркуляции воздуха из внутренней (нижней) в наружную (верхнюю) полость оболочки и наоборот можно оптимально регулировать расход энергии как на отопление, так и на необходимое в летнее время охлаждение помещений. В будущем, с применении новых материалов, можно считать возможным двухкратное повышение термического сопротивления покрытия по сравнению с приведенными выше цифрами, т. е. снизить значение коэффициента теплопередачи примерно до 0, 6 Вт/(м2-К).
Пароизоляция оболочки. Как известно, существует мало материалов, которые совершенно не пропускают водяных паров. Не являются вполне паронепроницаемыми и текстильные материалы, применяемые для оболочек воздухоопорных сооружений. К тому же практически невозможно обеспечить эффективную в течение длительного времени герметизацию всех соединений при изготовлении и монтаже оболочки, не говоря уже об ее возможных случайных повреждениях. Поэтому при проектировании покрытий следует лишь руководствоваться правилом, что сопротивление оболочки паропроницанию должно постепенно снижаться изнутри (от первого промежуточного слоя) наружу. В выполненных к настоящему времени оболочках наружный слой пропускает в 9—13 раз больше водяных паров, чем промежуточные слои; тем самым- обеспечивается осушение воздуха, находящегося в полостях оболочки, и сохранение ее теплозащитных свойств.
Все же при очень низких наружных температурах на внутренней (нижней) поверхности наружного слоя оболочки может образовываться нней. Поэтому при наружных температурах ниже —5°С (главным образом, в ночное время) в наружную полость оболочки подают противотоком из воздухозабора сухой воздух, который поглощает влагу из наружной полости, проникает сквозь неплотности в промежуточных слоях оболочки во внутреннюю (нижнюю) полость и выводится из нее вытяжной системой вентиляции вместе с воздухом, поступающим из помещения. В дневное время при интенсивности тепловой солнечной радиации 60 Вт/м2 (минимальное зарегистрированное значение на территории ФРГ в зимний период) наружная температура, при которой на оболочке может образовываться иней, снижается примерно до —9°С. Используя описанный способ осушения, можно исключить образование конденсата на поверхности наружного слоя оболочки даже при наружной температуре —15 °С. Затраты и а эксплуатацию необходимого при этом небольшого противоточного вентилятора весьма малы, и ими можно практически пренебречь.
Снеговая нагрузка. Снег на оболочке откладывается обычно- лишь в ее верхней части, имеющей малый уклон. Поскольку сухой снег представляет собой хорошую теплоизоляцию, происходит подтаивание его нижнего слоя, соприкасающегося с теплой оболочкой, и снег сразу же сползает с покрытия. Таяние снега можно еще ускорить кратковременной подачей теплого воздуха в наружную (верхнюю) полость оболочки. Сильные снегопады бывают обычно при наружной температуре, близкой к нулю; поэтому рассчитывать кондиционеры на большие тепловые нагрузки нет необходимости. Кратковременный расход тепла на таяние снега практически не сказывается на эксплуатационных затратах.
Акустика оболочек. Пневматические сооружения описанной системы обладают лучшими акустическими свойствами, чем обычные цилиндрические воздухоопорные оболочки. Акустика улучшается здесь благодаря расчленению покрытия на отдельные сегменты. Хорошие акустические свойства оболочки достигаются также свободной точечной подвеской внутреннего экрана и промежуточных слоев с применением упругих элементов; кроме того, экран и промежуточные слои оболочки обладают различной массой на единицу поверхности.
Для достижения оптимального акустического эффекта внутренний экран может быть выполнен с мелкой перфорацией; при этом над ним подвешивают дополнительный промежуточный слой, отражающий и рассеивающий звуковые волны.
Пока не установлено, что является большей помехой — шум, проникающий из помещения наружу, или шум, проникающий в помещение с улицы, сквозь оболочку покрытия.
Возведенные сооружения. Бассейн в Нейхофен-Кремсе, Австрия (рис. 10). Бассейн, построенный в 1973 г., еще до нефтяного кризиса, перекрыт двухслойной оболочкой и отапливается нагретым воздухом, подаваемым под давлением. В 1977 г. университетом в Штутгарте (ФРГ) в рамках программы архитектурно-психологических исследований было проведено обследование 66 различных объектов, сопровождавшееся анкетированием мнения посетителей. Бассейн в Ней- хофене был охарактеризован посетителями как «интересный, живописный, светлый, привлекательный, уютный и оригинальный», что резко контрастировало с оценкой традиционно решенного бассейна в Штутгарте (см. журнал «Bild der Wissenschaft», 1977, Н. 12).
Закрытый и открытый бассейны в Куппенхайме близ Карлсруэ, ФРГ. Воздухоопорное сооружение типа «Лин» 8211 — первое из построенных сооружений с пятислойной оболочкой — эксплуатируется с августа 1978 г. Посещаемость комплекса необычайно высока, что зафиксировано в отчете об исследованиях, выполненных университетом в Штутгарте. Отмечено также психологически удачное решение комплекса, заложенное в проекте.
Бассейн с искусственным прибоем в Штейне близ Нюрнберга, ФРГ. Бассейн обычного типа, построенный из традиционных конструкций, плохо посещаемый и убыточный, был реконструирован и расширен путем пристройки ресторана, сауны и еще одного бассейна с искусственным прибоем, перекрытого пневмооболочкой системы «Лин». Новый комплекс эксплуатируется с декабря 1979 г.; посещаемость его увеличилась в 7 раз, причем полученный доход возмещает все эксплуатационные затраты.
Опыт эксплуатации и перспективы применения. Оболочка покрытия бассейна в Нейхофен-Кремсе (Австрия) не подвергалась чистке в течение восьми лет; за это время в результате загрязнения цвет наружного слоя оболочки из яркооранжевого (RAL 2000) стал вначале красновато-коричневым, затем темно-коричневым. Изнутри помещения это загрязнение практически незаметно. Поверхность внутреннего экрана остается совершенно чистой и выглядит как новая, хотя она тоже не подвергалась чистке за время эксплуатации.
За истекший период на основании опыта возведения и эксплуатации построенных сооружений разработаны и переданы заказчикам многочисленные проекты спортивных залов, теннисных кортов, катков, залов для катания на роликовых коньках и для игры в сквош, а также других сооружений для отдыха.
В. Ермолов, У. У. Бэрд, Э. Бубнер и др., Пневматические строительные конструкции, М., 1983