Zimný štadión Ondreja Nepelu – TZB

Rekonštrukcia Zimného štadióna Ondreja Nepelu v Bratislave patrila k najsledovanejším realizáciám ostatných týždňov a mesiacov na Slovensku. Ako magnet priťahovala pozornosť niekoľkými momentmi: bola hlavným stánkom nedávno ukončených Majstrovstiev sveta v hokeji 2011, jej výstavba sa predražila z pôvodných 71 miliónov eur na odhadovaných 95 miliónov eur a v neposlednom rade sa záujem odbornej i laickej verejnosti upriamoval na jej architektonický výraz, umiestnenie a technickú vybavenosť.

Architektonický koncept
Čas a peniaze – to boli hlavné limity pre prácu architektov, ktoré ovplyvňovali výslednú podobu diela. Architekti mali totiž k dispozícii od začiatku zadania po ukončenie realizácie len dva a pol roka, nehovoriac už o priškrtených finančných prostriedkoch. Navyše, ďalšie problémy sa vyskytovali aj počas výstavby (napríklad statika), iné sa objavili tesne pred dokončením v podobe určenia kompetencií a funkcií užívateľa STARZ.

Architektonickú rekonštrukciu zimného štadiónu ovplyvnilo niekoľko zásadných okamihov: génius loci najstaršieho slovenského zimného štadióna, zámer rekonštruovať objekt na viacúčelovú halu a vytvorenie nového námestia v predpolí objektu s koncepčným riešením dopravy v širšom kontexte.

Konštrukcie a fasáda
K najvýznamnejším konštrukčným zásahom patrilo nové prekrytie celého štadióna oceľovou konštrukciou s veľkorysým rozponom na 76 metrov, nesenou novými stĺpmi v module 10 metrov, ktorá ukryla pôvodnú železobetónovú konštrukciu hľadiska. Toto riešenie umožnilo zbaviť sa pôvodných stĺpov v hľadisku, ktoré tvorili negatívny poznávací znak starého zimného štadióna. Medzi novou oceľovou a pôvodnou železobetónovou konštrukciou vznikla výrazná dilatácia s možnosťou pohybu až 7 cm.

Výrazným zásahom do koncepcie okolia je aj zasklená fasáda, ktorá má byť akýmsi závojom zo skla a ocele zahaľujúcim pôvodnú betónovú historickú časť hľadiska. Na fasádne konštrukcie sa použil fasádny systém Schüco FW 50+ a Schüco FW 60+ s vloženými otváravými elementmi série Schüco AWS/ADS 70 HI.

Miesto: ul. Odbojárov, Bratislava Autori: Ing. arch. Dušan Fischer, Ing. arch. Ján Jacko, Ing. arch. Richard Koseček, Ing. arch. Zoran Samoľ, Ing. Mojmír Vychodil  Spolupráca: Bc. Matej Brzý, Ing. arch. Viktor Fuček, Ing. arch. Igor Lauko, Ing. arch. Michal Valúšek Interiér: Ing. arch. Katarína Fischerová, Ing. arch. Dušan Kolenkáš, Ing. arch. Tamara Závodná, Ing. arch. Juraj Závodný Hlavný projektant: Fischer, s. r. o. Investor: Generálny investor Bratislavy Celkové náklady stavby: približne 96 mil. € (2,892 mld. Sk) Začiatok výstavby: 5/2009 Koniec výstavby: 2/2011 Počet miest na sedenie: 10 000 Počet parkovacích miest: 300 Generálny dodávateľ: INGSTEEL, s. r. o Vzduchotechnika, chladenie, meranie a regulácia, ľadová plocha, vykurovací systém: TECHTEAM, s. r. o.

Viacúčelová hala
Z výrazných zmien vnútri možno spomenúť ešte zdvihnutie ľadovej plochy o 1,8 metra, čím sa zlepšila krivka viditeľnosti, pričom divácke sedadlá sú situované až ku sklu oddeľujúcemu ľadovú plochu od hľadiska. Projekt sa snažil vylepšiť aj komunikačné jadrá či únikové cesty, pribudli aj nové nástupy.

