чем отапливаются станции в антарктиде
Как устроена антарктическая станция Halley VI часть вторая
В предыдущем посте http://pikabu.ru/story/kak_ustroena_antarkticheskaya_stantsi. просили написать более подробно про устройство станции, постарался учесть все требования, надеюсь вам понравится.
В целях безопасности станция разделена на две части, каждая имеет собственный источник энергии и в случае непредвиденных обстоятельств является самодостаточной. Технический (противопожарный) мост позволяет двум частям комплекса делить энергию и воду. В дополнение к традиционным дизель-генераторам на крыше станции размещены солнечные батареи для использования полярным летом. Большой размер оконных проемов и прозрачные перекрытия коридоров сокращают затраты электроэнергии в светлое время суток. Качество изоляции в 100 раз превышает существующие британские нормы: присос воздуха составляет 0,1 м3/м2/час при давлении в 50 Па.
Воду на Halley добывают из льда, затем фильтруют и очищают. Cточную воду также необходимо очистить, чтобы она не загрязняла окружающую среду. На все это тратится очень много энергии, поэтому экономия воды жизненно важна для станции. В Halley V человек потреблял 120 л/сутки (средний британец потребляет 160 л), а в Halley VI речь идет всего о 20 л/сутки. Такой результат достигнут с помощью вакуумной системы слива (такая используется на кораблях и самолетах), регуляторов напора и таймеров-регуляторов выхода воды для смесителей и душа.
Отопление почти полностью осуществляется за счет тепла, попутно вырабатываемого при функционировании генераторами энергии.
Как будут жить полярники на «Востоке»: все об устройстве современной антарктической станции
Антарктическая станция «Восток» построена в 1957 году. За прошедшее время она пережила две реконструкции, три консервации, а к настоящему времени изношена на 90% и занесена снегом. В 2019 году на заседании Попечительского совета Русского географического общества был представлен проект создания нового зимовочного комплекса. [1] Его инфраструктура рассчитана на экстремальные условия эксплуатации и обеспечивает полную безопасность полярников.
Рисунок 1. Старая станция «Восток»
История одного проекта
Изначальный проект станции, предложенный немецкой компанией Ramboll, пришлось переработать. При пересмотре документации выяснилось, что архитектурно-планировочное решение противоречит нормам РФ и не устраивает людей, которые будут жить и эксплуатировать станцию.
«В частности, в иностранном проекте были применены горючие материалы для отделки стен и потолков, не учтено огромное выделение статического электричества, что влечет за собой выход из строя всей электронной техники. В связи с этим, конструкции стен, полов и потолков были полностью переделаны. Организованы выходы на кровлю для обслуживания оборудования, а также предусмотрены механизмы для подъема грузов на станцию», – уточняет Елена Фокина, главный архитектор проекта станции «Восток».
Новый проект разработал авторский коллектив компании «Запсибгазпром». В результате от первоначальной идеи осталась только модульная система из пяти блоков.
«Модульность конструкции обусловлена необходимостью автономной работы каждого из блоков в случае непредвиденной ситуации. Для этих же целей было разнесено расположение резервных дизель-генераторов для обеспечения жизнедеятельности. Был учтен печальный опыт, связанный с заносом уже существующей станции. Новый зимовочный комплекс “Восток” представляет собой цепочку мобильных блоков на гидравлических опорах, которые дают возможность поднимать и опускать модули в зависимости от количества выпавшего снега. По аналогичной схеме, например, выполнена станция Halley VI», – говорит Елена Фокина.
В модулях станции расположены лаборатории с новейшим научно-исследовательским оборудованием, медблок с возможностью проведения полостных операций, общественные помещения, включающие в себя бильярдную, тренажерный зал, сауну, курительную комнату и др., технологические помещения кухни и технические помещения. Также в отдельных модулях располагаются основной и резервный энергоблоки – настоящее «сердце» станции, дающее жизнь всем окружающим системам.
