Особенности высотного домостроения

                 Особенности высотного домостроения

В условиях дороговизны земельных  участков, отведенных под застройку, строительные компании стараются возвести здания с максимальной для себя выгодой, используя в качестве инструмента  для извлечения прибыли высоту: в  высотном доме больше квартир, офисов или просто полезных помещений. Но на этом пути строителям приходится считаться  с законами физики и соображениями  безопасности.

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ:

Высотные здания считаются  сложными конструкциями, для строительства  которых требуются серьезные  инженерные решения. Достаточно сказать, что в современных высотках насчитывается  до 30 систем инженерного оборудования: системы отопления, вентиляции, водопровода, канализации, мусороудаления, пожарной безопасности, автоматизации, пассажирского подъемного оборудования и др. Причем, все эти системы отличаются от тех, которые используются в строительстве обычных домов. И, зачастую, требуется взаимоувязка работы таких систем, поскольку они могут оказывать друг на друга существенное влияние.. Кроме того, в высотных зданиях необходимо проводить постоянный мониторинг как самой конструкции, так и всех ее инженерных систем. Поэтому в зданиях устанавливаются тысячи датчиков, с которых постоянно снимаются показатели.

ОСОБЫЙ  ПОДХОД:

Специального изучения и  принятия нестандартных решений  в высотных зданиях требуют проблемы меняющегося воздушно-теплового  режима, против дымной защиты при пожаре, теплоснабжения и отопления, вентиляции, систем автоматизации и управления, проблемы безопасности и психологического дискомфорта и др.

Можно привести несколько  примеров, иллюстрирующих тезисы о  том, что для проектирования и  эксплуатации высотных зданий требуется  особый подход.

Если проектировать системы отопления и водоснабжения обычным образом, то под действием гравитации в стояках здания «Россия» (высота — 612 м) давление на первых этажах будет превышать 60 атм, для здания «Федерация» (высота — 440 м) — 45 атм. Давление воды просто разорвет все обычные системы.

Гравитационную составляющую необходимо учитывать и при проектировании мусоропроводов и канализации. Требуется предусмотреть установку гасителей скорости, принимать меры по снижению шума. Это касается как устройства мусоропроводов и канализации, так и устройства лифтовых шахт, установки различных двигателей и пр.

Еще одна проблема — отвод воды при пожаре. В наилучшем случае должно соблюдаться правило полной гидроизоляции квартир, а для сбора воды полы в квартирах и холлах необходимо устраивать с небольшим уклоном — для дальнейшего сброса ее в сеть водостока. Если этого не предусмотреть, то будет велик риск повреждения имущества в квартирах, расположенных этажами ниже.

Требуется предусмотреть  установку обратных клапанов на вводах в квартиры систем ХВС и ГВС, чтобы  предотвратить проблему подмеса  и перетока воды из холодной в горячую магистраль.

При проектировании систем канализации необходимо предотвратить  срыв гидрозатворов у санитарных приборов. Требуется проведение дополнительных расчетов на пропуск по стокам канализации не только сточных вод, но и дополнительных воздушных потоков, т.к. возможно образование зон вакуума в верхней и средней частях стояка и зоны повышенного давления — в его нижней части.

Этот перечень можно продолжать и развивать. Поэтому процесс  проектирования инженерных систем высотных зданий, оптимальный подбор оборудования и мест его установки должен идти путем совместного принятия решений как проектировщиков, так и производителей оборудования. При этом имеет смысл учитывать и мнение эксплуатирующих организаций.

ВСЕ ПО ЗАКОНУ

Современное высотное строительство  в России — достаточно молодое. И, как это часто бывает, принятие полного комплекта документов, регламентирующих этот вид деятельности, отстает от темпов возведения зданий.

В настоящее время единых для России требований по строительству  высоток нет. При этом эксперты отмечают, что отсутствие полной нормативной  базы для инженерного обеспечения  высотного домостроения усложняет  проектирование и монтаж внутренних инженерных сетей в высотных зданиях. Кроме того, отсутствует и современная  нормативная база, отображающая критерии безопасности высотных сооружений.

Московские НИИ и проектные  институты по заказу Москомархитектуры  разработали «Общие положения к  техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м», согласованные со всеми органами надзора. Этот документ также можно  принимать как практическое руководство при проектировании.

УСТРОЙСТВО  И ОСОБЕННОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

Зонирование.

Действующими строительными  нормами предусматривается зонирование  высотных домов по вертикали. Это  делается в целях обеспечения  пожарной безопасности и оптимального и безопасного расположения инженерных систем. Зоны определенной высоты могут  разделяться техническими этажами, на которых производится разводка магистралей  сетей отопления, водоснабжения, прокладка  сборных сетей канализации, объединение  вентиляционных каналов. Наличие технических  этажей — оптимальный вариант для эксплуатации, но в последнее время достаточно часто инвесторы стараются обходиться без них по экономическим соображениям. В таком случае используются шахты для прокладки трубопроводов, а горизонтальная разводка осуществляется в межэтажных перекрытиях.

Высота зоны определяется значением допустимого гидростатического  давления в нижних приборах, а также  возможностью размещения оборудования и коммуникаций на технических этажах. Как правило, зона инженерного оборудования совпадает с границами пожарного  отсека по высоте.

Опыт проектирования и  эксплуатации высотных зданий показывает, что оптимальная высота зоны системы  отопления может составлять до 80 м. Для систем водоснабжения требования более жесткие и высота зоны ограничивается 60 м.

Системы отопления и водоснабжения.

