Опыт проектирования и эксплуатации инженерных систем новых высотных жилых комплексов Москвы

А. Н. Колубков, директор проектно-производственной фирмы «Александр Колубков», главный инженер проекта;

С. Г. Никитин, главный специалист;

Н. В. Шилкин, доцент МАрхИ

 

Настоящая статья продолжает серию публикаций, посвященных инженерным решениям высотных жилых зданий (см. статью «Инженерные решения высотного жилого комплекса» — «АВОК», 2004, № 5, с. 12–18).

Специалисты обращают внимание на то, что высотное здание должно разрабатываться как единый архитектурно-инженерный проект.

Проектирование высотного здания является процессом непрерывного изучения, обсуждения и осмысления альтернативных вариантов при условии, что окончательное решение будет принято с учетом интересов заказчика, архитекторов, конструкторов, инженеров-проектировщиков систем ОВК, специалистов в области вертикального транспорта, безопасности зданий. Опыт показывает, что этот список необходимо принципиально расширить за счет привлечения специалистов, занимающихся эксплуатацией таких объектов. Их опыт является важным и ценным материалом, который может существенно повлиять на выбор архитектурных, инженерных, конструкторских решений, что позволяет учесть ряд особенностей, которые часто упускаются в процессе проектирования, но в дальнейшем вызывают проблемы при эксплуатации подобных объектов.

Примером такого подхода являются проектные решения, выполненные для двух новых высотных объектов, построенных в Москве — жилых комплексов «Воробьевы Горы» и «Триумф-Палас».

Примером такого подхода являются проектные решения, выполненные для двух новых высотных объектов, построенных в Москве — жилых комплексов «Воробьевы Горы» и «Триумф-Палас».

На данных объектах применялись схожие технические решения, которые разрабатывались инженерами-проектировщиками совместно со специалистами службы эксплуатации. Далее по тексту будет отмечено, когда на выбор технических решений повлияло мнение службы эксплуатации.

Высотный жилой комплекс «Воробьевы Горы» состоит из развитой стилобатной части (5 уровней) и семи жилых корпусов. В стилобатной части расположена общественная зона. Здесь находятся административные помещения, рестораны, супермаркет, физкультурно-оздоровительный комплекс, аквапарк (один из самых крупных в Москве), теннисные корты, тренажерные залы, спортивные залы, боулинг, подземный гараж-автостоянка.

Жилая часть состоит из семи корпусов: трех корпусов высотой от 43 до 48 этажей и четырех корпусов высотой от 17 до 25 этажей. В самом высоком корпусе 48 этажей — 45 жилых и 3 этажа коттеджа-пентхауса; кроме этого 4 технических этажа (на уровне 1, 15, 41 и 44 этажей) и входная группа высотой 9 м. Максимальная высота этого корпуса составляет 178 м.

Высотный жилой комплекс «Триумф-Палас» по масштабам примерно равен комплексу «Воробьевы Горы», но архитектурно решен в другом стиле. Этот комплекс выполнен в виде единого ансамбля, состоящего из 9 разноуровневых секций. Основная секция (секция 1) представляет собой высотную 59-этажную башню. Высота остальных секций (секции 2–9) составляет от 16 до 27 этажей.

В настоящее время комплекс «Триумф-Палас» — самое высокое жилое здание в Европе. Его высота со шпилем составляет 264 м. В стилобатной части комплекса располагаются гаражи, аквапарк, тренажерные залы, отдельный этаж с помещениями общественного назначения. Некоторые данные рассматриваемых объектов приведены в таблицах 1 и 2.

Рисунок. (подробнее) Общий вид высотных корпусов жилого комплекса «Воробьевы Горы» и вертикальный разрез корпуса 2

Таблица 1 Занимаемые площади

Технические данные «Воробьевы Горы» «Триумф-Палас» Площадь участка 4,7 га 6,0 га Площадь застройки 3,3 га 2,7 га Общая площадь зданий комплекса 286 253 м2 276 033 м2 В том числе:     Жилая часть, включая апартаменты 191 000 м2 168 630 м2 Общественная часть (офисы, боулинг, бильярд, магазин, автомагазин, арендаторы, рестораны, аквапарк, корты) 24 468 м2 25 430 м2 Тех. помещения 19 730 м2 41 500 м2 Подземные автостоянки 51 055 м2 (машиномест — 1 337) 43 100 м2 (машиномест — 1 049)

Таблица 2 Потребности комплексов в энергоресурсах

«Воробьевы Горы» «Триумф-Палас» Водоснабжение м3/сут. 2 725 2 930,35 Канализация м3/сут. 2 687 2 930,35 Водосток л/с 264 138 Электроснабжение, расчетная мощность кВт/кВА 7 000/8 300 9 000/10 500 Отопление Гкал/ч 12,0 12,0 Вентиляция Гкал/ч 11,0 8,0 Горячее водоснабжение Гкал/ч 6,0 7,5

Зонирование зданий по вертикали

Высотные здания зонируются по вертикали — делятся на зоны определенной высоты, разделенные техническими этажами. На технических этажах размещается инженерное оборудование и коммуникации. Высота зоны определяется значением допустимого гидростатического давления в нижних отопительных приборах или других элементах систем, а также возможностью размещения оборудования и коммуникаций на технических этажах. В то же время по соображениям противопожарной безопасности высотные здания разделяются по высоте на пожарные отсеки, отделенные от других отсеков противопожарными преградами. Как правило, зона инженерного оборудования по высоте совпадает с границами пожарного отсека.

Жилые здания комплекса «Воробьевы Горы» и высотная часть комплекса «Триумф-Палас» разделяются по высоте на пожарные отсеки, отделенные от других отсеков противопожарными преградами, в соответствии с техническими условиями на проектирование, разработанными специалистами ВДПО (Всероссийское добровольное пожарное общество) и решениями экспертного совета УГПС ГУВД Москвы. Системы отопления, вентиляции и водоснабжения для каждого из пожарных отсеков приняты самостоятельными. В корпусе 2 комплекса «Воробьевы Горы» — самом высоком — высота 2 пожарного отсека составляет примерно 80 м (25 этажей). Такое решение согласовано с пожарными службами, оно опробовано на других объектах. Допустимое гидростатическое давление современного инженерного оборудования позволяет принимать высоту одной зоны до 100 м. В то же время комплекс необходимых противопожарных мероприятий (рассечки, требуемые пределы огнестойкости, дымоудаление, противопожарный козырек на фасаде, спринклирование всех помещений — о некоторых из этих мероприятий см. ниже), согласованных с пожарными службами, позволяет увеличить высоту пожарного отсека сверх рекомендуемого МГСН «Многофункциональные высотные здания и комплексы» значения (50 метров).