Рисунок 2. Модули зимовочного комплекса станции «Восток», вид сверху
Подробнее о модулях новой станции «Восток»
Главное здание представляет собой прямоугольный в плане объем. Общий размер здания 13,49 х 139,89 м. Максимальная высота блоков А и D – 14,05 м, блоков В и С – 17,47 м. За отметку +0.000 принята отметка низа металлического контейнера.
Блок D: технические помещения. Блок-модуль состоит из шести резервуаров для хранения дизельного топлива, помещения аварийного генератора, насосной станции, а также трех холодных и двух теплоизолированных складов.
Блок Е: технические помещения и гараж.
Помимо основного здания, в непосредственной близости находятся два блок-модуля, соединенных трубопроводами с основным зданием для питания генераторов на станции.
Энергетический центр станции «Восток»
В главном энергоцентре зимовочного комплекса антарктической станции «Восток» установлены четыре дизель-генераторных установки (ДГУ) мощностью 200 кВт каждый. Предусмотрено еще два резервных дизель-генератора аналогичной мощности. Все оборудование выпущено российской компанией КамАЗ и Баранчинским заводом. Предполагаемая расчетная станции составит 146 кВт. Эту мощность способна обеспечить одна машина при 75%-ой загрузке. Энергоцентр рассчитан на 25-30 лет безаварийной работы, но тем не менее, на станции сделали резервный, полностью идентичный основному, комплекс оборудования. Если что-то пойдет не по плану, полярники точно будут снабжены электроэнергией и теплом в течение всей зимовки. [3]
Также на новой станции предполагается использование солнечных батарей для дополнительного получения энергии.
«Все инженерное оснащение станции организовано таким образом, чтобы потребности в энергоресурсах при эксплуатации были минимальны. В инженерных системах особое место занимают решения по утилизации тепла. При проектировании был выполнен расчет годового потребления топлива, учитывающий абсолютно всех потребителей энергии на станции», – дополняет Маргарита Выборнова, руководитель группы ОВ и ВК проектного подразделения ЗАО «Запсибгазпром».
Тепло и безопасность на новой станции
Несмотря на экстремальные климатические условия, в которых предстоит работать зимовочному комплексу, внутри станции поддерживается комфортная для проживающих температура – в помещениях можно ходить в футболках. Все инженерные системы станции автономны и компьютеризированы.
«Отопление и теплоснабжение станции осуществляется за счет котлов на дизельном топливе и энергии, вырабатываемой дизель-генераторами, с применением специализированного комплекса утилизации тепла от дымовых газов и корпуса ДГУ и использованием полученного тепла в системе теплоснабжения», – рассказывает Маргарита Выборнова.
Дополнительно предусмотрена электрическая система отопления – теплые полы и конвекторы.
Чтобы работа систем отопления и теплоснабжения была максимально эффективной, и комфортная атмосфера поддерживалась в помещениях длительное время, стены каждого узла превратили в эффективные многослойные системы утепления. Для этого модули по периметру изнутри изолировали несколькими слоями каменной ваты ROCKWOOL, которая заполнила все пустоты в конструкции. Также выполнено наружное утепление каменной ватой. Для стен и потолков выбраны материалы ВЕНТИ БАТТС, для полов – плиты серии РУФ, в отдельных местах уложен утеплитель ЛАЙТ БАТТС.
«Благодаря теплотехническим характеристикам каменной ваты, такое решение обеспечивает максимальную эффективность – теплоизоляция превращает каждый отдельный модуль в своеобразный «термос», который хранит тепло даже в условиях Антарктиды. При этом натуральное происхождение и содержащийся в материалах воздух позволяют конструкциям «дышать» без образования разрушительного конденсата. Выбранный материал долговечен и надежен. Его срок службы превышает 50 лет, и в течение этого времени каменная вата сохраняет свою форму и исходные теплотехнические характеристики. Это чрезвычайно важно в условиях столь отдаленной эксплуатации станции – в случае проявления строительных дефектов, у компаний не будет возможности оперативно эвакуировать людей и пересмотреть принятые решения», – поясняет Андрей Петров, ведущий инженер компании ROCKWOOL.
