МЫ СТРОИМ ЛЕДОВЫЕ ПОЛЯ. КОНСОРЦИУМ "ИСКУССТВЕННЫЙ ЛЁД", РОССИЯ

«Вчера в Красногорске открылся пятый в России стадион с искусственным льдом, по признанию очевидцев, ему нет равных в мире» - СПОРТ ЭКСПРЕСС от 25 ноября 2002 г.

Действительно, давайте начнём с открытия в Красногорске Ледового стадиона «Зоркий», возведённого в невероятные по сжатости сроки. Это не просто успешно завершённый очередной объект, это - один из первых серьёзных открытых ледовых стадионов, построенных в России после долгого периода анабиоза строительства крупных спортивных сооружений, это - первый шаг с исходной позиции, в которой у нас было всего четыре, а у шведов - 80 искусственных катков для русского хоккея …

Большинство нынешних россиян ещё помнят период безоговорочного господства советских спортсменов в зимних видах спорта. В так называемых «ледовых» видах спорта России вообще не было равных: легендарная хоккейная слава, победы фигуристов, конькобежцев, турниры по хоккею с мячом и многое другое. Это была целая эпоха Ирины Родниной, Людмилы Пахомовой и Александра Горшкова, когда на пьедесталы почёта мировых первенств и Олимпиад не ступал конёк спортсмена не нашей школы фигурного катания. Однако в последнее время мы сначала привыкли, а затем и смирились с тем, что победы наших стали скорее индивидуальным подвигом, чем ожидаемым успехом. И причина этого не в оскудении талантами земли русской, а, прежде всего, в сокращении числа активно функционирующих баз, ледовых стадионов, детских спортивных школ и атрофии всей системы отбора детей и подготовки профессиональных спортсменов в целом.

В последнее время ситуация начала заметно меняться. Мы не будем однозначно называть факторы и причины (они общеизвестны), но отметим, что внимание к спорту, как профессиональному, так и массовому, со стороны властных структур значительно возросло. В администрациях краёв, областей и районных центров появились заявки и, соответственно, деньги на реконструкцию существующих и строительство новых объектов, в частности, ледовых Дворцов и стадионов, спортивных площадок и хоккейных коробок, что в конечном итоге и определяет уровень развития спорта и здоровье нации.

Более того, всё явственнее и чаще на страницах прессы и в телевизионных программах звучит тезис о том, что по-настоящему успешный, занимающий определённое положение в обществе и состоявшийся человек не мыслит себя без спорта и вне спорта. Это влечёт за собой кардинальное изменение государственной политики в отношении развития спорта и ставит ряд закономерных задач. В перестроечные годы спад коснулся не только спортивных достижений, - произошло разобщение и научных сил, в упадок пришли и многие заводы, в частности, по производству холодильной техники. Поэтому одной из основных задач стало объединение сил и опыта специалистов - профессионалов, традиционно занимавшихся вопросами проектирования ледовых сооружений, имеющих богатый опыт разработки, оснащения оборудованием и эксплуатации ледовых сооружений и не утративших своих позиций в период «безвременья». С другой стороны - любой «бум», любая масштабная кампания приводит на рынок значительное число случайных подрядчиков и исполнителей, недостаточный профессионализм и опыт которых может стать фактором, дискредитирующим всю отечественную холодильную школу. Ведь не секрет, что спортивно-зрелищные сооружения - объекты дорогостоящие и весьма привлекательные как для иностранных фирм с мировой известностью, так и для отечественных дебютантов, которые никогда не пробовали, но уже «умеют» строить катки. Кроме того, не следует забывать, что ледовые объекты - это не только строительные работы, но и современные технологии намораживания и термостатирования льда, достаточно высокие и регламентированные международными стандартами требования к качеству ледового покрытия.

В связи с этим в 2001 году по инициативе фирм, совместно работающих в области проектирования, строительства и оснащения ледовых сооружений, и при поддержке Комитета по делам молодёжи и спорта при Правительстве РФ был создан Консорциум «Искусственный лёд», Россия, возглавляемый Всероссийским научно-исследовательским холодильным институтом.

Строительство катков и ледовых площадок в России - дело далеко не новое. Первые отечественные исследования по намораживанию льда начаты в 1740 году в связи с постройкой Потёмкинского ледяного дворца в Санкт-Петербурге, а первым катком с использованием искусственного холода принято считать каток площадью 900м2, построенный в 1912 году в Петербургском саду «Аквариум».