В современном жилищном строительстве, особенно при строительстве жилых зданий «элитного» класса, в настоящее время проектировщики стараются обходиться без средних технических этажей либо располагать на этих этажах квартиры, поскольку в таких зданиях очень высока стоимость квадратного метра жилья. Даже 25-этажные здания — типовое жилищное строительство — практически попадают под действие этого нормативного документа (например, если высота этажа принята не 2,8, а 3,3 м от пола до потолка, то высота 25-этажного здания будет превышать 75 м, и, следовательно, данное здание необходимо разделить на два противопожарных отсека). За такими домами — будущая застройка городов, причем не только элитных, и об этом надо помнить при написании норм, поскольку трудно представить муниципальный жилой дом высотой 30 этажей (а такие дома уже есть), например, с дизельным генератором и складом топлива.

Создатели рассматриваемых высотных жилых комплексов, исходя из собственного опыта проектирования подобных объектов, предлагают в нормативных документах увеличить высоту пожарного отсека до 80 м или сделать запись о возможности этого увеличения при соответствующем обосновании.

Рисунок. Общий вид и вертикальный разрез высотного жилого комплекса «Триумф-Палас»

Теплоснабжение

Теплоснабжение систем вентиляции, отопления и горячего водоснабжения осуществляется от городских тепловых сетей. Все системы подключены к источнику теплоснабжения через ЦТП.

В комплексе «Воробьевы Горы» принят единый ЦТП на все жилые корпуса и общественную зону. Этот ЦТП — один из самых крупных в мире. По архитектурно-конструктивным соображениям ЦТП расположен на некотором расстоянии от высотных корпусов. К этим корпусам от ЦТП идет технический коллектор, в котором проложены все коммуникации. В технической зоне 3 корпуса расположены повысительные насосные станции водоснабжения, которые осуществляют подкачку холодной и горячей воды в каждую зону высотных корпусов. Такое решение позволяет уменьшить число трубопроводов в техническом коллекторе. В отличие от комплекса «Воробьевы Горы», в комплексе «Триумф-Палас» ЦТП расположен в стилобатной части под высотной секцией 1. Все повысительные насосные станции располагаются непосредственно в ЦТП. К секциям 2–7 и общественной зоне вода и тепло подаются по техническим коллекторам, расположенным по периметру комплекса. Для повышения надежности работы все теплообменники и насосные установки имеют 100 % резервирование.

Рисунок. ЦТП жилого комплекса «Воробьевы Горы»

Рисунок. Повысительные насосная станция в технической зоне 3 корпуса жилого комплекса «Воробьевы Горы»

Холодоснабжение

Для обеспечения в теплый период года в общественных помещениях комфортной температуры воздуха и в соответствии с заданием заказчика в обоих комплексах предусмотрена система холодоснабжения, состоящая из холодильной станции и системы холодоснабжения.

Для холодоснабжения общественной зоны комплекса «Воробьевы Горы» используется холодильная станция большой мощности. В качестве источника холода проектом предусматривается установка 3 холодильных машин суммарной холодопроизводительностью 2 100 кВт для торгового центра и боулинга и 600 кВт для общественной зоны. Холодильное оборудование принято фирмы «Trane», хорошо зарекомендовавшее себя на ранее запроектированных и построенных объектах. Проектом предусмотрена возможность взаиморезервирования машин на период плановых отключений путем устройства перемычек на системе холодоснабжения. Система холодоснабжения принята двухконтурная с работой холодильных машин по графику 7–12 °С и отдельными насосными группами для фэнкойлов, приточных систем, систем холодоснабжения супермаркета, боулинга, бассейна, общественных помещений. Предусмотрена работа водоохладителей и оборудования систем холодоснабжения в полном автоматическом режиме с выводом всей информации на компьютер в помещение диспетчерской. Места размещения выносных конденсаторов холодильных машин выбирались таким образом, чтобы архитектурный облик здания не был нарушен, но в то же время обеспечивалась нормальная работа оборудования и не превышался допустимый уровень шума в окружающей застройке.

Для холодоснабжения жилых квартир, за исключением коттеджей-пентхаусов, используются сплит-системы. Аспекты применения этих систем будут рассмотрены ниже.

Для холодоснабжения комплекса «Триумф-Палас» используются аналогичные решения.

Рисунок. (подробнее) Сечение технического коллектора жилого комплекса «Воробьевы Горы»

Отопление

В комплексе «Воробьевы Горы» в корпусах 1–3 (высотных) предусматривается устройство трехзонных, а в корпусах 4–7 однозонных систем водяного отопления с искусственным побуждением, подключенных к тепловым сетям через ЦТП, и посекционные автоматизированные узлы управления. Предусматривается двухтрубная система отопления с нижней разводкой магистралей по техническому этажу и тупиковым движением воды. В качестве нагревательных приборов принимаются секционные биметаллические радиаторы «Global-Style» (алюминиевые со стальным сердечником). Регулирование теплоотдачи осуществляется при помощи термостатических клапанов на подводках к приборам. Параметры воды в системе отопления приняты 95–70 °С. Для компенсации теплового расширения предусмотрена установка специальных линзовых компенсаторов отечественного производства, устанавливаемых через каждые 5 этажей. В компенсаторах предусмотрена центрирующая втулка, тем не менее, данные устройства чувствительны к боковым усилиям, поэтому требуют очень аккуратного монтажа, особенно в случае больших диаметров и больших давлений.

