Климат Дворца Советов | ТМ 1940-11

Текст описывает, как для Дворца Советов разрабатывали систему «искусственного климата», способную защищать отделку здания от агрессивного городского воздуха и одновременно обеспечивать комфорт десяткам тысяч посетителей. Автор объясняет, почему обычная вентиляция не подходит для гигантского зала на 22 000 мест, и как учёные моделировали движение воздуха, подбирали оптимальные параметры температуры, влажности и скорости потока. Подробно раскрывается работа кондиционеров: многоступенчатая очистка, увлажнение или осушка, подогрев или охлаждение, ароматизация и подача воздуха через кресла зрителей. Система автоматического контроля поддерживает стабильный микроклимат, предотвращая духоту, перегрев и накопление углекислоты. Материал показывает масштаб инженерной задачи и научный подход к созданию комфортной среды в крупнейшем общественном здании страны.

---

Инж. Н. ЕРМОЛАЕВ, Рисунки Н. ПРЕОБРАЖЕНСКОГО

В больших городах и промышленных центрах воздух засорён пылью, дымом, газами и парами, являющимися в большинстве случаев отходами промышленности.

Даже ничтожное количество паров серной кислоты и других химических веществ, содержащихся в воздухе, вредно отражается на строительных материалах. Мрамор, находящийся в таком воздухе, постепенно изменяет свой цвет: сначала зеленеет, а затем чернеет. Известняк разрыхляется и превращается со временем в гипс. Под воздействием атмосферного воздуха строительные материалы постепенно, с годами, разрушаются, или, как говорят, выветриваются. Такому же воздействию подвергаются в большей или меньшей степени металлы, картины, ткани, дерево и т. п. Само собой понятно, что чем больше содержится вредных примесей в воздухе, тем скорее происходит процесс «старения». Это обстоятельство принимают во внимание строители Дворца Советов. Грандиозность самого сооружения, его историческая, архитектурная и художественная ценность предъявляет особые требования к условиям эксплуатации здания. Помещения будут украшены бронзой, мрамором, фресками, мозаикой, живописью, отделаны дорогими тканями, редчайшими породами дерева. Нужно обеспечить долговременную сохранность этого богатого убранства Дворца и в то же время создать наибольший комфорт для людей, которые будут в нем находиться.

Одним из условий лучшей сохранности предметов является отсутствие смены воздуха. Однако помещение без вентиляции непригодно для пребывания в нем людей.

Известно, что при дыхании в лёгких человека происходит газообмен: кровь, приходя в соприкосновение с воздухом, поглощает из него кислород и выделяет углекислый газ. Количество свежего воздуха, необходимое для нормальной жизнедеятельности человека, зависит от работы, которую он выполняет. В спокойном состоянии человек вдыхает в минуту от 5 до 6 литров воздуха, а при большой физической работе это количество воздуха может дойти до 20 литров. Следовательно, в сутки человек пропускает через свои лёгкие в среднем около 16 килограммов воздуха, то есть почти в пять раз больше по весу, чем он потребляет твёрдой и жидкой пищи.

Значит, все помещения Дворца Советов должны в изобилии снабжаться свежим воздухом. Однако, прежде чем воздух попадёт внутрь здания, его надо очистить от вредных примесей. Но и этого ещё мало: необходимо придать воздуху соответствующую температуру и влажность.

Самочувствие человека во многом зависит от температуры, влажности и скорости воздуха, перемещающегося около него. Известно, что сухой и тёплый воздух кажется холоднее, чем более холодный, но влажный воздух. Именно поэтому с таким трудом переносятся тёплые душные ночи, когда относительная влажность воздуха выше, чем днём, хотя температура ночью значительно ниже, чем в дневные часы.

Температура и влажность воздуха в помещениях Дворца Советов должны быть отрегулированы таким образом, чтобы его посетители находили приятной окружающую их атмосферу.

Всякий жизненный процесс сопровождается выделением того или иного количества тепла. Накопление этого тепла в организме сопровождается нагреванием тела и повышением его температуры. В свою очередь, потеря тепла в количестве, превышающем выделение его в организме, ведёт к переохлаждению последнего. Самочувствие человека снижается как от перегрева, так и от переохлаждения тела. Для поддержания постоянной температуры нашего тела необходим свободный отвод тепла в окружающий воздух, или, как говорят техники, нужно сохранить тепловое равновесие, при котором количество выделившегося тепла равно отведённому.

