Футбольные газоны с подогревом

Зимой и летом – одним цветом. Как аэрация и подогрев продлевают жизнь футбольным полям

Скрывающаяся под поверхностью сложная инженерная начинка помогает агрономам поддерживать идеальное состояние газона и заодно разрушает миф о том, что в России нормально играть в футбол можно только шесть месяцев в году

Первая система подогрева футбольного поля была установлена в Англии в 1958 году. Через 20 лет ее аналоги стали появляться и в нашей стране. А сейчас это – стандарт для стадионов, принимающих матчи высокого уровня. Например, Российский футбольный союз устанавливает требование обязательного наличия «автоматизированной системы подземного подогрева футбольного поля» для арен высшей, первой и второй категорий.

Поля для русской весны

Массовое строительство манежей и устройство подогрева открытых полей – вот два новшества, которые должны были обогатить российский футбол после реформы Сергея Фурсенко десятилетней давности, когда чемпионат страны перевели на систему «осень-весна». С хорошими крытыми аренами как-то не задалось, но в целом инфраструктура за прошедшие годы стала лучше. Правда, благодарить в первую очередь надо чемпионат мира по футболу. Сейчас почти все матчи Российской премьер-лиги проходят на современных стадионах и качественных полях, а словосочетание «весенний футбол» практически исчезло из лексикона болельщиков и игроков.

ЧМ-2018 прошел на 12 стадионах, большинство из которых были построены или реконструированы незадолго до турнира. На шести из них инженерное обеспечение полей монтировала компания «СпортИнжСтрой». До этого, по словам главного инженера компании Антона Климова, заказов по объектам спортивной направленности было мало.

«Последние 15 лет мы занимались инженерными системами промышленных предприятий, торговых центров и офисных зданий. А в 2014 году выиграли тендер на создание центрального теплового пункта и устройство инженерных коммуникаций на трех трибунах строившейся „Открытие Арены“. Полем занималась ирландская компания SIS Pitches. Она открыла российских филиал, и ей нужен был местный подрядчик по инженерным коммуникациям. Наша работа на трибунах их впечатлила, и после этого мы получили заказы на прокладку инженерных систем под газонами полей на стадионах чемпионата мира», – вспоминает Климов.

«СпортИнжСтрой» занимался инженерной «начинкой» полей Большой спортивной арены «Лужники», «Открытие Арены», «Ростов Арены», «Самара Арены», «Мордовия Арены» и стадиона «Калининград»

В 2014 году российские чиновники форсировали импортозамещение. Иностранные технологии и оборудование настойчиво рекомендовалось заменять на отечественные. Это коснулось и инженерных систем на стадионах. Для «СпортИнжСтрой» процесс получился внезапным и вынужденным.

«SIS Pitches привыкли работать с комплектующими в основном из Англии, Италии и Турции, – рассказал Климов. – Все технологические решения уже были опробованы и показали свою высокую эффективность на стадионах „Спартака“ и „Краснодара“. Но перед началом работы в „Лужниках“ у России испортились отношения с Турцией. Вместе с взятым страной курсом на импортозамещение это заставило нас выполнить перепроектирование почти всех инженерных систем с применением оборудования и материалов отечественного производства . Огромную помощь нам оказали российские компании „ГалВент“, „Виктория“, „Водокомфорт“ и многие другие. Они по нашим чертежам и спецификациям создавали уникальные образцы продукции».

При этом просто копировать решения, применяемые на европейских стадионах, в России смысла нет. По словам нашего собеседника, «пирог» под стадионом должен учитывать российские климатические условия, поэтому технологии пришлось адаптировать.

Пригреть и проветрить

Именно работа скрытых инженерных систем, не видимых обычному зрителю, заметно улучшает внешний вид и состояние поля. А заодно избавляет футболистов от негодования по поводу кочек и неправильного отскока мяча.

«Когда влага замерзает, она расширяется. Поле деформируется, становится неровным, – напоминает о базовых законах физики Антон Климов. – Подогрев не дает воде превратиться в лед и заодно растапливает падающий снег, так что перед матчем не нужно травмировать траву лопатами и дополнительно разрушать газон».

Подогрев нужен еще и для того, чтобы зимой поле, как говорят агрономы, не «засыпало». В нашем климате это происходит уже в ноябре. Если не будить газон до середины марта, то весной у игроков, скорее всего, не будет претензий. Но футбольный календарь предполагает матчи в декабре и феврале. Чтобы и в эти месяцы трава была в форме, на поверхности поля нужно поддерживать определенную температуру.