Súčasťou rekonštrukcie zimného štadióna bol tiež bývalý objekt tréningovej haly, na mieste ktorého vznikli dve nové ľadové plochy s podzemným parkoviskom s počtom 365 parkovacích miest.

Technické vybavenie
Hlavné slovo pri technickom vybavení objektu mali, samozrejme, technológie chladenia ľadu, vzduchotechniky a chladenia či merania a regulácie. Pohľad na riešený systém osvetlenia prinášame v samostatnom článku toho čísla.

Chladenie ľadu
Proces výroby ľadu využíva fyzikálne vlastnosti prírodného chladiva – amoniaku – a je navrhnutý v súlade s aktuálnym trendom návratu k prírode. V chladiacom systéme je použité chladivo s nulovým vplyvom na ozónovú vrstvu, a teda aj na globálne otepľovanie. V porovnaní s inými systémami pracuje navrhnutý systém s najvyššou účinnosťou – príprava ľadu si vyžaduje najmenej energie, pričom na zabezpečenie kvality ľadu sa využíva prirodzená vlastnosť chladiva, že vyparovanie sa deje prísunom tepla pri stálej teplote. Technicky je zariadenie koncipované tak, aby náplň chladiva bola čo najmenšia, pričom celý okruh je rozdelený na niekoľko oddeliteľných častí, aby sa tak znížila miera rizika v prípade úniku.

Zariadenie môže pracovať úplne automaticky, riadi a chráni ho priemyselný automat, počnúc riadením požadovanej teploty ľadu, pokračujúc riadením a sledovaním práce piestových kompresorov, ktoré sú srdcom zariadenia, a končiac reguláciou kondenzátorov. Všetko funguje tak, aby chladiace zariadenie spĺňalo najnáročnejšie kritériá na bezpečnú a ekonomicky prijateľnú prevádzku.

Vzduchotechnika
Cieľom návrhu bolo:

• zabezpečiť štandardné podmienky mikroklímy vetraných, vykurovaných a chladených priestorov objektu na úrovni svetových športových zariadení tohto typu (hlavná hala aj tréningové haly) pri rešpektovaní všetkých hygienických požiadaviek vyplývajúcich z legislatívy Slovenskej republiky,
• zabezpečiť v tréningových priestoroch elimináciu kondenzácie na základe adsorpčného princípu a vetranie a vykurovanie priestoru na plnenie funkcie športovej multifunkčnosti daných priestorov.

Koncepcia TZB musela preto rešpektovať ciele uvedené ďalej.

Využitie technológií s maximálnou účinnosťou
Cieľom bola čo najmenšia spotreba energie, ktorá sa dosiahla aj vďaka vysokej účinnosti ventilátorov s použitím frekvenčných meničov na motoroch ventilátorov s nadväznosťou na regulátory s variabilným prietokom vzduchu či vďaka rekuperácii tepla.

Najväčšie úspory sa v prevádzke vetracích, vykurovacích a chladiacich systémov dosahujú najmä elimináciou zbytočného chodu zariadenia. Príkladom riešenia tohto problému je vetranie haly a šatní hráčov v hlavnej hale. Vetranie, vykurovanie a chladenie hlavnej haly je riešené štyrmi vetracími jednotkami umiestnenými na streche objektu. Tieto jednotky zároveň vetrajú nástupné priestory po obvode haly (galérie). Počas hry alebo predstavenia sú regulátory variabilného prietoku v polohe vetrania pre halu a v galériách sa vetrá štandardne s riadením regulátormi prietoku. Cez prestávku sa prietok vzduchu pre halu zníži a v galériách zvýši – trojnásobne oproti štandardu. Vzduch sa teda privádza tam, kde sú ľudia.