В комплексе «Триумф-Палас» в секции 1 (высотной) предусматривается устройство трехзонной, а в секциях 2–9 однозонных систем водяного отопления с искусственным побуждением, подключенных к тепловым сетям через ЦТП, и посекционные автоматизированные узлы управления. Как и в комплексе «Воробьевы Горы», предусматривается двухтрубная система отопления с нижней разводкой магистралей по техническому этажу и тупиковым движением воды, за исключением венчающей части здания (9 этажей), для которой принята горизонтальная лучевая система отопления с разводкой труб из сшитого полиэтилена фирмы «Rehau» в полу от распределительных поэтажных гребенок. Каждый отопительный прибор в этом случае регулируется автономно и может быть легко отключен, например, в случае ремонта. При применении систем с трубами из сшитого полиэтилена рекомендуем придерживаться температурного графика 90–70 °С, поскольку дальнейшее понижение температуры приведет к значительному росту поверхности нагревательных приборов.

Хочется призвать проектировщиков к широкому применению данных систем, поскольку их стоимость не намного превышает стоимость традиционных систем со стальными стояками у наружных стен, а заявляемый срок службы в два и более раз выше. Кроме того, данные системы не критичны к проблеме несанкционированного переустройства систем внутри квартир.

Помимо лучевой, на объектах возможна и периметральная схема поквартирного отопления. Эти две схемы в целом равнозначны. По мнению проектировщиков рассматриваемых объектов, по сравнению с периметральной разводкой, лучевая схема имеет некоторые преимущества — при этой схеме используются трубы меньшего диаметра, система проще в монтаже и наладке. Опыт эксплуатации здания на ул. Бирюзова, 32, в котором используется периметральная схема горизонтальной разводки отопления, показал, что при перепланировке или ремонте квартиры материал пола крепится, как правило, по периметру помещения, в результате чего возможны повреждения труб. При каких-либо манипуляциях с отопительным прибором в случае периметральной разводки необходимо останавливать отопление всей квартиры — например, на время ремонта, — в результате чего квартира выстужается. При лучевой же разводке нет необходимости проделывать отверстия в стенах и перегородках, примыкающих к наружным ограждениям, которые зачастую являются несущими. В несущих стенах рассматриваемых зданий проделывание любых отверстий и штраб (даже под электрическую проводку) запрещено. При крайней необходимости сверление и штрабление несущих стен возможно только по согласованию и с разрешения проектировщиков железобетонных конструкций.

По сравнению с вертикальными системами, горизонтальные двухтрубные поквартирные системы отопления с периметральной или лучевой разводкой в полу имеют ряд преимуществ, главным образом с точки зрения службы эксплуатации, поэтому в настоящее время все новые объекты проектируются с такими системами. Поквартирная система позволяет отключить только одну квартиру при необходимости, например, ремонта или замены отопительных приборов или при аварийной ситуации. Независимость от других квартир предполагает возможность индивидуального проектирования отопления каждой квартиры. Из других решений по системам отопления необходимо отметить хорошо зарекомендовавшие себя решения по применению балансировочных клапанов на подключении стояков к магистралям, позволяющие выставить проектный расход и перепад давления на стояках. Опыт наладки и соответствующее оборудование службами эксплуатации освоены.

Для общественной части комплекса проектом предусматривается устройство самостоятельных систем водяного отопления с искусственным побуждением, подключенных к распределительным гребенкам в узлах управления секций. Предусматривается двухтрубная система отопления с разводкой трубопроводов по подвалу и над полом. В качестве нагревательных приборов принимаются хорошо себя зарекомендовавшие на ранее построенных объектах конвекторы фирмы «Kampmann» как напольные, так и встраиваемые в пол.

Отопление подземных гаражей-автостоянок будет рассмотрено в отдельном разделе.

Рисунок. Распределительная гребенка системы отопления на техническом этаже

Рисунок. Линзовый компенсатор теплового расширения

Вентиляция и кондиционирование воздуха

По заданию заказчика в рассматриваемых комплексах принята приточно-вытяжная система вентиляции с механическим побуждением. Затраты на эту систему, по сравнению с системами естественной вентиляции, на стоимости квартир отражаются незначительно (по расчетам, стоимость квартир увеличивается примерно на 5 долл. США/м²), но при этом может быть гарантированно обеспечен нормативный воздухообмен в квартире.

В комплексе «Воробьевы Горы» для каждого пожарного отсека корпусов 1–3 (высотных) предусматривается установка самостоятельных систем приточно-вытяжной вентиляции. В приточных системах предусматривается очистка воздуха от пыли и его подогрев в холодный период года. В связи с круглосуточным режимом работы приточные установки приняты со 100 % резервом в вентиляторной секции.

Возможно проектирование единой системы вентиляции на все пожарные отсеки, но при использовании больших систем чрезвычайно затруднена их наладка. Лучшим решением является использование нескольких систем меньшей производительности. В то же время нет необходимости в чрезмерном увеличении числа таких систем. Необходим разумный компромисс. Воздухообмены по помещениям определены по нормативным кратностям и расчетом. Из-за высокой стоимости квадратного метра каждая вентиляционная шахта используется дважды. Если кончается приток в зону, в этой же шахте выше располагается вытяжка из этой же зоны (с перестановкой на техническом этаже).

Схема вытяжных воздуховодов принята со спутниками, подключаемыми к сборному коробу под потолком вышележащего этажа. Вытяжные воздуховоды выполняются из тонколистовой оцинкованной стали и прокладываются скрыто в выгороженных шахтах квартир. В процессе монтажа инженерных коммуникаций эти вентиляционные стояки вытяжной вентиляции выводятся за пределы вентиляционной шахты на 50 мм, поскольку все квартиры имеют индивидуальную планировку, и владелец квартиры в зависимости от собственных потребностей может разместить вытяжные решетки в нужном месте. Все вытяжные патрубки в процессе монтажа в обязательном порядке маркируются, чтобы, например, вытяжка из санузла не была направлена в кухонный стояк. Любые квартирные механические вытяжные устройства запрещены во избежание разбалансировки налаженных систем вентиляции.

Наладка систем вытяжной вентиляции для рассматриваемых зданий имеет свои особенности. Дело в том, что обычно систему вентиляции собирают постоячно, и на каждом канале-спутнике должен быть свой дроссель-клапан. Он находится в квартире, расположенной этажом выше. Если наладка системы откладывается на более поздний срок, то возможен вариант, когда в какой-либо квартире опережающе провели ремонт и перекрыли доступ к дроссель-клапану.