Смонтировать систему подогрева поля, вместе с отдельностоящим индивидуальным тепловым пунктом, стоит не меньше ₽8 млн . Но одной только этой технологии недостаточно: под газоном еще должны быть размещены системы дренажа, полива и аэрации. Провести аэрацию можно даже вилами (и когда-то на наших стадионах так и делали), просто прокалывая дерн. Садоводы используют ботинки с шипами и инструменты для создания такого же эффекта. Но современные стадионы поступает иначе – устанавливают дренажные каналы, мембраны и сетку из труб, которые скрываются под толщей газона.

«Аэрация работает в нескольких режимах. Один из них – это создание „вакуума“. Его включают перед игрой или во время матча, если, например, идет дождь. Буквально за 10-15 минут газон практически осушается, по крайней мере футболисты не играют в грязи. Другой режим – это нагнетание воздуха для вентиляции корневой зоны травы, благодаря чему она лучше растет и крепче сидит в основании поля», – объясняет Антон Климов.

Наследие чемпионата мира

Возле «Волгоград Арены» размыло грунт. В Самаре перед стадионом провалился асфальт. Чтобы не простаивал «Фишт», из Петербурга переехал футбольный клуб. В «Лужниках» просто редко играют. Наследие ЧМ-2018 не везде используется эффективно. Но к качеству газонов в разных городах до сих пор почти нет нареканий. Правда, в Калининграде решили сэкономить.

«На домашнем стадионе „Балтики“ планируют сменить газон на искусственный – так его дешевле содержать. После этого смонтированные в поле системы не будут использоваться в полной мере. Подогрев для синтетической травы нужен только для упрощения уборки снега. Полив можно было бы установить попроще, так как синтетике он нужен только для снятия статического электричества. А остальные функции попросту не нужны. Конечно, обидно, что в Калининграде приняли такое решение», – сокрушается Климов.

Футбольный клуб «Балтика», проводящий домашние матчи на стадионе «Калининград», выступает в Футбольной национальной лиге

Перед ЧМ-2018 специалисты «СпортИнжСтроя» подстраивали системы под каждый конкретный стадион. Например, «Лужники» и «Ростов» получили полный комплект инженерного обеспечения мирового уровня. «Калининград», «Мордовия» и «Самара» обошлись без системы аэрации, стоящей не менее ₽10 млн . Все решения были проверены комиссией Международной федерации футбола, и сейчас уход за этими полями дается местными агрономам гораздо проще, чем на старых аренах.

«На „Открытие Арене“ поле вырастили пять лет назад, и оно до сих пор поддерживается в отличном состоянии, – говорит Антон Климов. – В 2018-м мы только поменяли там несколько вышедших из строя температурных датчиков, ничего существенного с нашей стороны больше не потребовалось. Также мы постоянно на связи с агрономами „Ростова Арены“ и „Лужников“ – они говорят, что у них с полями полный порядок».

Российский опыт востребован в Италии и Турции

За два последних года современным стадионом обзавелся только один российский клуб – московское «Динамо». И все же у «СпортИнжСтроя» работы по строительству и модернизации стадионов еще много. Как рассказал Антон Климов, компания переключилась на небольшие арены.

«Сейчас в России нет крупных строек, но спорт продолжает развиваться. Например, готовится реконструкция стадиона „Москвич“ в Текстильщиках, и мы участвуем в тендере, – поведал инженер. – На арене появятся практически те же самые системы, что и на стадионах чемпионата мира. И это касается не только футбольного газона, но и легкоатлетического поля. Ему тоже требуется подогрев и полив».

Услуги российской компании заинтересовали и другие страны. В прошлом году «СпортИнжСтрой» получил заказы из Италии, Китая и Турции, но приступить к их реализации помешал коронавирус.

«Конечно, там немного другая специфика: если в России мы монтируем обогрев, то в Турции поле нужно охлаждать, – разъяснил Климов. – Но мы знаем, как адаптировать системы под разный климат и любые требования , поэтому и вызывали интерес в за рубежом».

В России спрос формируют регламенты. РПЛ идет по пути ужесточения требований к стадионам и качеству полей. К тому же в планах расширение премьер-лиги до 18 команд. В ФНЛ современных арен с качественными натуральными газонами мало, но на это футбольные власти пока закрывают глаза. Но постепенно прогресс должен победить. Единовременные затраты на инженерные системы могут показаться значительными, но эти инвестиции гарантировано окупаются качеством и долговечностью поля.