В зависимости от производимой работы человек выделяет в окружающую среду от 90 до 200 больших калорий тепла в час. За сутки человек выделяет столько тепла, что с его помощью можно было бы расплавить 20 килограммов льда. Кроме того, в процессе дыхания человек выделяет в атмосферу за сутки 20 литров углекислоты и 40 граммов водяных паров.

Таким образом, человек сам является источником загрязнения воздуха, выделяя углекислоту, влагу и другие продукты органического происхождения.

В задачу современной вентиляции входит не простое проветривание помещений, а создание такой комбинации температуры, влажности, движения воздуха, содержание в нем углекислоты и других газов, чтобы человек на протяжении многих часов пребывания в помещении не страдал от духоты и чувствовал себя отлично.

Как часто ещё люди уходят из театра усталыми, разбитыми, с головной болью только в результате недостаточной вентиляции зрительного зала!

Ничего подобного не должно быть во Дворце Советов. Посетитель Дворца должен оставаться бодрым все часы пребывания в нем, оставлять Дворец, чувствуя себя отдохнувшим.

Все эти задачи решаются созданием в помещениях Дворца Советов «искусственного климата».

Одной из наиболее интересных проблем в этой области является вентиляция Большого зала Дворца Советов. Этот зал, рассчитанный почти на 22 тыс. мест, имеет объем около одного миллиона кубических метров. Круглый зал перекрыт куполом, наиболее высокая точка которого отстоит от пола на 100 метров. Среднюю часть зала занимает партер, а дальше кольцами располагаются места амфитеатра.

Для проветривания зала такого большого объёма ни одна из существующих схем вентиляции не оказалась пригодной. Обычные методы вентиляции зрительных залов «сверху вниз» или «снизу вверх», широко практикуемые у нас и за границей не могут создать надлежащего «климата» во всех местах Большого зала.

Строители Дворца Советов обратились за помощью к учёным. В институте имени Обуха оборудована специальная опытная камера, в которой создаются различные режимы воздушной среды. В камере стоят кресла, в которых располагаются люди. Сотрудники института с помощью ряда приборов контролируют самочувствие людей при различной температуре и влажности воздуха. В результате этой экспериментальной работы, проводимой под руководством проф. А. А. Летавет, должны быть выяснены условия, при которых зрители Большого зала будут чувствовать себя лучше всего. Исследования ещё не закончены, но уже можно считать установленным, что наиболее подходящей является температура воздуха в 20—21° и влажность, равная 50%. Скорость движения воздуха около лица человека должна составлять от 0,1 до 0,2 метра в секунду.

Однако одних лабораторных наблюдений над изолированными креслами ещё недостаточно, чтобы судить об истинной картине движения воздуха в помещении большого объёма. Амфитеатр Большого зала Дворца имеет значительный подъем. Достаточно указать, что последний его ряд возвышается над партером на 24 метра. Возникло опасение, что насыщенный углекислотой воздух из нижних рядов пойдёт не прямо вверх, а будет перемещаться наклонно по амфитеатру. Тогда верхние ряды амфитеатра получат меньше кислорода, чем нижние.

Чтобы поручить ответ на этот вопрос, исследователи построили модель Большого зала. Здесь в уменьшенном виде воспроизводятся токи воздуха, которые будут возникать в зале. Эта интересная работа проводится в Академии наук СССР проф. А. С. Эйгенсоном под руководством акад. М. И. Кирпичёва.

Опыты показали, что токи воздуха располагаются над рядами амфитеатра параллельными слоями. Воздух, идущий от нижележащих кресел, отжимается при этом кверху. Таким образом, в каждом месте амфитеатра, как и в партере будет достаточный приток свежего воздуха.

Во время различных съездов в Большом зале будет находиться около 22 тыс. человек. Это количество людей в общей сумме будет выделять в час около 2 млн. калорий тепла. Если бы представлялось возможным уловить всё это тепло и обратить его на получение пара для работы турбины, то мы получили бы около 300 киловатт электроэнергии. Выделение влаги в результате дыхания составит около 800 куб. метров в час. Если бы эта влага собиралась на полу Большого зала, то за три часа она покрыла бы пол слоем в 1,5 миллиметра. Количество выделяемой при дыхании углекислоты достигнет 440 куб. метров в час. И тепло, и влагу, и углекислоту нужно удалить из зала. Если этого не сделать, то уже через два с половиной часа температура в зале повысится на 15°. К тому же времени будет полностью использован весь запас воздуха этого громадного помещения.

