Одним из самых сложных инженерных сооружений Зимних Олимпийских игр 2014 года является санно-бобслейная трасса (СБТ). Трасса расположена Красно-Поля нянском поселковом округе в поселке Эсто-Садок, в непосредственной близости от ГЛК Альпика-сервис. Место размещения трассы сейсмически опасное. В России опыта строительства санно-бобслейсных трасс мирового уровня не было, поэтому для ее проектирования были привлечены лучшие специалисты мира.
Проект профиля трассы был разработан Удо Гюргелем, который является проектировщиком всех самых известных трасс мира. Первоначальный проект был существенно доработан по вопросам безопасности, как в плане конфигурации трассы (изменения критериев кривых), так и в вопросе холодоснабжения. Первоначальный проект был адаптирован ООО «ГЕА ГрассоРефрижерейнш» к российским требованиям по требованиям безопасности к холодильной аммиачной станции и системам трубопроводов.
Во всем мире только до сочинской было всего 16 санно-бобслейных трасс, пригодных для проведения соревнований международного уровня, и только 14 из них признаны полностью соответствующими стандартам международной федерации бобслея. На всех лучших трассах мира в качестве холодильного агента в бетонном желобе используется аммиак, являющийся самым эффективным хладагентом из всех имеющихся. Другие хладагенты не оптимально обеспечивают необходимый
температурный уровень и равномерность кипения в трубах по всему периметру трассы, создавая, таким образом, сложности в поддержании рабочего режима холодильной установки во время соревнований. Это одна из причин низкой востребованности имеющейся сейчас в России санно-бобслейной трассы в Парамонова. Исходя из этих причин, а также понимая значимость объекта как мирового значения, аммиак как хладагент был утвержден соответствующим постановлением Правительства Российской Федерации, что дало возможность получить в нашей стране новую санно-бобслейную трассу международного уровня для проведения крупнейших соревнований, таких как Олимпийские игры, чемпионаты мира и Европы.
Это решение является исключительно важным фактом, даже прецедентом, так как зачастую нельзя принимать энергоэффективные и профессиональные решения в области промышленного холода из-за отсутствия разрешений на использование аммиака. Отдельно стоит отметить тот факт, что во многих странах мира уже давно аммиачные холодильные установки и тепловые насосы используются для кондиционирования воздуха в крупных деловых и торговых центрах, а также стадионах, в университетах, для строительства холодильных систем конькобежных центров и хоккейных дворцов, что дает возможность повысить энергоэффективность и уйти от использования фреонов.
Мало кто знает, что на территории бывшего СССР в период с 1982 по 1987 г.г. была построена санно-бобслейная трасса на аммиаке в латвийском Сигулде, которая и по сей день является одной из лучших в мире и не имеет нареканий в плане безопасности холодильной установки. После распада СССР трасса в латвийском Сигулде для россиян стала такой же зарубежной, поэтому многие сегодня не вспоминают о ней, когда речь заходит о безопасности на аммиачном объекте для спортивно-массовых мероприятий.
Созданная в Сочи санно-бобслейная трасса является на сегодня самой протяженной аммиачной холодильной установкой и России , и, наверное, самой аммиакоемкой. Учитывая, что соревнования будут смотреть до 11 тысяч человек, то совершенно очевидно, что обеспечение безопасности объекта и зрителей являются чрезвычайно важными.
Существующие ПБ 09-5 95-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных уста новок» фактически запрещают проектирование санно-бобслейных трасс с испол ьзованием аммиака в качестве хладагента, что потребовало разработки допол нительных мер безопасности и утверждения Специальных Технических Условий (СТУ), согласованных директором департамента регулирования градостроительной деятельности Минрегиона России 19.08.2010 и утвержденных вице през идентом «Государственной корпорации по строительству олимпийских объектов и развитию города Сочи как горноклиматического курорта» 23.08.2010.
Холодильная установка санно-бобслейной трассы и меет следующие параметры:
- номинальная холодопроизводительность 4200 кВт при температуре кипения
(испарения) аммиака - минус 15°С и температуре конденсации аммиака +30 °С;
- масса заправляемого хладагента (аммиак) 72000 кг;
- общая длина труб магистральных трубопроводов около 6000 метров;
Система холодоснабжения создана на базе централизованной аммиачной холодильной установки с непосредственным кипением хладагента в испарителях , смонтированных вдоль санно-бобслейной трассы.Общее количество испарителей - 82 шт. Для обслуживания всех испарителей трека предусмотрены вентильные станции в количестве 51 шт., расположенные вдоль трека в, так называемой, U балке. В состав каждой вентильной станции входят ручная, регулирующая и авто-матическая арматура. Для контроля за температурой льда, в каждый конструктивный сегмент трека встроен датчик температуры. Эти датчики регистрируют температуру льда данного сегмента, а также автоматически управляют электромагнитным вентилем на подаче жидкого аммиака в испарители. Подача жидкого аммиака в испарители осуществляется насосами.