В связи с этим службой эксплуатации рассматриваемых комплексов для наладки систем вытяжной вентиляции (приточная вентиляция регулируется проще, поскольку расположена в межквартирных холлах, см. ниже) было приобретено несколько вентиляторов с частотным приводом, которые временно, в процессе непосредственного монтажа и наладки системы, могут обеспечить требуемый расход на отдельный вентиляционный стояк, после чего система регулируется, дроссель-клапаны устанавливаются на требуемый расход, законтриваются и опечатываются. Вентиляционный стояк налажен. Вся система вытяжной вентиляции в этом случае может быть смонтирована и отрегулирована еще в процессе строительства. После того, как на техническом этаже будет смонтировано все необходимое оборудование, достаточно будет отрегулировать только это оборудование на техническом этаже, не затрагивая квартиры.

Прокладка приточных воздуховодов предусматривается по техническому этажу и в вертикальной шахте лестнично-лифтового узла. От вертикального приточного коллектора на каждом этаже под потолком лифтового холла разводятся горизонтальные индивидуальные каналы в каждую квартиру. Пожарные службы разрешили такую схему при условии, что каждый индивидуальный канал оборудуется противопожарным клапаном на вводе в квартиру, а на выходе из шахты с приточным воздуховодом на этаж установлен огнезадерживающий клапан. Противопожарный клапан связан с системой противопожарной автоматики. Эта схема удобна с точки зрения эксплуатации. Кроме этого, при горизонтальной разводке вертикальные приточные каналы не занимают жилую площадь, что выгодно экономически. Входной приточный патрубок в квартиру расположен над входной дверью. Поскольку во многих квартирах предусмотрена свободная планировка, дальнейшая разводка воздуховодов в квартире выполняется ее владельцем по согласованию со службой эксплуатации в зависимости от особенностей планировки квартиры и собственных потребностей. В частности, владелец квартиры может просто развести приточные каналы по различным помещениям квартиры, а может подать этот воздух на всас канальных кондиционеров, устанавливаемых в квартире. Внешние блоки местных кондиционеров располагаются в специально отведенных для них местах на балконах незадымляемой лестничной клетки, что позволяет не нарушать архитектурный облик здания. Некоторые особенности размещения наружных блоков будут рассмотрены ниже.

Рисунок. (подробнее) Узел подключения к стоякам отопления этажей с горизонтальной разводкой труб в полу

В данных комплексах принята механическая приточно-вытяжная вентиляция, поскольку элитное жилье подразумевает хорошие герметичные (плотные) окна, входную дверь с резиновым уплотнением, хорошую герметизацию всех стыков. Также в случае использования механической вытяжки необходимо обеспечить приток свежего воздуха в квартиру. Это могут быть и приточные клапаны, и другие подобные решения, но они должны быть обязательно.

Во всех корпусах комплекса «Воробьевы Горы» предусмотрена возможность открывания окон на любом этаже для проветривания и возможности мытья окон. Например, при использовании герметичных пластиковых окон можно использовать режим зимнего проветривания (окна приоткрываются, оставляя 3 мм щель для поступления наружного воздуха). Опыт строительства и эксплуатации данного и ряда подобных объектов (например, высотного жилого комплекса «Алые Паруса») показывает, что окна можно делать открывающимися на любом этаже. Неоткрывающиеся окна очень сложно очищать — необходимо использование либо услуг промышленных альпинистов, либо специальных люлек. Такие люльки, помимо достаточно высокой стоимости, вызывают достаточно большие сложности в эксплуатации. В частности, в комплексе «Триумф-Палас» для очистки витражного остекления большой площади в центральной секции предусмотрено 8 люлек. Эти люльки перемещаются по монорельсу, проложенному по техническому этажу. Потребовалось предусмотреть специальные сдвижные люки, которые не могут быть закрыты, пока люлька находится внизу. Потребовалась система автоматики, блокирующая входы на технический этаж при открытых люках. При очистке окон жилых квартир из люлек возможны нарекания жильцов. Кроме этого, данное оборудование необходимо сертифицировать и ежегодно испытывать, а персонал должен проходить специальное обучение.

Случай, показывающий высокую герметичность современных квартир и связанную с этим необходимость организации какого-либо притока, произошел в жилом здании на ул. Бирюзова, 32. После сдачи здания в эксплуатацию и частичного заселения был произведен пуск системы механической вытяжной вентиляции. Однако двумя месяцами ранее владелец одной из квартир по каким-то соображениям, несмотря на возражения службы эксплуатации, отключил приточную вентиляцию в квартире (просто заглушил приток). При включении вытяжной вентиляции даже небольшое разрежение привело к тому, что усилий человека не хватало для открытия входной двери. Владелец квартиры ошибочно решил, что дверь заклинило, были вызваны спасатели, и только вмешательство службы эксплуатации позволило установить истинную причину. Дверь удалось открыть после отключения механической вытяжки.

В качестве примера интересен еще один случай, который произошел в здании, где была запроектирована естественная вытяжная вентиляция. Приток не обеспечивался из-за высокой герметичности окон. В каждой квартире располагалось три вентиляционных стояка: на кухне, в туалете и большой — в ванной комнате. Кухонный и туалетный вентиляционные стояки проходят в одной шахте параллельными каналами, стояк ванной комнаты — в другом месте квартиры. Максимальную температуру имеет вытяжной воздух, удаляемый через кухонный стояк (из-за больших бытовых тепловыделений), минимальная температура — вытяжной воздух, удаляемый через стояк ванной комнаты. В зимнее время, при температурах наружного воздуха ниже –12 °С, вытяжка через вентиляционный стояк кухни при герметичных ограждающих конструкциях приводила к «опрокидыванию» вентиляции в вентиляционном стояке ванной комнаты, и в ванную комнату через этот вентиляционный стояк начиналось поступление наружного воздуха с низкой температурой, например –15—20 °С. В связи с изложенным выше мы рекомендуем включить в соответствующие нормативные документы требования об обязательном обеспечении возможности притока — посредством использования механической приточной вентиляции, приточных клапанов в окнах или каким-либо другим способом, но подобные решения должны обязательно иметь место. В противном случае никакой воздухообмен не может быть обеспечен, а систему вентиляции невозможно наладить.