Источник статьи: http://www.s-bc.ru/news/high-quality-pitch-ses-pfofile-sbc.html

Системы подогрева футбольных полей

М. Г. Тарабанов, канд. тех. наук, директор научно-инженерного центра «Инвент»;

В. Ф. Сергеев, главный инженер научно-инженерного центра «Инвент»;

С. В. Буров, генеральный директор фирмы «Интраст»

Вторая половина девяностых годов в России была отмечена интенсивным строительством систем подогрева футбольных полей на стадионах республиканского и областного значения, а в последние годы такие системы появились во многих других населенных пунктах и на тренировочных базах футбольных клубов.

Необходимость строительства систем подогрева продиктована насущной потребностью повышения качества футбольных полей в холодные осенне-весенние периоды года, характерные для большинства регионов нашей страны. Кроме того, появились поля с искусственным покрытием газонов, которые в основном используются в тренировочных целях или для массового футбола. На этих полях системы подогрева особенно нужны, т. к. только они могут круглый год обеспечивать такое состояние газона, при котором возможно проводить нормальный игровой процесс.

Фото 1.

Стадион «Локомотив» в Саратове

Научно-инженерный центр «Инвент» разработал более трех десятков проектов систем жидкостного низкотемпературного подогрева газонов с травяным и искусственным покрытием газонов для регионов с различными климатическими условиями (Москва, Санкт-Петербург, Смоленск, Череповец, Ярославль, Ижевск, Саратов, Волгоград, Ростов, Новокузнецк, Екатеринбург, Омск, Томск и др.), а фирма «Интраст» воплотила в жизнь эти проекты, провела наладочные работы и производит сервисное обслуживание. Кроме того, большинство полей оборудовано системами автоматизированного полива и дренажными устройствами, что обеспечивает комплексное решение по подготовке газонов для игр или тренировок.

Рисунок 1.

Схема футбольного стадиона, оборудованного системами жидкостного подогрева газона и автоматизированного полива:
1 – тепловой пункт; 2 – насосная автоматизированного полива; 3 – газон футбольного поля; 4 – коллекторы системы подогрева; 5 – полиэтиленовые трубы подогрева; 6 – трубы полива; 7 – разбрызгиватели воды

Рисунок 2.

Размещение труб подогрева под газоном для натурального поля и поля с искусственным покрытием:

а – натуральное поле: 1 – трава; 2 – заменяемый газон; 3 – трубы подогрева; 4 – грунт; 5 – дренаж; а = 150–250 мм; h = 180–230 мм;

б – поле с искусственным покрытием: 1 – искусственная трава; 2 – засыпка песком и резиновой крошкой; 3 – щебень с расклинцовкой; 4 – трубы подогрева; 5 – песок; 6 – щебень; 7 – дренаж; 8 – грунт; h1

150 мм; а = 150–200 мм

Рисунок 3.

Принципиальная схема теплового пункта и системы подогрева:
1 – пластинчатый теплообменник;
2 – трехходовой клапан с электроприводом;
3 – коллекторы;
4 – трубопроводы подогрева;
5 – блок автоматического управления: 5.1 – электронный регулятор; 5.2 – датчик температуры наружного воздуха; 5.3 – датчик температуры грунта; 5.4 – датчики температуры воды; 5.5 – датчики температуры раствора этиленгликоля;
6 – сдвоенный насос (рабочий и резервный);
7 – мембранный расширительный бак;
8 – предохранительный клапан;
9 – насос для заполнения системы подогрева раствором этиленгликоля;
10 – обратный клапан

На рис. 1 показана схема футбольного стадиона, оборудованного системами жидкостного подогрева газона и автоматизированного полива. Система подогрева состоит из теплового пункта и трубопроводов подогрева (коллекторов и трубопроводов из полиэтилена), закладываемых под газон футбольного поля. В качестве рабочего теплоносителя принимается водный раствор этиленгликоля, концентрация которого задается от 30 до 42 %, в зависимости от месторасположения стадиона.

В системе жидкостного подогрева размещение труб под газоном определяется видом газона (натуральный или искусственный) и условиями их прокладки. Глубина заложения под газон и расстояние между трубами рассчитывается по конструктивным схемам и характеристикам слоев поля.

На рис. 2 показано размещение труб подогрева под газоном для натурального поля и поля с искусственным покрытием.