Крупнейшие ледовые арены СССР проектировались ведущими научными и проектными институтами, такими, как МНИИП, СОЮЗСПОРТПРОЕКТ, ВНИХИ, ЛТИХП, ГИПРОХОЛОД, ВНИИХолодмаш, ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева и др., и комплектовались, в основном, оборудованием Пензенского, Казанского и Московского завода холодильного машиностроения «Компрессор».

Однако последние полтора десятка лет ослабили и разрознили как научный потенциал институтов, так и значительно отбросили назад производственную базу ведущих машиностроительных заводов.

С другой стороны, за это время на принципиально новый уровень вышли и требования, предъявляемые к ледовой поверхности, её изотермичности, прочности, прозрачности и тенденции к «старению». Сформированное к началу 70-х годов прошлого века направление гляциологии - физика льда - позволило аналитически определить связь основных характеристик льда, существенных при его эксплуатации, с параметрами процессов его намораживания и исходными свойствами воды. Так, например, зачастую причина неудачных попыток получения гладкой устойчивой ледовой поверхности с помощью грамотно (с точки зрения энергетической эффективности) подобранных холодильных машин заключается либо в отсутствии, либо в неправильном проведении процессов водоподготовки. Количество газообразных, твёрдых и жидких примесей в воде допустимо лишь в определённых пределах, т.к. превышение их приводит не только к потере прозрачности льда, но и к снижению однородности и прочности. Содержащиеся в водопроводной воде различные соли, главным образом магниевые и кальциевые, создают между кристаллами намораживаемого льда жидкие мельчайшие включения, а при температуре ниже точки замерзания раствора образуется твёрдый эвтектик или, в определённых условиях, вкрапления соли в виде твёрдой фазы. Это обусловлено тем, что кристаллы имеют тенденцию извергать все примеси. Кроме того, установлено, что количество примесных включений функционально связано со скоростью роста кристалла, т.е. не только с концентрацией, но и с условиями и темпом отвода тепла при льдообразовании. Лёд, содержащий также твердые примеси песка и ила, газообразные включения на границах кристаллов (пузырьки), становится непрозрачным, мутным, теряет требуемые физико-механические характеристики относительно разрушающих напряжений. Исследованиями, проведенными во ВНИХИ П.Ф. Коноплёвым, определены предельные концентрации примесей в воде для получения прозрачного льда в зависимости от температуры замораживания.

Кроме того, современной наукой при изучении распространения тепла в обычном (гексагональном Ih) льду обнаружены эффекты «старения» и дефекты «упаковки», также влияющие на механические свойства льда, в частности, создающие аномалии высокой плотности и снижающие прочность льда.

Может быть, этим аспектам физики льда и не следовало бы уделять столько внимания при разработке инженерных объектов, если бы не значительно возросшие требования к качеству и прочности ледовых покрытий при проведении международных матчей и соревнований, регламентированные соответствующими стандартами.

Современные подходы к проектированию ледовых полей требуют от тех, кто берётся за это дело, решения многих инженерных задач, в частности:

• разработки конструкции  «технологического пирога», обладающего необходимыми прочностными, теплофизическими, эксплуатационными характеристиками, обеспечивающего компенсацию температурных деформаций и исключающего образование ледовой линзы под несущей плитой и трещин на её поверхности;
• разработанная конструкция должна гарантированно обеспечить безаварийную эксплуатацию поля  не менее, чем в течение 20-ти лет;
• применения расчётных математических моделей при разработке схемы и конструкции трубной системы поля, позволяющей обеспечить равномерность теплоотвода при намораживании и термостатировании поверхности льда, при которой разность температур в различных точках ледового поля не превышала бы 0,5°С (регламентируемый стандартом параметр);
• обеспечения высокой энергетической эффективности использования парка холодильных машин с применением энергосберегающих технологий, в т.ч. утилизации теплоты конденсаторов;
• использования наиболее современных материалов и наличия собственных «ноу-хау» при разработке проектных решений и осуществлении стыковок между различными элементами и узлами, как в строительной, так и холодильной части;
• кондиционирования и осушки воздуха в условиях значительно возросших тепловых нагрузок от приборов освещения, информационных табло и другого технологического оборудования.

Предлагаемые решения должны быть направлены на максимально возможное использование ОТЕЧЕСТВЕННОГО научного и производственного потенциала, при этом быть конкурентоспособными по экономическим показателям с зарубежным оборудованием.