Рисунок 3. Сборка модулей зимовочного комплекса станции «Восток»
Снаружи слои утеплителя защищены фасадными панелями, а изнутри – негорючими стекломагниевыми листами. Суммарная толщина наружных стен достигает 650 мм. Такое решение не просто помогает создать и поддержать комфортную для полярников температуру, но и обеспечивает их максимальную безопасность. К сожалению, ранее действовавшая станция «Восток» известна печальным событием – в апреле 1982 года из-за короткого замыкания случился пожар, унесший за собой жизнь одного из полярников. Строение станции – домик из деревянных щитов, обшитый снаружи алюминием, а изнутри пенопластом (для звукоизоляции) сгорел всего за 15 минут. Полностью вышли из строя основные и резервные дизель-генераторы, пропал свет, обесточились научные приборы, остыли батареи. Экспедицию спасли усилия геофизиков, которым удалось запустить найденный на свалке дизель-генератор. Зимовщики не просто выжили, но и продолжили свои эксперименты. [4] Это уникальный случай, но повторение подобного недопустимо. Именно поэтому все системы на станции проверены по несколько десятков раз, а стены тепло- и звукоизолированы негорючим материалом, волокна которого выдерживают температуры свыше 1000 °С, в критической ситуации сдерживая распространение огня.
Рисунок 4. Контрольная сборка в г. Гатчина. Фасад нового зимовочного комплекса станции «Восток». Фотография © Ольга Стефанова
Вентиляция станции
С системами отопления неразрывно связаны системы приточно-вытяжной вентиляции. Они заслуживают отдельного внимания, ведь большинство существующих программ подбора оборудования просто не рассчитаны на крайне низкие температуры внешнего воздуха, а барометрическое давление в них задано постоянно равным 101,325 кПа. Для грамотных расчетов и подбора оборудования нужно было кропотливо учитывать каждый параметр, отличный от стандартного.
Для объекта было разработано специальное оборудование Aircut:
Рисунок 5. Вентиляционные установки для зимовочного комплекса станции «Восток»
Важно, что установки сверхкомпактные и расположены в техническом модуле, то есть, строительство дополнительного узла не потребовалось. Кроме того, поставленное оборудование отличается высокой энергоэффективностью – общее годовое потребление тепловой и электрической энергии ниже, чем у типовых устройств на 37%. [5]
«Все воздуховоды и трубопроводы дополнительно изолированы навивными цилиндрами из каменной ваты ROCKWOOL 100 и базальтовыми матами WIREDMAT 80, а для огнезащиты систем вентиляции смонтированы негорючие решения ALU1 WIREDMAT 105 с покрытием неармированной алюминиевой фольгой. Такой комплекс решений обеспечивает надежную защиту и изоляцию трубопроводов, существенно сокращая тепловые потери, а также сохраняет долговечность труб, препятствуя образованию на них конденсата», – комментирует Роман Бочков, менеджер по развитию направления «Техническая изоляция и огнезащита» компании ROCKWOOL.
Рисунок 6 Изоляция технических систем на новой станции «Восток»
Сопутствующие системы
Работу станции и комфорт пребывающих полярников обеспечивает множество других инженерных систем. Так, питьевую воду в Антарктике добывают изо льда, затем фильтруют и очищают.
«Согласно Мадридскому Протоколу по охране окружающей среды к Договору об Антарктиде сточную воду также необходимо очищать, чтобы она не загрязняла окружающую среду. На все эти мероприятия тратится большое количество энергии, поэтому экономия воды жизненно важна для станции. В зимний период предполагается расход всего 500 л в сутки на 15 человек. “Черные” канализационные стоки проходят очистку в системе очистки хозяйственно-фекальных стоков, откуда очищенная техническая вода поступает на доочистку станции “серых” стоков, или пускаются на технические нужды. Сухой остаток собирается в контейнеры для последующего вывоза с территории континента», – делится деталями Маргарита Выборнова.
