Система электрообогрева смотровой площадки в конструкции Живописного моста

Есть такие объекты, которые у всех на слуху и знакомы почти всем. Многие здания и сооружения Москвы давно уже стали достопримечательностями мирового масштаба.

Попадая в столицу России, большинство непременно оказывается в центре города, прогуливаясь по Красной площади и любуясь московскими красотами. Однако, гуляя по Москве, мало кто знает, что своим великолепным видом в зимний период эти здания и сооружения обязаны, в том числе, и специалистам инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж», входящей в группу компаний «ССТ».

Наши системы промышленного антиобледенения установлены и спасают от наледи сотни зданий в Москве и тысячи – по всей России. Кровли таких зданий, как Исторический музей на Красной площади, московский Манеж и Гостиный двор, здание мэрии Москвы на Тверской улице, здание Центробанка на Неглинной и многие другие надежно защищены от наледи системами «Теплоскат». Этот список отныне пополнился еще одним весьма достопримечательным объектом – это Живописный мост в Серебряном Бору, одно из уникальнейших и грандиозных московских сооружений 21 века (рис.1).

Автомобильный Живописный мост расположен в Северо-Западном административном округе города Москвы в районе Хорошево-Мневники и перекинут через главную водную артерию города Москва реку. Живописный мост соединил Крылатскую улицу, Серебряный Бор и проспект Маршала Жукова. Уникальность моста в том, что он располагается вдоль реки, а не поперек. Его центральный пролет длиной 409,5 метра не имеет опор в реке, а подвешен на 72 вантах к металлической арке, установленной перпендикулярно магистрали на неподвижные опоры, смонтированные в воде. Высота арочного пилона составляет 105 метров над уровнем реки, а пролет арки – 138 метров. Таким образом удалось осуществить строительство, не затронув берег охраняемой территории.

Живописный мост имеет оригинальную вантовую конструкцию с элегантной аркой из трубчатых элементов и уникальной подвесной смотровой площадкой. Особенностью данного моста является его конструкция – несущий пилон выполнен в виде арочной конструкции с веерным расположением вант. Пилон перекинут с одного берега реки на другой, а сам мост пересекает реку под острым углом. Длина мостового перехода — 1460 метров, ширина — 37 метров, длина основного пролёта 409,5 метров, высота арки пилона— 105 метров, число вант — 72. От проезжей части моста до поверхности воды — 30 метров.

Отдельный интерес представляет концепция подвеса и опор пролетного строения. Оригинальная веерная, самоуравновешивающаяся система вант позволила не закреплять жестко пролетное строение в продольном направлении, как это делается в классических вантовых мостах, когда у моста существует возможность раскачиваться как качели. Дополнительно для исключения неконтролируемых колебаний в Германии были разработаны и изготовлены два гигантских масляных амортизатора, которые установлены под опорами моста.

Несущие конструкции— пилон и ванты— окрашены в насыщенный красный цвет. Ванты представляют собой пучок из высокопрочных канатов (в зависимости от усилия в ванте, их количество составляет от 27 до 49 штук), заключенных в оболочку и имеющих внешний диаметр 130—300 мм и переменную длину от 40 до 196 метров. В узлах вант установлены амортизаторы для гашения ветровых вибраций.

В верхней части арки находится помещение оригинальной эллипсоидной формы, внутри которого изначально планировалось расположить ресторан. В целом весь комплекс состоит из трех зданий: эллипсоида на арке, мостика-галереи на правобережной опоре арки, эвакуационного мостика с выходом на территорию Серебряного Бора. Отдельного внимания заслуживает решение по монтажу эллипсоида: его каркас был собран на проезжей части, затем поднят в проектное положение на канатах специальными домкратами. Всю операцию по подъему и закреплению эллипсоидной площадки следует признать уникальной, она не имеет аналогов в современном российском строительстве.

Конструкция смотровой площадки (рис. 2) представляет собой каркас из стальных профилей, на котором закреплены ограждающие светопрозрачные конструкции (алюминиевые рамы со стеклопакетами) в форме эллипсоида.

Стеклопакеты верхней половины смотровой площадки и девять рядов стеклопакетов ниже экватора выполнены обогреваемыми. Каждый обогреваемый стеклопакет смотровой площадки имеет две обогреваемых поверхности – внешнюю и внутреннюю. Верхняя часть смотровой площадки (кровля) выполнена непрозрачной из стального нержавеющего листа и имеет два уровня. По краю нижнего уровня кровли смотровой площадки установлены крепления для альпинистов, выполняющие также роль снегозадержания. К площадке примыкают две переходные галереи, кровли которых также выполнены из стального нержавеющего листа. Верхняя часть стен галерей застеклена, за исключением порталов лифтов. Четыре стеклопакета галереи, примыкающие к смотровой площадке, выполнены обогреваемыми. Каждый обогреваемый стеклопакет галереи имеет одну внешнюю обогреваемую поверхность. Низ галерей выполнен из стального нержавеющего листа. Капельники выполнены по периметру верхнего уровня кровли смотровой площадки, по периметру нижнего уровня кровли, по периметру смотровой площадки на два ряда стеклопакетов ниже экватора, вдоль нижних кромок последнего ряда обогреваемых стеклопакетов, по нижним кромкам кровель галерей, по нижней кромке стеклопакетов галерей, а также в нижней части боковых стен галерей. Длина эллипсоида смотровой площадки составляет около 34 м, ширина около 25 м, высота около 14 м. Длина застекленной части каждой из двух переходных галерей около 9 м, ширина около 4,5 м, высота около 5,5 м. Смотровая площадка закреплена в верхней части арочного пилона моста. Часть моста, по которой осуществляется движение автотранспорта, расположена непосредственно под смотровой площадкой.