Прокладка труб подогрева на действующем натуральном футбольном поле производится путем прорезки луговины и их протяжки специальным самоходным устройством.

Время такой прокладки составляет 4–7 дней (вместе с установкой коллекторов в траншее). Данная технология не нарушает целостности газона и не прерывает календарь футбольных игр. На фото 2 показана прокладка труб подогрева самоходным агрегатом на футбольном поле г. Химки.

Фото 2.

Прокладка труб подогрева самоходным агрегатом на футбольном поле г. Химки

Поле с искусственным покрытием обычно строится заново на отведенной площадке и предусматривает укладку специальных слоев из щебня и песка, в которых прокладываются дренажные устройства и трубы подогрева. Эластичность такого поля за счет травы и засыпки находится на уровне натурального поля, а система подогрева может обеспечивать такое состояние круглогодично. На натуральном поле система подогрева лишь продлевает сезон: осенью система подогрева включается при среднесуточной температуре ниже 2 °C и работает до -10 °C, а весной включается за 2–3 недели до начала футбольного сезона и обеспечивает оттаивание и сушку газона и создание благоприятных условий для роста травы. Зимой система подогрева на натуральных полях отключается и газону предоставляется биологический отдых.

Фото 3.

Коллекторы и подключенные к ним трубы подогрева в процессе их монтажа

Эффективность системы жидкостного подогрева подтверждает фото 1, сделанное на стадионе «Локомотив» в Саратове при отрицательной температуре наружного воздуха.

Расчет количества теплоты для поддержания заданного температурного режима на поверхности газона (0–2 °C) определяется по формуле:

где a – коэффициент теплоотдачи от поверхности газона в окружающую среду;

F – площадь подогреваемого газона;

t_o – температура на поверхности газона;

t_H – расчетная наружная температура.

Кроме того, требуется учитывать потери теплоты вглубь поля, которые составляют 15–20 % от расчетной потребности.

Значения температуры на границе слоев определяются по формуле:

где d – толщина слоя;

l – эффективная теплопроводность.

Фактические расчеты значительно сложнее, т. к. коэффициент теплоотдачи зависит от скорости и направления ветра, высоты травы и других факторов, а коэффициент теплопроводности – от влажностного состояния слоев, качества дренажа, толщины слоя снега и льда и т. п.

Приготовление рабочего теплоносителя производится в тепловом пункте, который подключается к тепловым сетям или автономному теплоисточнику (водогрейным газовым котлам или электрокотлам).

На рис. 3 приведена принципиальная схема теплового пункта и системы подогрева. Первичный теплоноситель из тепловых сетей (автономного теплоисточника) проходит через пластинчатый теплообменник и нагревает водный раствор этиленгликоля. Система автоматического регулирования обеспечивает требуемый нагрев по сигналам датчиков в грунте газона. На поверхности газона обеспечивается примерно 0 °C, у труб подогрева на натуральном поле 15–20 °C, на поле с искусственным покрытием 25–35 °C.

Рисунок 4.

Дополнительный контур с теплообменником и насосом:
1 – открытая теплосеть; 2 – пластинчатые теплообменники; 3 – циркуляционный насос; 4 – пробоотборники; 5 – в систему подогрева поля

В том случае, когда тепловые сети работают по открытой схеме, в тепловом пункте требуется установка дополнительного контура с теплообменником и насосом (рис. 4), что вызвано необходимостью защиты системы теплоснабжения от возможного попадания этиленгликоля в воду тепловых сетей. Дополнительный (промежуточный) контур снабжается пробоотборниками, за счет которых достигается постоянный контроль за состоянием оборудования и его герметичностью.

Размещение коллекторов системы подогрева на поле имеет важное значение для обеспечения равномерного прогрева всей площади газона при минимальных затратах на устройство такой системы.

Подача рабочего теплоносителя в коллекторы выполняется таким образом, чтобы обеспечивалось его попутное движение (рис. 5). Это достигается тем, что дополнительно прокладывается транзитная труба подающего коллектора, которая одновременно обеспечивает прогрев крайней зоны поля.

Рисунок 5.