Прочие твердые отходы также предполагается складировать и вывозить из Антарктиды.
Рисунок 7. Условия, в которых будут жить российские полярники
Все конструкции нового зимовочного комплекса изготовил и собрал «Опытный завод строительных конструкций» в Гатчине. Комплекс разобрали на 133 блок-модуля, погрузили на атомный лихтеровоз «Севморпуть» и отправили на юный континент. Однако, в октябре 2020 года возникли сложности с транспортировкой модулей, поэтому доставку грузов перенесли на 2021 год. Предполагается, что после запуска нового комплекса в «зимний» период, то есть с февраля по октябрь, на станции будет проживать до 15 человек, а «летом», с ноября по январь – 35 человек. Благодаря принятым техническим и инженерным решениям, люди смогут находиться на станции десять месяцев в году без сообщения с внешним миром.
kak_eto_sdelano
Как это сделано, как это работает, как это устроено
Самое познавательное сообщество Живого Журнала
Станция обслуживается Антарктическим управлением Великобритании и занимается исследованием земной атмосферы. Замеры, сделанные на предыдущих станциях Halley, привели к обнаружению озоновой дыры в 1985 году.
Сегодня в 
kak_eto_sdelano мы расскажем как устроена современная полярная станция.
Это строение, которое, как и предшественник Halley-5, приподнято на опорах, чтобы находиться выше снеговых наносов. В отличие от Halley-5, на нижней части опор установлены салазки, которые позволяют периодически перемещать здание.
Управляющий проектом Карл Таплин (Karl Tuplin) на фоне переднего модуля Halley VI.
Здание представляет собой цепь из 8 модулей, каждый из которых установлен на сваях с салазками. Станция работает с 28 февраля 2013 года.
В июне 2004 года компаниями RIBA Competitions и Антарктическим управлением Великобритании был объявлен конкурс архитектурных проектов на новый проект для Halley-6. В конкурсе принял участие ряд архитектурных и инжиниринговых фирм. В июле 2005 года был выбран проект-победитель, выполненный фирмами «Фабер Маунселл» (Faber Maunsell) и «Хью Бротон Аркитектс» (Hugh Broughton Architects).
Halley-6 была построена в Кейптауне (ЮАР) южно-африканским консорциумом. Servaccomm поставил блоки модульных зданий для новой станции через компанию Galliford Try International. Контракт был заключён на изготовление в общей сложности 26 блоков, смонтированных в восьми модулях, которые обеспечивают комфортное проживание 32 человек.
Первые секции были доставлены в Антарктиду в декабре 2007 года. Halley-6 была смонтирована рядом с Halley-5, а затем её переместили по одной секции на расстояние 15 км и заново соединили.
Здание для летнего проживания Дрюри и гараж Halley-5 были перемещены на площадку Halley-6 и продолжают использоваться.
Верхняя смотровая площадка.
Спиральная лестница, ведущая на смотровую площадку.
В зимние месяцы здесь, как правило, живёт около 14 зимовщиков. В типичную зиму они находятся в изоляции с момента, когда последний корабль уходит в конце февраля, и до момента, пока первый самолет не прилетает в начале ноября. В разгар летнего периода, с конца декабря до конца февраля, численность персонала увеличивается примерно до 70 человек.
Иногда никто из группы зимовщиков не является учёным. Большинство являются техническими специалистами, необходимыми для обеспечения функционирования станции и проведения научных экспериментов. В 2012 году в состав группы зимовщиков на Halley входили повар, врач, менеджер по связи, автомеханик, электрик, сантехник, ассистент на площадке, два электронщика, два метеоролога, администратор базы данных. Кроме того, зимний командир базы, который приводится к присяге в качестве мирового судьи до прибытия на место. Их основная роль заключается в контроле над повседневным управлением станцией.