Ešte zreteľnejším riešením úspor energie je vetranie šatní hráčov. Aj keď sa vetracou jednotkou (spolu 2 ks) vetrá niekoľko šatní, jednotka sa nikdy neprevádzkuje zbytočne v plnom výkone. Každá z šatní predstavuje vetraný úsek pod regulátorom variabilného prietoku vzduchu. Ak sa teda šatňa neužíva, ani sa v plnom výkone nevetrá (regulátory variabilného prietoku nie sú úplne tesné a minimálne vetranie je zabezpečené aj v priestore mimo prevádzky).

Koncipovanie návrhu zariadenia s ohľadom na prevádzku budovy
Cieľom bolo efektívne využívať jednotlivé zariadenia vzduchotechniky a zdroje chladu pri rôznych prevádzkových režimoch budovy. Dobrým príkladom je chladenie vzduchu, ktoré funguje ako vodné aj priame.Vodné chladenie je navrhnuté pre zariadenia slúžiace na veľké akcie (sú v početnosti týždňov), keď treba chladiť halu (aj tréningové haly). Riešenie predstavuje centrálny zdroj a odberné miesta, ktorými sú veľké VZT jednotky (4 ks), fancoily na galé­riách a vetracie jednotky v tréningových halách (Hoval). Vodné chladenie sa môže využiť aj na zónové chladenie – fancoily (kancelárie + retaily) – s čo najkratšími trasami a stálym využitím, čo zaisťuje malý chladiaci vodný systém.

VZT jednotky určené pre šatne majú priame chladenie (šatne sa využívajú každodenne a potreba ich chladenia je v porovnaní s potrebou ich chladenia pri veľkej akcii minimálna). VIP zóna (presscentrum) je natoľko špecifická (nekontrolovaný a vopred ťažko definovateľný počet osôb), že sa tu navrhol systém VRF v 3-rúrkovej verzii a na základe toho sa privádzaný vzduch vopred upravuje len v zimnom období. 

Vykurovanie a chladenie tepelným čerpadlom a systém VRF v 2-rúrkovej verzii sa použili aj v priestoroch Slovanu (požiadavka zónového chladenia), kde bol problém s umiestnením podlahového vykurovania v šatniach (problematické bolo aj umiestnenie vykurovacích telies). Chladenie technologických miestností je riešené individuálnym priamym chladením. Je tu teda zrejmá diverzifikácia chladiacich zdrojov, a to s ohľadom na elimináciu prevádzkových nákladov. Všetky kondenzačné jednotky sú vo vyhotovení s riadením chladiaceho výkonu (inverter).
 
Koncepcia vetrania, chladenia a vykurovania z pohľadu nákladov
V priestoroch s teplovzdušným vykurovaním vzduchotechnikou a v priestoroch VIP a Skybox s teplovzdušnými vykurovacími systémami VRF bolo cieľom zabezpečiť čo najmenšie investičné náklady – a to vo vzťahu k technike TZB aj priestorovým nárokom na strojovne VZT.

Umiestnenie strojových zariadení VZT a trasy potrubných vedení
Na tomto úseku sa sledovala otázka investičných nákladov (statika budovy, dĺžka potrubných trás) a prevádzkových nákladov (eliminácia tlakových strát v potrubí). Tieto ciele bolo treba zahrnúť už do prvopočiatočných úvah architekta.

Riešenie existujúcich stavebných konštrukcií
Zachovaným konštrukciám bolo treba efektívne prispôsobiť aj koncepciu TZB. Vzduch v hale sa distribuuje zhora nadol. Prívod sa realizoval distribučnými prvkami s riadením smeru výfuku vzduchu pri rozličných teplotách privádzaného vzduchu (vykurovanie, chladenie). Vzduch sa z úrovne +0,0 m odvádza širokoplošnými výustkami. Na vedenie potrubia odvodu vzduchu a iné potrubia sa efektívne využili priestory v existujúcich konštrukciách vertikálne pozdĺž zachovaných schodíšť a existujúce priestory v suteréne (odvodné potrubie).
 