Согласно СТУ магистральные аммиачные трубопроводы от здания холодильной станции до трассы проложены в подземном канале размерами 1.8м х 0.8м (h) протяженностью при мерно 200 м. Магистральные трубопроводы, проходящие в канале, разделены отсекающей быстродействующей арматурой на 2 участка. Кроме того, канал оснащен системой контроля загазованности и оповещения об аварийных утечках аммиака СКВА-01 на случай аварийной разгерметизации аммиачных трубопроводов.
Трубопроводы, питающие испарители, прокладываются в желобе под санно-бобслейной трассой в U балке.
Требуемую холодопроизводительность обеспечивают четыре аммиачных винтовых компрессорных агрегата производства GEAGгasso, Германия. Три компрессорных агрегата имеют холодопроизводительность 1180 кВт, один компрессорный агрегат имеет холодопроизводительность 495 кВт при температуру кипения - 15°C.
Для конденсации аммиака установлены два испарительных конденсатора ВАС общей тепловой нагрузкой 5100 кВт. Для охлаждения испарительных конденсаторов и маслоохладителей компрессорных агрегатов предусматривается система оборотного водоснабжения с использованием специальной обработки воды.
Согласно ПБ 09-595-03 (приложение 1) аммиачная холодильная установка классифицируется следующим образом:
- принципиальная схема холодоснабжения - непосредственное охлаждение;
- схема 1.1;
- размещение холодильного оборудования - вариант 3.
Циркуляционные ресиверы заполнены жидким аммиаком в количестве, достато чном для поддержания рабочего уровня и для подачи жидкости в установленные в желобе санно-бобслейной трассы испарители. От ресиверов жидкий аммиак с температурой 15°C с помощью циркуляционных насосов подается в испарители, где часть его испаряется, поглощая теплоту от бетонного основания, тем самым, охлаждая бетонное основание и намораживая лед.
В летнее время аммиак, находящийся в холодильной системе, сливается в циркуляционные ресиверы. Емкость циркуляционных ресиверов рассчитана на прием аммиака, находящегося во всей системе ( 100%), при этом коэффициент заполнения циркуляционных ресиверов - 0,6 (согласно требованиям СТУ).
Аммиачная холодильная установка располагается в отдельно-стоящем здании, расположенном в нижней части СБТ, на расстоянии примерно 140м. Машинное отделение имеет легкосбрасываемые конструкции в соответствии с требованиями СНиП 31-03-2001.
Основная опасность при эксплуатации аммиачной холодильной установки - риск неконтролируемого истечения аммиака в результате разгерметизации оборудования, сведен к минимуму системой КИП и А и соблюдением соответствующих нормативных документов при эксплуатации установки.
Все оборудование холодильной установки разбито на блоки, которые в определенное время могут быть отключены от технологической системы. Все технологические блоки, входящие в аммиачную холодильную установку, имеют относительный энергетический потенциал Qв< 27 (III категория взрывоопасности).
На СБТ предусмотрен комплекс технических решений и мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций. Кроме требований, обязательных в соответствии ПБ 09-595-03, при проектировании и строительстве реализованы следующие дополнительные мероприятия:
- учитывая сейсмичность района размещения СБТ, трубопроводы крепятся на скользящих опорах;
- в местах прохождения трубопроводов через строительные конструкции трубопроводы прокладываются в гильзах, внутренний диаметр которых на 10 - 20 мм больше внешнего диаметра трубопровода (с учетом теплоизоляции). Зазор между трубопроводом и гильзой с обоих концов заполняется несгораемым материалом, допускающим перемещение трубопровода вдоль продольной оси;
- трубопроводы до монтажа испытываются на растяжение, статику давлением 30 кг/см2.
Помещение машинного отделения оборудовано дренчерной системой автоматического пожаротушенияи локализации аммиака производительностью 1.7 л/сек/м2.