Большой зал и другие помещения Дворца Советов оборудуются мощной вентиляцией. Свежий воздух для проветривания здания будет забираться на высоте 62 метров над уровнем Дворцовой площади. Он будет засасываться внутрь через особые отверстия в стенах здания. Эти отверстия декорируются решётками, являющимися деталью архитектурного оформления Дворца Советов. Затем, воздух по шахтам большого сечения подаётся на «фабрику искусственного климата». Она расположена вокруг сценического трюма и состоит из четырёх воздухоприготовительных камер, в которых установлено восемнадцать специальных агрегатов-кондиционеров.

Наружный воздух, пройдя очистку в кондиционерах, по специальным воздухопроводам нагнетается в большое пространство под амфитеатром. Отсюда по сложной сети каналов он подаётся в Большой зал. Отработанный воздух отводится в вытяжную шахту через отверстия в куполе.

Вступив в кондиционер, воздух проходит сначала первую стадию обработки: он очищается от механических примесей. Пройдя через фильтры, воздух освобождается от пыли. Если дело происходит зимой, он подогревается предварительно с помощью паровых калориферов.

После этого воздух попадает в оросительную камеру. Здесь установлено несколько рядов сопел, которые разбрызгивают воду. На 1 килограмм проходящего воздуха расходуется 1 литр воды. Распылённая соплами вода образует густую водяную завесу — туман. Проходя через неё, воздух промывается и насыщается влагой.

Из оросительной камеры кондиционера воздух поступает в сепаратор. Здесь остаются крупные и мелкие частицы воды, механически захваченные воздухом. Далее следует вторая ступень подогрева. Воздух подогревается до температуры, с которой он должен подаваться в помещение. Ему может быть придан, если желательно, приятный запах. Для этого в воздухе распыляется известное количество какой-либо ароматической эссенции.

Летом картина будет несколько иная. Атмосферный воздух в это время отличается высокой температурой и повышенной влажностью. Поэтому его не нужно подогревать и насыщать дополнительно влагой. Наоборот, он нуждается в охлаждении и некоторой подсушке. В оросительной камере кондиционера этот воздух промывается охлаждённой водой. В результате он отдаёт часть своего тепла воде, выделяя одновременно при охлаждении и избыток влаги.

Схема «фабрики искусственного климата». Наружный воздух подогревается и фильтруется, затем промывается в оросительной камере. Далее следует вторая ступень подогрева, где воздух получает температуру, с которой он должен подаваться в помещение. Ему может быть придан запах. Для этого воздух «парфюмеризируется», то есть в нем распыляется некоторое количество какой-либо ароматического вещества.

Очищенный от пыли и других примесей, увлажнённый или осушённый, подогретый или охлаждённый до необходимой температуры и получивший приятный запах воздух засасывается вентилятором и, пройдя звукоглушитель, по специальным воздухопроводам нагнетается в большое пространство под амфитеатром. Отсюда по сложной сети каналов он подаётся в Большой зал. Каналы проходят в спинках кресел, в которых устроены отверстия, закрытые решётками.

Каналы, по которым свежий, очищенный воздух поступает в Большой зал, устроены в спинках кресел.

Каждый зритель имеет перед собой решётку, через которую ему подаётся воздух. Зритель может по своему усмотрению регулировать количество подаваемого воздуха, передвигая ручку особого клапана. Воздух выходит из кресла под углом в 51° к вертикали и обвевает лицо зрителя слабым ветерком.

Перед каждым зрителем расположена решётка с клапаном, с помощью которого можно регулировать количество подаваемого воздуха.

Затем воздух косыми потоками подымается кверху и через отверстия в куполе отводится в вытяжную шахту.

В течение часа в Большой зал будет подаваться 1 млн. куб. метров свежего воздуха. Таким образом, воздух в зале за этот промежуток времени будет полностью обновлён.

Подобным же образом оборудуется вентиляция и других помещений Дворца Советов.

Специальные автоматические аппараты будут следить за температурой и влажностью воздуха в различных помещениях Дворца Советов. Провода свяжут эти приборы с механизмами, установленными у кондиционеров. Если температура или влажность воздуха отклонятся от заданной величины, немедленно включится сервомотор, который откроет или, наоборот, задвинет соответствующий клапан кондиционера.

Вторые провода пойдут к циферблатам на щите диспетчера. Последний получит возможность контролировать и изменять «климат» во всех помещениях Дворца.

Управление всеми вентиляционными установками сосредотачивается в одном месте. Пуск или остановка того или иного агрегата будет осуществляться простым нажни кнопки на пульте диспетчера.

Искусственный климат, который будет поддерживаться в помещениях Дворца Советов, создаст условия полного комфорта для людей и сохранит на века богатую художественную отделку здания.