Diverzifikácia zdrojov chladu
Na štadióne sa realizovali varianty vodného chladenia na veľké odbery (hala, maloobchod) a priameho chladenia na malé odbery (lokálne VZT jednotky šatní a podobne + systémy VRF 3-rúrkového riešenia pre VIP priestory). Ako sme už naznačili, nie všetko sa riešilo systémami VRF. Kde sa dalo, použilo sa menej investične náročné vodné chladenie.

Vykurovací systém, chladenie
Vykurovací systém vychádza z horúcovodnej odovzdávacej stanice tepla (OST), ktorá je rozdelená na 7 vykurovacích okruhov podľa prevádzkovej funkcie. Neregulované okruhy slúžia na potreby vetracích súprav VZT, dverných clôn a na technológiu úpravy ľadu. Ekvitermne regulované okruhy slúžia vykurovacím telesám predovšetkým v zázemí oboch hál, podlahovému vykurovaniu v sprchách a wellnes šatniach hráčov a jednotkám fancoil. OST je navrhnutá ako kompaktná, expanzný automat je vybavený vákuovým odplynením vykurovacej vody. Príprava teplej vody sa rieši čiastočnou akumuláciou (panelový výmenník + zásobník 3 000 l). Výkon OST je limitovaný prípojkou tepla na 3,3 MW, pričom súčtový výkon spotrebičov je 4,4 MW (bez vplyvu súčasnosti). Z tohto dôvodu sú všetky spotrebiče osadené hydronickými armatúrami (integrovaný regulačný ventil s pohonom a automatickým obmedzovačom prietoku), ktoré zabezpečia dynamický chod sústavy, a to len s minimálnymi nárokmi na dopravované množstvo vykurovacej vody a prácu obehových čerpadiel. Všetky čerpadlá v dynamickej časti sústavy sú s elektronickou reguláciou otáčok v konštrukčnom vyhotovení maximálnej energetickej účinnosti (A). Statické časti sústavy majú vyvažovacie ventily na nastavenie požadovaného prietoku.

Chladiace systémy sú dva – s distribúciou do spotrebičov podľa prevádzkovej funkcie oboch okruhov. Zdroj s výkonom 2,1 MW slúži na potreby vetracích súprav VZT a pre jednotky fancoil. Expanzný automat vodného aj glykolového okruhu k chladiacim vežiam je vybavený vákuovým odplynením chladiacej vody. Súčtový výkon inštalovaných spotrebičov je 2,8 MW (bez vplyvu súčasnosti). Menší zdroj chladu s výkonom 0,22 MW slúži v prenajímateľných priestoroch a je tiež vybavený vákuovým odplynením. Rovnako ako pri vykurovaní sú obe sústavy navrhnuté ako dynamické s čerpadlami s elektronickou reguláciou otáčok, pričom na všetkých spotrebičoch sú osadené hydronické regulačné armatúry. Hlavnou prednosťou systémov vykurovania a chladenia je dosiahnutie maximálnych prevádzkových úspor, teda v žiadnej časti sústavy nehrozia nadprietoky, ale vždy je k dispozícii len aktuálne potrebné distribuované množstvo vykurovacej, respektíve chladiacej vody.

Meranie a regulácia
Na tomto úseku sa sledovala najmä energetická efektivita. Efektívne riadenie spotreby energie umožňuje znižovať náklady až o 30 % a minimalizovať negatívny vplyv na životné prostredie. Požívateľ, ktorý využíva inteligentné riešenia, získava kontrolu nad účinnosťou každého stroja, nad osvetlením či teplotou. Technológia ako MaR zároveň pomáha efektívne využívať energiu s rýchlou návratnosťou investície. Systém sa naprojektoval ako decentralizovaný a je komplexným riešením riadenia technológií vetrania, chladenia, vykurovania a ostatných technológií. Ako riadiaci systém sa použil systém švajčiarskej firmy Sauter Modulo 2. Snímače a akčné členy sú tiež od tejto firmy.
Riadenie technológií sa delí na viac celkov:

• riadenie vetrania,
• riadenie vykurovania, 
• riadenie chladenia TZB,
• riadenie chladenia technológie ľadovej plochy,
• diagnostika prevádzkových a poruchových hlásení,
• riadenie úpravy vody,
• individuálna regulácia priestorov.