В 1996 году на Halley появились первые женщины-зимовщицы. Ежегодно до 2009 года зимовали как минимум две женщины.
Жизнь в Антарктиде преимущественно сезонная с коротким насыщенным летом и долгой зимой. На таких базах, как Halley, где пополнение запасов осуществляется морем, наиболее значимым событием года является прибытие грузового судна (в настоящее время британское научное судно «Эрнест Шеклтон», до 1999 года — британское научное судно «Брансфилд») в конце декабря. Оно сопровождается интенсивными работами по разгрузке всех припасов до того, как судно будет вынуждено уйти: как правило, на это отводится менее двух недель.
Летний сезон на Halley продолжается с начала ноября, когда прилетает первый самолет, до конца февраля, когда уходит последнее судно.
Знаменательные даты в зимние месяцы: закат солнца (последний день, когда видно солнце) 29 апреля, середина зимы 21 июня и восход солнца (первый день, когда солнце всходит после зимы) 13 августа. Традиционно старейший человек на станции опускает потрёпанный флаг на закате, а самый младший поднимает новый флаг при восходе солнца. Середина зимы — это недельный праздник, когда выбирают одного из зимовщиков для хранения старого флага. Также зимовщики обмениваются сувенирами ручной работы.
Температура на Halley редко поднимается выше 0°С, хотя температуры около −10 °C распространены в солнечные летние дни. Типичные зимние температуры — ниже −20 °C с экстремальными минимумами около −55°С.
Преобладают ветры преимущественно с востока; сильные ветры часто поднимают с поверхности мелкий снег, снижая видимость до нескольких метров.
Запуск стратостата в рамках научной миссии британских полярников.
Одной из причин именно такого расположения Halley является то, что она находится под овалом полярных сияний, что делает её расположение идеальным для геокосмических исследований и приводит к частым появлениям Южного полярного сияния над головой. Его легче всего наблюдать в течение 105 дней (29 апреля — 13 августа), когда солнце не поднимается над горизонтом.
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану (shauey@yandex.ru) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.
Жми на иконку и подписывайся! 
Кромешная тьма, тошнота и минус 80: как российские полярники выживают в Антарктиде
Тем не менее там уже 60 лет продолжаются научные работы, и одна вахта полярников сменяет другую.
16 декабря 1957 года санно-тракторный поезд под руководством советского полярного исследователя Алексея Трёшникова достиг южного геомагнитного полюса Земли, где было решено основать новую полярную станцию.
До сих пор «Восток» остается единственной российской внутриконтинентальной станцией в Антарктиде.
Она расположена в 1260 км от ближайшего морского побережья и в 1410 км от ближайшей российской станции «Мирный». Добраться до «Востока» можно только в летний период (с декабря по март), когда морозы ослабевают.
С момента основания станции там непрерывно проводятся метеорологические, геофизические, медицинские и другие исследования.
Самым драматичным эпизодом в истории станции стал пожар в апреле 1982 года. Из-за короткого замыкания сгорели основные генераторы, обеспечивающие станцию электричеством. При тушении пламени погиб механик.
Автор фото, Yuri Belinsky/TASS
Станция была основана под руководством полярника Алексея Трёшникова
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
На помощь извне полярникам рассчитывать уже не приходилось, поэтому им пришлось переживать зиму в максимально суровых условиях: мастерить печки из газовых баллонов, отливать свечи из парафина и даже оборудовать баню в бочке из-под солярки.
В таком режиме 20 сотрудников станции продержались около восьми месяцев. При этом они продолжали проводить научные работы.
Со станцией «Восток» связана одна из главных научных сенсаций последних десятилетий. В 1990-е годы ученые доказали, что под ней находится подледное озеро.
В 2012 году российские полярники завершили бурение скважины глубиной 3,7 тысячи метров и достигли поверхности озера. Вслед за станцией водоем назвали Восток. Исследования и бурильные работы активно идут и по сей день.