Подача рабочего теплоносителя в коллекторы:
а – коллекторы расположены с одного из торцов поля; б – коллекторы расположены вдоль длинной стороны поля; 1 – коллекторы с попутным движением теплоносителя; 2 – тепловой пункт; 3 – петли труб подогрева; 4 – газон футбольного поля

Коллекторы могут быть расположены с одного из торцов поля (рис. 5а) или вдоль его длинной стороны (рис. 5б). Учитывая, что стандартное поле имеет размеры 70 х 110 м, к коллекторам, проложенным вдоль длинной стороны, можно подключить петли труб подогрева общей длиной каждой не более 140 м, в то время как от торца длина петли возрастает до 220 м. Обеспечивая заданный перепад температур рабочего теплоносителя и требуемую поверхность нагрева труб, короткие петли потребуется прокладывать меньшего диаметра и чаще, чем при длинных петлях. Кроме того, перерасход труб на коллекторы, устройство длинной траншеи и затрудненность при совмещении с дренажной системой, предопределяет выбор размещения коллекторов с одного из торцов поля.

На фото 3 представлены коллекторы и подключенные к ним трубы подогрева в процессе их монтажа.

Система подогрева заполняется раствором этиленгликоля при наружной температуре не ниже 5 °C. Подача раствора производится насосом из передвижной цистерны и выполняется таким образом, чтобы обеспечить устойчивое вытеснение воздуха из труб подогрева через штуцер у теплообменника в тепловом пункте. Заполнение ведется в течение двух суток импульсной подачей раствора. Контрольные проверки подачи производятся после каждой 1/5 заполняемого объема. Общим контролем является заполнение всего расчетного объема

рабочего контура. После этого включается рабочий насос и проверяется циркуляция в контуре. Периодически он отключается и производится выпуск воздуха, вытесняемого из системы.

В рабочем режиме работы системы подогрева производится автоматическое регулирование температуры рабочего теплоносителя посредством прибора ECL Comfort 200 (c пластиковой картой Р 30), который управляет тарельчатым двухходовым клапаном VF-2 с электроприводом (фирмы «Данфосс»). При повышении температуры грунта больше заданной величины (определяется расчетом и при наладке) клапан начинает закрываться, сокращая подачу первичного теплоносителя (из тепловых сетей или автономной котельной). Настройка, установка параметров регулирования производится в соответствии с инструкцией фирмы «Данфосс» к регулятору.

Таблица 1 Технические данные по некоторым системам подогрева

Показатели Футбольные поля в городах Волго- град Ижевск Новокуз- нецк Смоленск Томск Екате- ринбург Площадь подогре- ваемого газона, м 2 7 075 6 940 7 704 6 970 7 420 8 288 Расчетная часовая тепловая нагрузка, кВт 1 300 1 900 2 100 1 350 2 200 2 150 Параметры теплоносителя, °C — первичного 90/65 85/56 85/55 85/50 85/40 65/47 — рабочего 35/20 40/25 41/25 40/25 42/25 41/25 Общее количество труб подогрева, шт. 344 384 420 348 472 434 Глубина заложения под газон и расстояние между трубами, мм 200/200 230/180 220/170 230/200 200/150 220/170 Общая длина труб подогрева, км 39,0 39,6 45,4 36,2 50,0 49,8 Потребляемая мощность насосного и прочего оборудования, кВт 7,0 15,0 15,0 7,5 11,0 18,5

В табл. 1 приведены технические данные по некоторым системам подогрева, которые отражают зависимость тепловой нагрузки и расхода материалов от местоположения подогреваемого газона.

Искусственное покрытие газонов в основном делается на тренировочных полях. Данные по системам подогрева таких полей приведены в табл. 2.

Таблица 2. (подробнее)

Системы подогрева тренировочных полей с искусственным покрытием газона

Экологическая безопасность при эксплуатации системы жидкостного подогрева с использованием водного раствора этиленгликоля достигается тем, что при возникновении аварийной утечки насос подачи рабочего теплоносителя автоматически останавливается. Такая утечка обнаруживается падением давления в рабочем контуре за счет срабатывания реле давления и размыкания контактов магнитного пускателя рабочего насоса. Для предотвращения выливания раствора этиленгликоля в грунт включается аварийный насос, перекачивающий этот раствор в аварийные баки, установленные в тепловом пункте или на площадке рядом с ним. После устранения аварии раствор из баков перекачивается этим же насосом в систему подогрева.

Система жидкостного подогрева футбольных полей имеет существенные преимущества перед другими системами (например, электроподогревом), т. к. температура рабочего теплоносителя небольшая, что создает наиболее благоприятные температурные условия для корневой системы натуральных полей, а для любого газона она позволяет обеспечить заданную температуру и ее точную регулировку в зависимости от наружных условий.

Источник статьи: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2225