В общественной части комплексов проектируются системы приточно-вытяжной вентиляции с искусственным побуждением. Самостоятельные системы вентиляции предусматриваются для помещений ресторана (зал для посетителей, производственные цеха ресторана, административные помещения, кухня, моечные, санузлы и душевые), супермаркета (торговый зал, административные, складские помещения, душевые и санузлы), физкультурно-оздоровительного комплекса (бассейн, раздевалки, теннисный корт, спортзал, тренажерный зал). Система вентиляции гаражей-автостоянок рассмотрена ниже.

Специальное решение по вентиляции применено для машинных отделений лифтов. Лифты рассматриваемых комплексов управляются специальными контроллерами, установленными в машинном отделении. Данные контроллеры очень чувствительны к повышению температуры: лифты автоматически отключаются, если температура воздуха в помещении превышает +45 °С. Для обеспечения требуемой температуры можно поставить сплит-системы или приточно-вытяжную вентиляцию машинных отделений, однако было найдено более простое решение. В машинные отделения лифтов по сигналам от датчиков температуры направляется часть вытяжного воздуха из жилых помещений. Этот воздух имеет постоянную круглогодичную температуру 22—25 °С, и поэтому его использование эффективно для вентиляции машинных отделений.

Рисунок. (подробнее) Разводка приточных воздуховодов под потолком лифтового холла

Водоснабжение

В комплексе «Воробьевы Горы» предусмотрено зонирование внутренней системы водоснабжения и горячего водоснабжения с устройством трехзонной системы водоснабжения для корпусов 1–3 и двухзонной для корпусов 4–7. Кроме того, каждая квартира оборудуется внутриквартирным шкафчиком пожаротушения с отдельным краном, гибким шлангом Ду20 длиной не менее 15 м и распылителем. Горячая вода готовится в ЦТП, расположенном в подвальном этаже здания, а далее по техническому коллектору (см. выше) от одной группы теплообменников по одной паре трубопроводов подается к высотным жилым корпусам. Для высотных корпусов предусмотрено устройство подкачивающих насосных станций холодного и горячего водоснабжения для 2 и 3 зон водоснабжения в насосной станции, где также установлены емкостные электробойлеры, обеспечивающие бесперебойное горячее водоснабжение при плановых отключениях в теплосети. Данная схема успешно была реализована на объекте «Алые Паруса». Стояки системы водоснабжения проложены в лестнично-лифтовом холле, откуда обеспечивается ввод в квартиру трубопроводов горячей и холодной воды. Поскольку ввод в квартиры предполагается в пространстве подшивного потолка, определенный интерес представляет использование трубопроводов из сшитого полиэтилена, не имеющих на всем протяжении до ввода в квартиру никаких фитингов. На данных объектах широко используются трубопроводы отечественного производства фирмы «Бирпекс». Учитывая температурный режим трубопроводов, могут быть использованы без ограничений трубы из сшитого полиэтилена «Рех-а», «Рех-в», «Рех-с», а также «PE-RT». Система водоснабжения оснащена счетчиками горячей и холодной воды, которые вместе с фильтрами и регуляторами давления установлены в лестнично-лифтовом холле. Расчет за фактически потребленные расходы ведется по показаниям счетчиков. Это решение было запроектировано по настоятельной просьбе службы эксплуатации. Дополнительные затраты в этом случае невелики, зато в случае аварии поврежденный участок легко локализуется. Локализация поврежденного участка позволяет минимизировать ущерб от аварии. В высотных жилых комплексах квартиры относятся, как правило, к «элитному» классу, поэтому в случае аварии по вине службы эксплуатации сумма возмещения ущерба может достигать 80–120 тыс. долл. США. В случае использования вертикальных систем ГВС при аварии в отдельной квартире необходимо отключение всей зоны. В муниципальном жилье для ликвидации аварии можно вскрыть квартиру в присутствии сотрудников милиции, но в жилье, относящемуся к «элитному» классу, зачастую это невозможно. В практике службы эксплуатации был случай, когда в летнее время хозяева квартиры, в которой произошла авария, были в отпуске, в квартиру не было доступа, что не позволяло устранить последствия аварии. В результате водоснабжение всей зоны было отключено, и два месяца служба эксплуатации разносила по квартирам воду вручную.

По нормам в системе водоснабжения должно быть обеспечено избыточное давление 5 м. в. ст. на душевую сетку, но по техническим условиям оборудования, которое сейчас ставится в большинстве элитных квартир, требуемый (располагаемый) напор на входе в квартиру должен быть не менее 25 м водяного столба. Поэтому в задании заказчика было определено, что в самую последнюю квартиру по данному стояку выдается именно такое избыточное давление (25 м водяного столба), чтобы у владельцев квартир не возникало проблем при эксплуатации подобного оборудования. Поскольку давление повышается, а высота зоны достаточно велика, на каждом этаже предусматривается установка ограничительных регуляторов давления на 4 бара. Эти же самые регуляторы давления позволяют обеспечить нормальное функционирование термосмесительных установок (смесители с термозадатчиками), которые могут нормально работать при разности давлений между горячей и холодной водой не более 0,6 бара (6 м водяного столба).

На вводе в квартиру систем холодного и горячего водоснабжения установлены обратные клапаны. Служба эксплуатации столкнулась с проблемой перетока воды из холодной в горячую магистрали. Это связано с установкой в квартирах оборудования, которое при неправильной эксплуатации подмешивает воду по всей зоне. Например, душевые кабины с электронным управлением имеют два режима выключения — «STOP» и «OFF». В этих кабинах стоят два электромагнитных вентиля на смесителе и один вентиль на расходе. Если человек нажимает кнопку «STOP», закрываются все три вентиля, если кнопку «OFF» — закрывается только один разборный смеситель, и вода через душевые кабины подмешивается по всей зоне. Похожие проблемы возникают и при эксплуатации некоторых моделей биде.