При строительстве СБТ были приняты особые технические решения по контролю аммиака и локализации аварийных ситуаций. Система контроля аммиака построена на газоаналитической системе СКВА-01 (ООО НПФ "ИНКРАМ").
Объектами контроля состояния воздушной среды являются:
1) Аммиачная холодильная станция, включающая в себя:
- машинное отделение;
- открытая площадка;
- конденсаторное отделение;
- открытая площадка под дренажный ресивер;
- пункт приема аммиака;
- канал для магистральных аммиачных трубопроводов между машинным отделением и треком;
2) Трек, включающий в себя:
- вентильные станции трека;
- перемычки между треками;
- подземная емкость (200 м3) для слива аммиачной воды, образующейся при локализации утечки аммиака дренчерной системой.
В добавление к стандартным функциям газоаналитической системы СКВА-01 согласно ПБ 09-595-03 на СБТ введены дополнительные уровни защиты:
Машинное отделение:
- при достижении концентрации паров аммиака 60 мг/м3 производится включение скруббера (аппарат, предназначенный для снижения концентрации аммиака в воздухе путем растворения его в воде)
- при достижении концентрации паров аммиака 60 мг/м3 производится формирование сигнала на включение аварийной вентиляции в машинном отделении с задержкой относительно включения скруббера производства GEA Wiegand, Германия . Время задержки устанавливается в соответствии с временем выхода скруббера на режим.
- при достижении концентрации паров аммиака 500 мг/мЗ производится включение системы распыления воды в машинном отделении.
Наружная установка:
- при достижении концентрации паров аммиака 500 мг/мЗ включение насосов дренчерной системы на площадке.
Подземная емкость для слива аммиачной воды:
- при достижении концентрации паров аммиака 40% НКПР включение звуковой сигнализации в помещении управления и операторской;
Канал для магистральных аммиачных трубопроводов между машинным отделением и треком:
- при достижении концентрации паров аммиака 20 мг/мЗ включение общеобменной вентиляции в канале магистральных аммиачных трубопроводов между машинным отделением и треком;
- при достижении концентрации паров аммиака 60 мг/мЗ включение скруббера и аварийной вентиляции в канале аммиачных трубопроводов между машинным отделением и треком машинном отделении с задержкой относительно включения
скруббера;
- при достижении концентрации паров аммиака 500 мг/мЗ отключение аммиачной холодильной установки;
- при достижении концентрации паров аммиака 500 мг/мЗ закрытие автоматических отсечных вентилей на магистральных трубопроводах (на выходе из машинного отделения в начале подземного канала , а также на выходе из канала);
- при достижении концентрации паров аммиака 500 мг/мЗ включение автоматической запорной арматуры системы дренажных трубопроводов для слива аммиачной воды из машинного отделения и канала.
Вентильные станции трека:
- при достижении концентрации паров аммиака 10 мг/мЗ управляющие сигналы не вырабатываются.
- при достижении концентрации паров аммиака 20 мг/мЗ на одном датчике управляющие сигналы не вырабатываются.
- при достижении концентрации паров аммиака 60 мг/мЗ на одном датчике вырабатывается сигнал на закрытие соленойдного вентиля на трубопроводе подачи жидкого аммиака в испарительные системы.
- при достижении концентрации паров аммиака 60 мг/мЗ на 2-х и более датчиках закрытие соленоидных вентилей на трубопроводе подаче жидкого аммиака в испарительные системы,
- при достижении концентрации паров аммиака 60 мг/мЗ на 2-х и более датчиках включение секций системы душирования (всех секций, где сработали датчики, включая и две соседние секции), на закрытие отсечных вентилей на магистральных трубопроводах.
Для приема аммиачной воды, образующейся при локализации утечки аммиака предусмотрена система ливневой канализации с автоматическим перераспределением потоков из ливневой канализации в емкость для приема аммиачной воды объемом 200 м3.
На случай катастрофического разлива аммиака предусмотрен контроль аммиака по периметру санно-бобслейной трассы, контроль метеопараметров, автоматическое ранжирование аварийных ситуаций и включение оповещения в полном соответствии с требованиями на системы АСКАВ.
Мы надеемся, что опыт создания таких сложных систем, как аммиачная холодильная установка на СБТ, будет использован при проектировании и строительстве других социально-культурных и спортивных объектов, снимет неоправданные запреты на использование современного аммиачного холодильного оборудования и обеспечит реальное повышение энергоэффективности зданий и сооружений в России.