Русская служба Би-би-си попросила двух полярников, работавших на «Востоке», рассказать об особенностях жизни и работы в центре самого холодного континента.
Дмитрий Дрозд, ведущий метеоролог на станции «Восток» в 2013-2015 годах
Автор фото, Dmitry Drozd
Девять месяцев в году люди, находящиеся там, полностью оторваны от всего мира. Если что случится, можно рассчитывать только на свои силы.
Морской путь от Петербурга да Антарктиды занимает около двух месяцев: с заходом в Бремерхафен (Германия) и Кейптаун (Южно-Африканская республика).
На станции «Прогресс» мы пересаживаемся на самолет, и через четыре с половиной часа мы уже на станции. По прилете все члены экспедиции спокойно, неторопливо идут к себе в каюты и лежат, акклиматизируются.
Когда я первый раз прилетел туда, ощущения были необычные: нехватка кислорода, постоянная сухость. Первые дни ощущается постоянный гул в ушах.
Автор фото, Dmitry Drozd
В зимние месяцы полярники выходят на улицу в масках, чтобы не обморозить лица
У некоторых людей начинается тошнота, ночью внезапно останавливается дыхание. Это проявления горной болезни. Кто не справляется с ней, тех увозят обратно.
На станции ведутся буровые работы, берутся пробы воды из озера Восток. Однако сейчас бурение идет только два месяца в году. Потом температуры становятся очень низкими, и техника не выдерживает.
Свободного времени много, особенно в полярную ночь. Играем на бильярде, в нарды и другие настольные игры.
Психологическая обстановка для нас очень важна. Коллектив маленький, уйти никуда нельзя.
Автор фото, Dmitry Drozd
На станции ведутся метеорологические, геофизические, медицинские и другие исследования
Станция «Восток» славится своими морозами. Когда я там зимовал, с мая по сентябрь, температура опускалась до минус 81,2 градусов. Полярники ходят в масках, иначе глаза замерзают.
Вообще полярники считают, сколько осталось до конца зимовки, не днями, а банями. Днями уж больно много получается, а банями быстрее. Всего в году 52 недели, столько же бань. Каждый поход в баню воспринимается как небольшой праздник.
Дмитрий Гришин, ведущий инженер-буровик в 2012-2014 годах
Автор фото, Dmitry Grishin
Перед отправкой на станцию нас предупреждали о горной болезни. Так как «Восток» находится на высоте около 3400 метров над уровнем моря, от нее никто не застрахован.
Неважно, был ты до этого в горах или нет. У меня все прошло, как у многих, хорошо.
Первые дни ты не работаешь физически, а просто акклиматизируешься. Одышка почти полностью проходит после полугода пребывания.
Автор фото, Dmitry Grishin
Летом буровые работы на станции идут круглосуточно
Свободного времени в сезон практически нет. Пока на улице относительно тепло, надо многое сделать на станции.
А вот во время зимовки свободного времени достаточно. В 2012 году на «Востоке» сделали интернет для общего пользования. Всего три компьютера: один у начальника, другой у радиста и еще один для общего пользования.
Очереди к нему не было, так как скорость передачи данных минимальна. На то, чтобы загрузить фотографию, уходит 15-20 минут, поэтому все просто отправляли письма.
По телевизору показывают только «Первый канал», но у нас было достаточное количество фильмов и передач на жестких дисках. Это нас спасало.
Кто-то умудрялся тренироваться, осваивал токарный станок, обучался сварке, доктора читали нам лекции по нашей просьбе. В общем, мы не скучали.
Автор фото, Dmitry Grishin
По праздникам полярники имеют возможность полакомиться лобстерами
Питание на станции полностью зависит от амбиций и мастерства повара. У нас было отличное ресторанное питание.
Многие продукты покупаются в ЮАР на усмотрение повара. У нас были и мясо, и рыба, оливье, селедка под шубой и даже лобстеры по праздникам.