Квартирные холлы рассматриваемых комплексов по чистоте приравниваются к офисным помещениям, и для их мытья требуется достаточно большой расход воды — 2,8 л/м². В подобных высотных зданиях вручную доставлять такое количество воды на все этажи очень сложно. Поэтому в помещениях перед мусоропроводом устанавливаются смесители и трапы, позволяющие набрать воду для мытья пола и слить ее после использования.

Рисунок. (подробнее) Схема горячего водоснабжения высотных жилых корпусов

Водоотведение

В настоящее время во многих странах в высотных зданиях не используются канализационные трубы из ПВХ. При пожаре такая труба горит, пропуская пожар на смежные этажи и выделяя токсичные вещества. По европейским нормам, в каждом перекрытии стоит противопожарный клапан, который при нагревании схлопывает трубу, однако проведенные два года назад в Германии испытания показали, что эти клапаны великолепно работают только для верхнего перекрытия. Нижний клапан не успевает сработать, расплавленный пластик капает на нижний этаж, и пожар распространяется не вверх, как обычно, а вниз. Поэтому в настоящее время во всех новых зданиях проектировщиками используются только чугунные трубы.

При разработке проекта здания утверждается стандартная планировка квартир. Однако затем в процессе перепланировки «мокрые» зоны (ванные комнаты, санузлы) могут быть по согласованию со службой эксплуатации перенесены в другое место. Никаких препятствий к такому переносу нет, если соблюдены все необходимые технические условия. Например, в рассматриваемых объектах служба эксплуатации принимает гидроизоляцию мокрых зон только после испытаний на суточный залив, и затем в течение трех суток контролирует отсутствие протечек. В современных квартирах подобного класса владелец квартиры определяет планировку в зависимости от потребностей, и может, например, увеличить число туалетов. Изменение проекта в обязательном порядке согласовывается со службой эксплуатации, но, даже если у службы эксплуатации нет возражений, утверждение проекта перепланировки встречает трудности. Поэтому представляется необходимым внесение в нормативные документы положения, разрешающего такой перенос «мокрых» зон.

Некоторую проблему представляет отведение конденсата от наружных блоков сплит-систем. Как было отмечено выше, для установки таких блоков предусматриваются специальные места, поскольку их установка на фасаде может испортить архитектурный облик здания. Конденсат из внутренних блоков отводится обязательно в систему канализации через гидрозатвор, категорически запрещен выброс конденсата на фасад. Однако, если сплит-система работает в режиме теплового насоса (не на охлаждение, а на подогрев воздуха в помещении при температуре наружного воздуха –8…+5 °С), то конденсат образуется не на внутренних, а на наружных блоках. Этот конденсат стекает вниз, что может привести к обледенению фасадов. В связи с этим наружные блоки сплит-систем размещены в нишах пожарных балконов, на которых предусмотрено водоотведение — ливневые стояки. В этот же ливневый стояк выводится конденсат от наружных блоков сплит-систем. На зимний период необходимо оборудование таких ливнестоков греющим кабелем. Как показал опыт эксплуатации, ливнесток пожарных балконов нельзя выводить на стилобатную часть комплекса, поскольку в этом случае образуются большие наледи, которые затем трудно удалять. Необходимо делать отдельный безнапорный выпуск в водосток, выводить на теплый техэтаж, что позволит для предотвращения обледенения обогревать только наружный вертикальный ливнесток. Затраты энергии при этом невелики, достаточно одного греющего кабеля. Этот кабель не обязательно располагать в трубе спиралью, достаточно бросить его вдоль трубы. Даже если ливнесток полностью зарастет льдом, будет обеспечен сток воды вдоль греющего кабеля.

Актуальным вопросом является снегоудаление с кровель. Для оттаивания кровель требуются большие мощности. В данных комплексах было найдено решение — кровли рассматриваемых зданий оттаиваются сегментами, мощность одного сегмента ограничивается 7 кВт. По мере оттаивания посредством специальной автоматики сегменты переключаются. Удаление с кровель образующейся при этом воды производится через водосточные воронки, оборудованные подогревом, в ливневую канализацию. В ряде объектов, в том числе в комплексе «Воробьевы Горы», в которых имеется коттедж-пентхаус, система снеготаяния с кровель коттеджа-пентхауса подключается к счетчику владельца этого пентхауса, который может оттаивать или не оттаивать кровлю, по желанию. Система оттаивания кровель в этом случае также сегментируется. Площадь участка, на котором расположен комплекс «Воробьевы Горы», составляет 4,7 гектара. Удаление снега с такой площади представляет определенные проблемы, поэтому на территории комплекса была предусмотрена специальная снеготаялка, в которой для таяния снега используется тепло обратной воды из ЦТП. В снеготаялке устроена водяная ванна, которая греется обратной водой из ЦТП, а также спринклерный полив сверху, дополнительно способствующий таянию снега. Снеготаялка традиционной конструкции с роторами в данном случае не нужна, поскольку территория комплекса постоянно убирается, там никогда не бывает соли, и тот снег, который выпал, тут же тает в снеготаялке и уходит в канализацию или в водосток.

Рисунок. Емкостные электробойлеры

Противопожарные мероприятия

В рассматриваемых комплексах предусмотрено спринклирование не только общественных зон, но и жилых квартир высотных секций (1, 2 и 3 корпуса комплекса «Воробьевы Горы», все секции комплекса «Триумф-Палас»). При спринклировании квартир возникает проблема: как незаметно разместить трубы со спринклерными головками в интерьере квартиры. На малых объемах можно поставить так называемые «пристенные» спринклеры в зоне сопряжения потолка и стены. У таких систем ограниченный радиус действия, поэтому в больших помещениях освободить потолки нельзя. В настоящее время в России рассматриваются варианты замены стальных труб трубами, выполненными из негорючего пластика. Такие трубы не поддерживают горение, а при высоких температурах могут всего лишь деформироваться и потерять герметичность, но в этом случае в зону возгорания поступит больше воды. Пластиковые трубы могут соединяться на клею, более эстетичны и могут быть легче вписаны в интерьер квартиры.