В 2011 году было принято решение отказаться от устройства ресторана внутри эллипсоида и разместить на смотровой площадке и мостике-галерее правобережной опоры арки отдел ЗАГС г. Москвы. Открытие намечено на начало 2012 года.

Уникальность и оригинальность конструкции данного сооружения потребовала соотносимых по сложности и уникальности конструкторских решений по построению системы антиобледенения от специалистов инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж».

После тщательного анализа конструкции смотрового комплекса и проведения необходимых расчетов весь смотровой комплекс был поделен на семь частей, участвующих в системе электрообогрева (рис. 3):

• непрозрачная кровля смотровой площадки; 
• непрозрачная кровля мостика-галереи;
• светопрозрачные конструкции (стеклопакеты) с электрообогревом верхней половины смотровой площадки до экватора и алюминиевые профили по экватору;
• светопрозрачные конструкции (стеклопакеты) с электрообогревом нижней половины смотровой площадки от экватора; внутренние стеклопакеты;
• капельники смотровой площадки и галереи;
• элементы крепления смотровой площадки.

С целью предотвращения накопления снежно-ледяных масс на кровле смотровой площадки и падения снега и льда на автомобильный мост был предусмотрен обогрев верхнего и нижнего уровней непрозрачной кровли смотровой площадки. Исходя из того, что кровля смотровой площадки является обслуживаемой, было принято уникальное решение применить для обогрева кровель нагревательные плиты. Так как кровля смотровой площадки выполнена из нержавеющего листа, корпуса плит также выполнены из нержавеющей стали во избежание выхода плит из строя вследствие коррозии. Конструкция плит представляет собой каркас из стального профиля, закрытый с обеих сторон стальными листами. Внутри разложен специальный резистивный кабель, укрытый теплоизоляцией марки K-Flex. Специально проведенные расчеты определили необходимую удельную мощность тепловыделения нагревательных плит, которая составляет 300-400 Вт/м². Нагревательные плиты укладываются на непрозрачную кровлю и крепятся к фальцам при помощи специально разработанного крепления на основе струбцин. В процессе проектирования специалистам «ССТэнергомонтаж» пришлось столкнуться с тем, что план расположения фальцев на кровле по факту отличался от архитектурного проекта, в результате чего пришлось проводить сложные замеры на кровле и разрабатывать индивидуальные чертежи на каждую из двухсот семидесяти плит. Подобные конструкции нагревательных плит являются уникальными и не имеют аналогов у других производителей систем обогрева.

Для организации стока талой воды с кровель смотровой площадки и галерей, а также с обогреваемых стеклопакетов, предусмотрен обогрев капельников кровель смотровой площадки и переходных галерей (по нижней кромке нижнего уровня кровли смотровой площадки и по нижнему уровню кровель галерей), а также капельников, расположенных на различных уровнях смотровой площадки и галерей (капельник, расположенный на два ряда стеклопакетов ниже экватора смотровой площадки, капельник, расположенный на девять рядов стеклопакетов ниже экватора смотровой площадки, капельник, расположенный по нижней кромке стеклопакетов галерей, а также капельник, расположенный по нижней кромке боковых стен галерей).

Для обогрева капельника кровли смотровой площадки, а также всех капельников кровли галерей используются саморегулирующиеся нагревательные секции производства «ССТ», изменяющие свое тепловыделение в зависимости от условий окружающей среды и расположенные на капельниках в три нитки. Для обогрева капельников смотровой площадки, находящихся ниже ее экватора, используются саморегулирующиеся нагревательные секции, расположенные на капельниках в четыре нитки. Кроме того, предусмотрен обогрев участков стен переходных галерей, примыкающих к смотровой площадке. Для обогрева стен используются саморегулирующиеся нагревательные секции, монтируемые на стальных оцинкованных листах, расположенных под покровными нержавеющими листами на стенах галерей.

Во избежание образования наледи на экваторе смотровой площадки предусмотрен обогрев горизонтального переплета стеклопакетов, расположенного по линии экватора. Для его обогрева используются саморегулирующиеся нагревательные секции, расположенные в полости алюминиевого профиля остекления в две нитки. С целью предотвращения накопления снежно-ледяных масс на поверхности внешнего остекления смотровой площадки и переходных галерей, использованы электрообогреваемые стеклопакеты производства ОАО «Мосавтостекло». Удельная мощность тепловыделения внешних стекол стеклопакетов составляет от 250 до 600 Вт/м².