С учётом всего комплекса поставленных проблем и была создана открытая структура - Консорциум «Искусственный лёд», Россия, обеспечивающий полное инженерное и технологическое обеспечение объектов, в котором каждый участник выполняет определённую функцию и имеет соответствующие лицензии:

• ГУ ВНИХИ - головной институт по применению промышленного холода в России - является центром научно-технических исследований, разработки и внедрения новых технологий и конструктивных решений, сертификации оборудования и экспертизы;
• ООО «ГП Холодильно-инженерный центр», научно-техническая фирма, осуществляющая комплексное проектирование систем хладоснабжения промышленных и спортивно-зрелищных сооружений. Центр располагает группой проектировщиков, работающих с применением специальных компьютерных программ, современной техникой и базой данных инженерных решений. Фирма осуществляет координирующую функцию между заказчиком и остальными исполнителями, ведёт авторский надзор за монтажом и наладкой, владеет современными технологиями конструирования и строительства ледовых полей. Предприятием разработана проектная документация систем хладоснабжения и кондиционирования более чем для 40 реконструируемых и вновь построенных объектов России, среди которых Дворец спорта и Малая спортивная арена ОК «Лужники», Дворец спорта «Сокольники», ледовый стадион «Зоркий» в г. Красногорске, Дворцы спорта в г.г. Нижнекамске, Иркутске, Оренбурге, Сарове, Норильске, Белгороде, Твери, Казани и др. Серия крытых тренировочных катков из быстро возводимых конструкций для Москвы, включая каток “Умка”, известный по детским хоккейным турнирам, также построены по проектной документации «ГП Холодильно-инженерный центр»;
• НПФ «Химхолодсервис» - научно-производственная фирма по разработке, изготовлению, монтажу и сервисному обслуживанию современного отечественного холодильного оборудования, имеющая свою производственную базу. Предприятие имеет в своём составе конструкторское подразделение, осуществляющее разработку теплообменного оборудования, отдельных узлов холодильных машин, систем автоматики и управления. Надёжность и относительно невысокая стоимость разработанной винтовой автоматизированной машины МВТ-420-2-3, выполненной на базе компрессора немецкой фирмы AERZEN , позволили успешно использовать её на ледовых объектах. В частности, оборудование НПФ «Химхолодсервис» установлено на ледовом стадионе «Зоркий», получившем высокую оценку Заказчика, Дворце спорта «Сокольники» и принято к установке на катке по ул. Профсоюзной в Москве.
• «Русьэнергомонтаж» - Санкт-Петербургская фирма, осуществляющая монтаж и наладку холодильного и вспомогательного оборудования. Имеет опыт работы по монтажу охлаждающих технологических плит искусственных ледовых полей с применением полимерных труб.
• Строительная компания «СК-Рест» - специализируется на строительстве спортивных объектов, гостиниц и других сооружений. Располагает современной производственной базой, квалифицированными кадрами и уникальным строительным оборудованием, закупленным в Швеции, и позволяющим выполнять широкозахватную бесшовную заливку охлаждаемых технологических плит искусственных катков из морозоустойчивых высокопрочных марок бетона. «СК - Рест» владеет технологией укладки в конструкцию «технологического пирога» как стальных, так и полимерных труб системы хладоснабжения. В последние годы компания выполнила строительство искусственных ледовых полей для Учебно-тренировочной базы «Динамо» в г. Новогорск, МСА ОК «Лужники», Дворца спорта ОК «Лужники», в качестве Ген. подрядчика ведёт работы по реконструкции спортивного комплекса Дворца спорта «Сокольники»;
• «Спорт менеджмент групп» - фирма, специализирующаяся на поставке, монтаже и сервисном обслуживании спортивно-технологического оборудования, комплектов хоккейных бортов, световых табло и др. «Спорт менеджмент групп» является единственным официальным дилером на поставку в Россию льдозаливочных машин «OLIMPIA» (Канада), Zamboni (Канада), EIS ВАR (Германия).

Консорциум ориентирован на выполнение всей цепочки работ по строительству объекта «под ключ». Однако в ряде работ, когда Заказчик обращается на промежуточном этапе, Консорциум может подключаться и к выполнению отдельных стадий разработки документации, строительства или оснащения инженерных систем холодильным и технологическим оборудованием. Постоянным партнёром, выполняющим функцию Главного проектировщика и архитектурно-строительную часть проектов наиболее крупных и значительных ледовых Дворцов и стадионов, выступает ГУП МНИИП «Моспроект-4», являющийся в настоящее время законодателем современных направлений в проектировании спортивных сооружений. По ряду объектов Ген. проектировщиками выступали такие институты, как СПОРТПРОЕКТ и ЦПИИПромзданий, также зарекомендовавшие себя как высокопрофессиональные организации с большим арсеналом наработок и проектных решений.

Мы не случайно в данной статье называем так подробно предприятия и учреждения, имеющие на самом деле ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ опыт работы над созданием ледовых объектов, так как при кажущейся простоте строительство даже небольших тренировочных катков, как показала практика, таит в себе столько подводных камней, что для неспециализированной организации преодоление их может оказаться непосильным.