Еще одна проблема — отвод воды при пожаре. Если предусмотрено спринклирование квартир, в нормах должно появляться требование о 100 % гидроизоляции квартир (а не только зоны санузла), поскольку протечки на нижние этажи приведут к необходимости возмещения ущерба. Необходимо делать уклоны к приемным отверстиям (трап в данном случае не годится, поскольку у него маленькая пропускная способность) и выводить патрубки из водосточных труб (из канализационных труб нельзя из-за запаха) на уровне пола межквартирного холла.

При строительстве здания в первую очередь должен быть смонтирован противопожарный водопровод. Это положение должно быть отражено в нормативных документах. Пусть эта система находится в «сухом» режиме, но в любой момент в нее можно подать воду и погасить, например, бытовой мусор на любом этаже. Следует обязательно оговорить в нормативных документах, что на временное водоснабжение строящихся объектов должен быть обеспечен противопожарный расход воды. На такое водоснабжение можно поставить временный противопожарный повысительный насос, который может включаться вручную, но в случае возгорания обеспечивает тушение пожара.

На воздухозаборных устройствах системы подпора воздуха необходима обязательная установка утепленных клапанов. Подпор воздуха в лифтовую шахту в случае пожара осуществляется сверху вниз, и если нет клапана, в зимнее время происходит стекание холодного воздуха в эту шахту. В этом случае, помимо неудобств для жильцов (в кабине лифта температура понижается примерно до 7 °С), возможна остановка лифтов, поскольку по сигналам датчиков температуры срабатывает защитная автоматика.

Рисунок. Распределительная гребенка системы водоснабжения на этаже

Подземные гаражи-автостоянки

В рассматриваемых комплексах предусмотрены гаражи-автостоянки из расчета 2,4 машино-места на одну квартиру. В комплексе «Воробьевы Горы» гараж размещен на 5 уровнях. Отопление стоянки автомобилей, в соответствии с заданием заказчика, предусмотрено посредством водяной системы отопления с горизонтальными поэтажными бифилярными ветками, подключенными к общей распределительной гребенке в ЦТП с параметрами теплоносителя 95–70 °С. В качестве нагревательных приборов принимаются регистры из гладких труб. Если гараж заглубленный, для компенсации теплопотерь хватает трубы диаметром 25. Воздушное отопление в данном случае приводит к большим затратам по причине резервирования, и, кроме этого при его использовании наблюдается неравномерность прогрева по всему объему гаража.

По нормативным документам температура воздуха в гараже должна составлять 5 °С¹. Представляется, что такое категоричное требование должно быть пересмотрено. Заказчик желает иметь в гараже более комфортную температуру 20 °С и готов оплачивать дополнительные эксплуатационные затраты. При такой температуре есть и еще один положительный фактор — сокращение времени прогрева машины. Если в гараже 20 °С, машина греется практически мгновенно, нет большого количества выхлопных газов, меньше загрязняется атмосфера, а следовательно, и ниже требования к вытяжной вентиляции гаража.

В помещениях стоянки автомобилей предусматривается приточно-вытяжная система вентиляции с механическим побуждением. Предусмотрены самостоятельные системы для каждого этажа и пожарного отсека подземной части с резервными вытяжными системами.

По нормам вентиляционные камеры гаражей следует размещать на верхних технических этажах². Это не очень хорошее решение, поскольку в этом случае шум от установок проникает на несколько этажей вниз (складываются низкочастотные составляющие шума). Кроме этого, оборудование рано или поздно выходит из строя, и если рабочее колесо установки на 5 000 м³/ч можно поднять в лифте, то рабочее колесо установки на 20 000 м³/ч не входит ни в один лифт. Сами установки необходимо запитывать от распределительного щита гаража, т. е. тянуть силовой кабель вверх через все этажи — появляется дополнительная линия, которую требуется прокладывать в отдельном стояке.

В рассматриваемом комплексе системы вентиляции подземных гаражей работают периодически по датчику загазованности. Следует отметить, что загазованность стоянок отличается от расчетной — она намного меньше. Силами службы эксплуатации были проведены эксперименты — обязали комендантов на различных объектах подсчитать число выездов из гаражей, затем проверили по системам объективного контроля (все выезды из гаражей фиксируются телекамерами). В час из гаража на 200 мест выезжает 10 машин, утром максимум 20, т. е. в элитном жилье в час выезжает максимум 10 % машин. В нормативных документах есть требование³ — воздухообмен по расчету, но не менее двух 1/ч. Для удобства жителей делаются высокие гаражи (см. ниже), объем вытяжки из которых сразу возрастает. При этом количество машин одинаково и в гараже высотой 2 м, и в гараже высотой 3 м, воздухообмен же во втором случае увеличивается в 1,5 раза.

У проектировщиков данного комплекса есть опыт проектирования объектов, в котором гаражи размещаются на первом этаже с высокой входной группой, в результате чего высота гаража составляет 5 м, но при этом количество машин невелико. В этом случае нормативные значения воздухообменов очень велики, что в данном случае не оправдано. Предлагается внести в нормативные документы положение, разрешающее принимать требуемый воздухообмен по расчету. Использование датчиков CO позволит значительно снижать эксплуатационные расходы. Требование двукратного воздухообмена и воздушного отопления приводит к большим капитальным и эксплуатационным затратам, вызванным необходимостью использования приточных и вытяжных установок с высокой производительностью подогрева больших объемов приточного воздуха. С точки зрения энергосбережения в подобных помещениях целесообразны минимально необходимое водяное отопление и периодическая работа системы вентиляции по датчику CO.

В новой редакции нормативных документов разрешен выброс удаляемого дыма факелом на фасад⁴. В данных двух объектах система дымоудаления из гаражей решена именно таким образом. Это решение позволяет сэкономить значительные средства, поскольку отпадает необходимость пропускания вытяжных шахт дымоудаления через 48 этажей, занимающих значительную площадь. Совместно со специалистами ВДПО, которые курируют эти объекты, было найдено решение: выброс на фасадную часть стилобата факельным выбросом. Пожар — событие не частое, и при факельном выбросе дым успевает рассеяться.

