Реконструкция гостиницы «Украина» (конкурс). Проект «Невидимый воздушный козырек»

Архитекторы: Алексей Горяинов, Михаил Крымов, Тимофей Шапкин, Виталий Вербицкий, Екатерина Щелокова, Андрей Поляков, Елена Уткина 

Проектирование: 2014 г.

 

В нашем проекте главной задачей мы видим возвращение фасада гостиницы «Украина» к его первоначальному виду – без козырька.

 

Основная идея:

Любой козырек или навес портит изначальную идею торжественного  фасада гостиницы «Украина». Он разрушает многоуровневую систему архитектурных планов, являющуюся визитной карточкой сталинских высоток.  При взгляде от входа в здание (главный вид для прибывших гостей), козырек закрывает собой основной элемент – величественный портал, над которым должно быть видно весь фасад здания, но не видно. Вывод: Лучшее решение в данной ситуации – это отсутствие козырька.

 

Защита от осадков:

Основой этого варианта является применение воздушного козырька над центральным входом. Над дверью делаются две горизонтальные щели  шириной 15 сантиметров каждая, которые вписываются в декоративный орнамент портала. Расстояние между щелями 45 сантиметров. Через эти щели под напором подается воздух, сдувающий все осадки на расстоянии 8-10 метров от входа. Воздух подается только когда идет дождь, снег или град и напор автоматически меняется в зависимости от интенсивности осадков.

 

Основное оборудование располагается в существующих технических помещениях над вестибюлем. Воздуховоды проходят вертикально по внутренней плоскости стены главного фасада. Средняя скорость воздуха на выходе из сопел при среднестатистическом дожде и московском ветре – 30 метров  в секунду, средняя громкость – 60 децибел (громкость обычного разговора). Максимально необходимая скорость воздуха на выходе из сопел – 45 метров в секунду, максимальный шум – 70-75 децибел. ( это примерно равно работающему пылесосу на расстоянии трех метров от слушателя).

 

Такой козырек является уникальным инженерным проектом и, на данный момент, не имеет аналогов в мире. Использование такого инновационного решения позитивно скажется на имидже гостиницы «Украина».

Общие принципы работы воздушного козырька (учитывающие различные скорости воздушных потоков, поведение капель и т.д) были просчитаны с участием немецкого научно-исследовательского подразделения инжиниринговой компании ARUP. Размер капель, скорость их падения, средние и максимальные скорости ветра для Москвы были взяты из ГОСТ Р 53613-2009 (МЭК 60721-2-2:1988 Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика. Осадки и ветер.).  Была разработана упрощенная параметрическая интерактивная модель, демонстрирующая изменение баллистической траектории падения капель при изменении силы ветра воздушного козырька, ширины воздушного потока, направления и силы бокового ветра, интенсивности дождя. Подробно принципы действия козырька, формулы и схемы приведены в приложении к этой пояснительной записке.

 

Транспортные решения и пешеходная доступность:

В данном варианте мы сохраняем схему подъезда машин и такси по существующим пандусам непосредственно ко входу в гостиницу. В этом варианте кроме воздушного козырька, не требуется никакая дополнительная защита от осадков для гостей, пользующихся автомобилями. Пространство между лестницей и существующей дорогой и площадки по бокам от входной группы благоустраиваются и озеленяются. Эти рекреационные зоны будут являться приятным и удобным местом встреч, ожидания и просто приятного времяпровождения для клиентов гостиницы и для жителей города.

 

 

Расчетная часть

Скорость воздушного потока козырька меняется в зависимости от типа осадков, силы осадков и скорости ветра. Для расчета максимальной скорости воздушного потока и шума, берутся максимальные значения данных параметров. Максимальная скорость дождя составляет 9 м/с. Максимальная скорость ветра по климатическому региону составляет 5 м/с (ГОСТ 16350-80). Расчет скорости воздушного потока также исходит из того, чтобы сухой оставалась зона не менее 8 метров перед входом.

Предварительные расчеты показывают, что при самых неблагоприятных обстоятельствах, при проливном дожде, при максимальном ветре, дующем в противоположенную сторону, скорость воздушного потока должна составлять 36 м/с, с шумом не более 80 дБ.  Для проекта закладывается максимальная скорость воздушного потока в 40 м/с. Следует отметить, что самые неблагоприятные условия происходят не более 9 часов в год (максимальная продолжительность проливного дождя в год в московском регионе; подсчет проведен на основе ГОСТ 16250-80). Средняя скорость воздушного потока (при среднем дожде 3 м/с и при среднем противоположенном ветре 2 м/с) будет составлять 17 м/с, с шумом не более 75 дБ. Данный уровень шума сопоставим с шумом оживленного шоссе.

Оборудование

Оборудование производится по индивидуальному заказу на основе технологий промышленных воздушных завес. Конструкция состоит из диффузора, мощных вентиляторов или турбин, электродвигателя, воздуховода и воздуховыпускной щели. Предполагается установка двух модулей, максимальная воздухопроизводительность каждого составляет 65000 кубометров в час.

Установка оборудования предполагается в чердачной части входной группы с максимальной звукоизоляцией.  Для прокладки воздуховодов требуется пробивка двух перекрытий и минимальный перенос существующего вентиляционного оборудования на третьем этаже. Непосредственно на фасад выходят две воздуховыпускные щели 3000х150 мм каждая. Щели расположены на расстоянии в 600 мм друг от друга, чтобы обеспечить широкое воздействие на осадки по высоте.

Методика расчета.

  1. Проводится виртуальная симуляция различных по силе воздушных потоков. На основе полученных данных рассчитывается скорость воздушных потоков в расчетных точках.
  2. Расчет начального вектора траектории капли в расчетных точках путем сложения векторов скорости падения капли и горизонтальной скорости, полученной от воздействия воздушного козырька. Во внимание принимается, диапазон воздействия воздушного потока на капли, сопротивляемость капли максимального диаметра          воздуху.
  3. Расчет траектории падения капли по параболе после того, как она вышла из зоны воздействия воздушного козырька. Используется формула, при которой пренебрегается сопротивлением воздуха, в силу малых расстояний (высота падения капли после плоскости воздушного козырька – 7 метров) :

 

  1. (t) = h0 + (sinθ)v0t - (g/2)t2
    x(t) = (cosθ)v0t,

 

где h0 – начальная высота

  1. – начальная скорость
  2. – ускорение свободного падения
  3. – единица времени

 

 

  1. Расчет шума в дБ при выпуске. Используется анализ  шума воздушных завес и специализированный софт. 

При резком воздействии напора воздуха (по предварительным опытам более 12 м/с), капля разбивается на более мелкие частицы, которые легко подвержены воздушным потокам. При сильном дожде над входом вероятно возникновение облака из подобных частиц.