Отдельные слова должны быть сказаны о Московском заводе «Компрессор», долгие годы бывшем практически монополистом на отечественном пространстве в выпуске винтовых холодильных машин большой холодопроизводительности и поставлявшем в 90-е годы оборудование для всей первой серии катков в Москве из быстровозводимых конструкций. Последующая эксплуатация этих катков показала, что они нуждаются в современном и надёжном холодильном оборудовании, что подтолкнуло руководство завода «Компрессор» на создание нового поколения отечественных чиллеров. По нашему мнению, по завершению работы над ними эта новая серия будет весьма востребована для оснащения ледовых объектов. Дело в том, что далеко не все коммерческие, хозяйственные и административные структуры располагают достаточным финансированием для строительства спортивных объектов на базе техники, поставляемой известными зарубежными фирмами, далеко не все планируют возведение многофункциональных Дворцов спорта. Поэтому  Консорциум приступил к разработке проекта типового тренировочного катка для массового применения на базе отечественных чиллеров нового поколения.

В перспективе Консорциум предполагает также создание централизованной сервисной службы по гарантийному обслуживанию холодильного оборудования.

Среди представленных на российском рынке услуг иностранных компаний, поставляющих качественное холодильное оборудование и владеющих вопросами проектирования и строительства искусственных ледовых сооружений, следует отметить в первую очередь Санкт-Петербургское представительство фирмы YORK Refrigeration, работающее с рядом петербургских компаний.

Основные требования к выбору холодильных машин. Выбор холодильных машин для ледовых сооружений является одним из ключевых моментов, определяющих работоспособность объекта, стабильность эксплуатации и энергетическую эффективность в целом. Основными критериями для выбора холодильных машин должны служить, по нашему мнению, их надёжность, высокий ресурс, удобство эксплуатации, высокая энергетическая эффективность, разумная цена машины и величина эксплуатационных издержек. Особое внимание при использовании воздушных конденсаторов должно быть уделено снижению шума, уровень которого ограничен действующим стандартом. При комплектации машин водяными конденсаторами должны быть решены вопросы водоподготовки. Машины должны комплектоваться испарителями с коррозионно и эрозионно-стойкими к воздействию хладоносителей поверхностями.

Холодильная установка должна работать в автоматическом режиме в широком диапазоне давлений конденсации и кипения, температур хладоносителя, величины тока в электродвигателе. Работа воздушных конденсаторов, насосных групп и маслоохладителей должна быть автоматизирована, силовые щиты снабжены системой плавного пуска электродвигателей. Установка должна быть снабжена системой диспетчеризации на базе современного программного обеспечения и микропроцессоров. И, наконец, практически обязательным является требование обеспечения утилизации теплоты конденсации для обогрева грунта под технологической плитой, помещений и других технологических целей.

Разработчикам ледовых полей необходимо чётко представлять себе, что в Европе действует большое количество стандартов, регламентирующих требования к качеству льда, оборудованию, применяемым хладагентам. Стандартом DIN 18036 введены понятия стандартной площадки с ледовым покрытием, стандартной дорожки для скоростного бега на коньках, дифференцирующие требования по качеству льда для соответствующих видов спорта (хоккей с шайбой, фигурное катание, конькобежный спорт и др.). Различное исполнение ледовых сооружений в зависимости от размеров поля, сезонности эксплуатации, комфортабельности требует соответствующего значения холодопроизводительности оборудования, которая может достигать 2500 кВт.

Серьёзные опасения с позиций экологии, промышленной безопасности вызывает вопрос применения тех или иных хладагентов в холодильных установках для ледовых арен. Основное число катков в настоящее время работает с использованием хладагента R22, применение которого ограничено 2030 годом. Переход на другие, озонобезопасные агенты требует существенной дополнительной проработки. Применение аммиака для непосредственного охлаждения поля запрещено отечественными Правилами техники безопасности (ПТБ). Аммиачные установки могут использоваться исключительно для охлаждения промежуточного хладоносителя, при этом холодильная машина должна располагаться в отдельно стоящем здании или на открытой площадке, работать по разрешённой ПТБ схеме и иметь заправку не более 500 кг.

Таким образом, подытоживая сказанное, ещё раз подчеркнём, что проектирование и строительство ледовых сооружений - это сложнейшая специфическая инженерная задача, требующая от исполнителей знания всего комплекса связанных с ней проблем, современных технологий, правил, стандартов и должна решаться, безусловно, специалистами, имеющими реальный «послужной список» возведённых и успешно работающих объектов.