С целью предотвращения запотевания внутреннего остекления смотровой площадки также предусмотрено применение электрообогрева для внутренних стекол стеклопакетов производства ОАО «Мосавтостекло» с удельной мощностью тепловыделения от 80 до 120 Вт/м².

Уникальная конструкция сооружения и сложные технические решения системы электрообогрева потребовали разработки специальных решений по управлению и диспетчеризации данной системы. Специалисты инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж» разработали алгоритм позонного управления системы электрообогрева, на основе сигналов специальных датчиков осадков, воды, влажности и температуры воздуха.

Система управления предусматривает установку датчиков осадков и температуры воздуха в верхней части непрозрачной кровли смотровой площадки, установку четырех датчиков воды на внешней части наружного остекления, сориентированных по сторонам света и датчик точки росы в экваториальной части внутреннего остекления смотровой площадки.

Если температура наружного воздуха опускается ниже +5 °C, включаются все капельники смотровой площадки и переходных галерей и секции обогрева стен галерей. Кроме того, при вхождении температуры воздуха в рабочий диапазон (от -15 °C до +5 °C) на один час включаются нагревательные плиты кровли смотровой площадки. В случае, если за этот час не сработал ни один из датчиков осадков или воды, обогрев плит отключается. При срабатывании хотя бы одного из датчиков осадков или воды осуществляется включение нагревательных плит кровли смотровой площадки, наружных стекол стеклопакетов (основная зона от кровли до капельника, расположенного на два ряда стеклопакетов ниже экватора), наружных стеклопакетов галерей, а также нагревательных секций обогрева переплетов стеклопакетов. Через один час после отключения всех датчиков воды отключаются нагревательные плиты кровли смотровой площадки, наружные стекла стеклопакетов основной зоны и стеклопакетов галерей, нагревательные секции обогрева переплетов стеклопакетов. Одновременно на 1 час включается обогрев наружных стекол стеклопакетов низа смотровой площадки.

При температуре наружного воздуха ниже -15 °C обогрев капельников, нагревательных плит кровли, наружных комплектующих стеклопакетов и переплетов стеклопакетов отключается. Обогрев элементов крепления смотровой площадки осуществляется при температуре наружного воздуха ниже +5 °C независимо от работы остальных нагревателей.

Обогрев внутренних стекол стеклопакетов осуществляется по сигналам датчиков влажности и датчиков температуры во всем диапазоне температур, при этом включение обогрева блокируется при работе наружных стекол стеклопакетов. При падении температуры внутреннего стекла стеклопакета ниже точки росы, включается обогрев внутренних стекол стеклопакетов. При подъеме температуры стекла выше точки росы обогрев отключается.

Система управления реализована на основе программируемых логических контроллеров производства компании ОВЕН, позволяющих реализовать необходимый алгоритм работы системы. В системе предусмотрено отображение информации о работе системы на ЖК панели, а именно: визуализация включения соответствующих зон, отображение температуры воздуха и наличия осадков в реальном времени, сигнализация аварийных ситуаций таких как короткое замыкание, повреждение изоляции и срабатывание устройств защитного отключения, обрыв датчиков температуры и пр. Помимо прочего система предусматривает передачу информации в диспетчерскую по протоколу Modbus RTU и отправку СМС сообщений.

Кроме этого стоит упомянуть ведение электронного архива работы системы, сохранение данных на флэшкарте, возможность построения электронных отчетов о работе системе и анализ аварийных ситуаций. Применение автоматизированной системы управления позволяет не только организовать гибкое управление работой системы электрообогрева, но и осуществить существенную экономию электроэнергии.

Работы по монтажу системы электрообогрева осуществлялись в несколько этапов.

На первом этапе, когда смотровая площадка находилась на поверхности земли, специалисты компании «ССТэнергомонтаж» смонтировали обогрев капельников в труднодоступных местах на экваторе смотровой площадки. После произведенного подъема смотровой площадки на высоту и установки стеклопакетов, специалисты «ССТэнергомонтаж» провели измерение и проверку сопротивлений стеклопакетов, а также подключение их в монтажных коробках.

После этого был проведен монтаж нагревательных плит на верхней непрозрачной кровле смотровой площадки с привлечением специалистов со спецснаряжением для производства работ на высоте.

В настоящий момент заканчивается монтаж нагревательных плит, производится установка датчиков и пуско-наладка датчиков.

Окончательный запуск системы планируется проведен с привлечением специалистов по программированию автоматизированных систем управления инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж». Реализация данной системы антиобледенения стала возможна благодаря многолетнему опыту специалистов «ССТэнергомонтаж» по проектированию и монтажу многочисленных систем электрообогрева кровель зданий и сооружений.

Особо следует отметить специалистов проектных отделов компании «ССТэнергомонтаж» - Б.В. Сычева и А.В. Карпушина, которые проектировали нагревательную часть системы и лично проводили измерения на кровле смотровой площадки на высоте более 50 метров, Ю. А. Крякова, осуществлявшего общее руководство монтажом системы и Н.А. Демина, проводившего программирование системы АСУ.