Все пространство гаражей спринклируется. Поскольку гараж расположен на пяти уровнях, возникает проблема водоотведения. Для этих целей вдоль колонн устроены трапы, которые объединяются на нижнем этаже в лотки, откуда самотек поступает в приямки, оборудованные насосами. Помимо прочего, такое решение допускает влажную уборку помещений (удаление песка, грязи). Предусмотрено водоснабжение гаражей — с шагом 40 м устанавливаются смесители и поливочные краны для влажной уборки. Летом влажная уборка осуществляется уборочными машинами, для работы которых также необходима вода, а зимой грязь (как правило, это смерзшиеся глыбы грязного снега) просто смывается шлангами в трапы. Грязь по вертикали нигде не застревает, а лотки всегда можно вычистить, подняв решетки. Приямки с насосами располагаются в выделенных помещениях. В этих помещениях обязана быть вытяжная вентиляция (хотя в нормативных документах нет такого требования), чтобы исключить распространение запахов по помещениям. Для сокращения зеркала воды (уменьшение выделения запахов, размножения комаров) был разработан двухуровневый приямок. Приямок оборудован двумя насосами. Как правило, работает один насос. Если есть большое поступление воды и нижний приямок заполняется на 0,6–0,7 объема, автоматически включается второй насос. Если приямок заполняется на 0,9 объема, система диспетчеризации выдает сигнал в диспетчерскую. Такой сигнал означает, что либо неисправны насосы, либо очень большой расход воды, т. е. где-то произошла авария.

Высота проезда в гараже по заданию под коммуникациями составляет 2,4 м, причем не только проездов, но и мест парковки (по нормативным документам минимально необходимая высота помещения составляет 2,0 м). Такая высота была принята, поскольку высота некоторых автомобилей с багажником превышает 2,3 м. Затраты на строительство при этом возрастают незначительно, а с точки зрения эксплуатации увеличение высоты приносит дополнительные удобства.

¹ СНиП 21-02-99 «Стоянки автомобилей», пункт 6.10.

² МГСН 5.01-01 «Стоянки легковых автомобилей», пункт 3.4.

³ МГСН 5.01-01 «Стоянки легковых автомобилей», пункт 3.17.

⁴ СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», пункт 8.10.

Система автоматизации и диспетчеризации

Все инженерные системы диспетчеризируются. Система диспетчеризации собирает данные о работе всех вентиляционных установок, о работе ЦТП.

В создании технического задания на систему диспетчеризации активно участвовала служба эксплуатации, поэтому данная система позволяет, например, оценить такие параметры, как засоренность фильтров перед насосами, засоренность теплообменников и т. п.

Все данные о работе оборудования поступают в диспетчерскую, в центральный офис эксплуатирующей компании, где специалисты могут не только отслеживать параметры, но и менять режимы работы оборудования. Есть уровни ответственности принятия решений. Все действия протоколируются, и их можно отслеживать из любой точки земного шара, где есть доступ в Интернет.

В настоящее время служба эксплуатации своими силами делает диспетчеризацию ЦТП некоторых других объектов, в которых изначально была предусмотрена только возможность автоматизации.

Для управления и контроля работы технологического оборудования инженерных систем ЦТП комплекса «Триумф-Палас» используется оборудование фирмы «Honeywell» в составе контроллеров XCL5010 с распределенными модулями входа/выхода, периферийными приборами и средствами автоматики (датчики давления, температуры, электромеханические приводы, клапаны, реле перепада давления и т. д.). Контроллеры Excel 500 размещаются в совмещенных шкафах силовых и автоматики, установленных в технических помещениях теплового пункта. В совмещенных шкафах, помимо контроллеров, устанавливается пусковая аппаратура и пластмассовые короба для внутренней проводки. Контроллеры Excel 500 соединяются между собой шиной передачи данных «С-bus». Периферийные приборы и средства автоматики устанавливаются на технологическом оборудовании инженерных систем в местах, удобных для монтажа, эксплуатации и обеспечения максимальной точности показаний.

Автоматизируется инженерное оборудование ЦТП (узел ввода теплоносителя, теплообменники и циркуляционные насосы), оборудование станции поддержания давления всех систем, насосы системы снеготаяния, насосы и клапаны системы заполнения дренажных приямков и т. д. Контролируется давление сетевой прямой и обратной воды, на теплообменниках, на фильтрах, во вторичных контурах, температура сетевой воды, во вторичных контурах, на теплообменниках, перепад давления на насосах, состояние двигателей насосов, состояние датчика перегрева двигателя и т. д. Системой формируются следующие аварийные сигналы:

1) не работает какой-либо насос;

2) пропадает питание от устройства контроля фаз вводного щита;

3) авария двигателей насосов ГВС, отопления, вентиляции;

4) авария насосов ГВС, отопления, вентиляции;

5) авария насосной станции ХВС, ГВС;

6) нет давления на вводе ХВС;

7) высокий уровень воды в дренажном приямке.

Системой формируются следующие предаварийные сигналы:

1) возможность утечки из системы отопления и вентиляции (включение насосов подпитки на время, больше, чем 10 мин);

2) засорение фильтра (перепад давления больше уставки);

3) засорение теплообменника (перепад давления больше уставки);

4) занижение давления обратной воды ТЭЦ (давление меньше уставки);

5) авария установок поддержания давления;

6) отсутствие питания на установках поддержания давления.

Системой могут автоматически формироваться сигналы предупреждения:

1) завышение или занижение температуры обратной воды систем отопления и вентиляции;

2) занижение температуры воды ГВС;

3) завышение или занижение температуры подающей воды в контурах отопления и вентиляции относительно температурного графика;

4) завышение или занижение давления ХВС;

5) занижение давления систем отопления, вентиляции, ГВС;

6) занижение перепада давления в контурах отопления, вентиляции, ГВС.

Хочется надеяться, что данная статья заинтересовала специалистов, поэтому обсуждение затронутых вопросов на страницах журнала можно продолжить, затронув такие темы, как наладка систем отопления, схемы устройства центрального кондиционирования квартир, проблемы поквартирной горизонтальной разводки систем отопления, проблемы муниципальных зданий при несанкционированной замене отопительных приборов и др.

 

Ждем вопросов и готовы по возможности ответить на них, исходя из накопленного опыта проектирования и эксплуатации высотных комплексов.

Тел. (495) 107-91-50