Do projektu je zapojených niekoľko desiatok riadiacich staníc. V nich sa odohrávajú algoritmy, podľa ktorých sa riadia jednotlivé zariadenia. Tie si medzi sebou môžu autonómne vymieňať potrebné údaje. Svojím rozsahom okolo 4 500 dátových bodov sa systém zaraďuje medzi väčšie diela.

Významným prvkom vedúcim k úspore je aj použitie frekvenčných meničov na riadenie prietoku médií na ventilátoroch jednotiek VZT či čerpadlách. Všetky tieto činnosti sa zobrazujú na počítači, ktorý je rozhraním medzi človekom a strojom. Samozrejme, všetky zaznamenané dáta sa zálohujú (teplota, tlak, výkon, spotreba a podobne). Tieto dáta neskôr slúžia ako prostriedok na analýzu a hodnotenie činnosti systému.

Úprava vody
Úpravňa technologickej vody je navrhnutá na výrobu kvalitnej demineralizovanej vody, ktorá sa využíva na výrobu a úpravu ľadových plôch na štadióne a viac-menej slúži aj na výrobu technologickej vody pre ostatné inštalované technológie (chladenie a klimatizácia). Úpravňa vody sa skladá z niekoľkostupňovej filtrácie, zmäkčovania vody a následného získavania demineralizovacej vody pomocou reverznej osmózy. V úpravni vody je zároveň nainštalovaná viacstupňová filtrácia na recirkuláciu vody z rozpusteného snehu, ktorý vzniká pri rolbovaní ľadových plôch. Touto recirkuláciou sa podstatne znižujú náklady na výrobu demineralizovanej vody. Prevádzka celej úpravne je plne automatická a systém jej riadenia je prepojený s centrálnym dispečingom štadióna. Úpravňa technologickej vody môže pracovať v nonstop režime a jej výkon je až 18 m³/h upravenej vody pri uvedených technológiách a na výrobu ľadových plôch.

Prevádzka
Štadión už má svoju zaťažkávaciu skúšku za sebou. Aj napriek niektorým menším úvodným problémom, bol ďalší priebeh šampionátu z hľadiska technologického zabezpečenia hladký. Iste sa najmä na úvod mohli preukázať niektoré nedostatky vyplývajúce z úplne novej prevádzky a ľudského faktora, čas by však mal pomôcť zabehaniu, a najmä optimalizácii systémov. Ak by to bolo možné, bolo by zaujímavé priniesť pohľad prevádzkovateľa zariadenia a jeho skúsenosti – povedzme o rok. Možno sa bude prevádzkovateľ pozastavovať aj nad výškou spotreby energie, treba si však uvedomiť, že pôvodná budova bola v havarijnom stave, bez vykurovania či vysušovania tréningovej plochy. Súčasný komfort nemôže byť z tohto pohľadu zadarmo.

Ľudo Petránsky, Silvia Friedlová

Článok vznikol z podkladov projekčného tímu rekonštrukcie ZŠ Ondreja Nepelu. 

Za spoločnosti Ingsteel, s. r. o., a Techteam, s. r. o., poskytli podklady:
Květoslav Nikodem (chladenie ľadu), Radim Šelong (ÚK, chladenie), Peter Adamec (MaR) a Martin Blažíček (úprava vody).
Za Středisko speciálních činností, spol. s r .o., poskytli podklady Ing. Ľubomír Bajgar a Ing. Miloš Polášek (VZT), ktorí boli aj riešiteľmi návrhu chladenia.

Foto: Dano Veselský, Středisko speciálních činností, Rastislav Polák

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.