Есть два принципиально  разных подхода к проектированию систем водоснабжения высотных зданий. За рубежом снабжение водой зон  здания по вертикали осуществляется путем последовательной подачи насосами воды в баки, устанавливаемые на технических этажах. Из баков вода поступает самотеком вниз. Баки, двухсекционные — для возможности очистки и ремонта без остановки водоснабжения. Насосные станции располагаются в ИТП и на нижних уровнях.

Это решение соответствует  положениям принятых в этих странах  норм об устройстве через каждые 12–15 этажей так называемых зон безопасности, где люди могут переждать пожар. Основные недостатки применения данной схемы состоят в том, что система открытая, затратная по количеству оборудования и занимаемым площадям. Преимущество этой системы в том, что инженерное оборудование устанавливается в низу зданий, что удобно с точки зрения эксплуатации и устранения нежелательных шумов и вибраций. Такую каскадную схему можно применять и при подключении теплообменников отопления и ГВС, когда в каждой зоне располагаются по две группы теплообменников и циркуляционные насосы, обслуживающие теплообменники. Одна группа теплообменников обеспечивает системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения первой зоны. Вторая — нагревает воду, подаваемую в следующую по высоте зону. Там также размещаются две группы теплообменников и циркуляционные насосы и т.д.

При такой схеме зонирования  не происходит передачи давления из верхних  зон в нижние, поэтому давление в контурах зон определяется только высотой зоны.

Насосы ХВС при этом располагаются на технических этажах вместе с теплообменниками и циркуляционными  насосами и должны развивать напор, достаточный для того, чтобы обеспечить водоснабжение обслуживаемой зоны и поднять воду к следующей  по высоте зоне. Зоны разделены обратными  клапанами, благодаря этому наращивание  гидростатического давления происходит только в пределах зоны.

Всегда существует вероятность  того, что из-за неисправности обратных клапанов наращивание давления может  охватить несколько зон или все  здание по высоте. Поэтому необходимо, чтобы все элементы систем ХВС  и ГВС выдерживали гидростатическое давление всех расположенных выше зон.

Альтернативой каскадной  схеме водоснабжения является параллельная схема зонирования, где зоны являются независимыми. Каждую зону обслуживают  свои насосы, расположенные в нижней части здания и подающие холодную воду только в свою зону. А дальше вода поступает в теплообменники. При использовании этой схемы  воздействие высокого давления на теплообменники, арматуру и сантехническое оборудование, расположенные на этажах зоны, полностью  исключается.

Воздействию гидростатического  давления подвергаются только насосы и трубопроводы, поднимающие воду из городского водопровода. При этом проблем с подбором необходимого оборудования в настоящее время  нет.

Следует отметить, что потребители  тепла высотного здания по надежности теплоснабжения делятся на две категории: у первой категории не допускаются  перерывы в подаче расчетного количества тепла и снижение температуры  воздуха ниже минимально допустимых по ГОСТ 30494-96 и ГОСТ 12.1.005-88; у второй — допускается снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии не ниже 16 °С (в жилых помещениях) и не дольше 54 часов.

Для разводки систем отопления, ГВС и ХВС по квартирам применяют  двухтрубную схему, которая, в случае аварии, ремонта или замены оборудования, позволяет отключать только одну квартиру.

Применение поквартирных систем отопления приводит к уменьшению протяженности магистральных труб, снижению потерь теплоты в необогреваемых помещениях, где проложены трубопроводы, упрощению поэтажного и посекционного  ввода здания в эксплуатацию.

При устройстве систем водоснабжения  и отопления важную роль играет прочность  запорной арматуры. Недопустима ситуация, когда в системе существуют точки  повышенного давления, где высок  риск повреждения запорной арматуры или трубопроводов. А практика эксплуатации высотных зданий также показывает, что в ситуации использования  неоригинальной запорной арматуры типа «труба плюс чужой фитинг» гарантировать  безопасность и жизнеспособность системы  невозможно.

Система внутренней канализации.

Эта система в высотных зданиях обычно состоит из сети трубопроводов, приемников сточных вод и устройств для осмотра и прочистки трубопроводов. Все приемники сточных вод подключаются к сети через гидравлические затворы. В системе необходимо устраивать гасители скорости и шумозащиту. Используются чугунные безраструбные трубы, которые негорючи и шумоизолированы. Бесшумная канализация — одно из наиболее интересных решений последнего времени, реализованная при помощи минерализированного полипропилена (PP). Особое внимание уделяется выпускам здания. Поскольку здания имеют значительную просадку, выпуски в наружных стенах не заделываются вглухую, а применяется специальное демпфирующее устройство, не позволяющее трубе на выпуске переломиться. Это, кстати, касается и всех остальных сетей.

Система мусороудаления. Традиционно мусоропровод включает ствол, загрузочные клапаны, шибер, противопожарный клапан, очистное устройство со средством автоматического тушения возможного пожара в стволе, вентиляционный узел и мусоросборную камеру.

Мусоропроводы высотных зданий имеют раздельные по высоте зоны обслуживания: нижняя обслуживается одним мусоропроводом, верхняя — другим, проходящим через нижнюю зону транзитом. Для снижения гравитационной скорости падения твердых бытовых отходов должны быть предусмотрены гасители. Ствол мусоропровода должен быть звукоизолирован негорючими материалами и не примыкать к жилым комнатам.

Электроснабжение.

В отличие от систем отопления  и водоснабжения, системы вентиляции и электроснабжения по действующим  нормативным документам обязательно  должны совпадать по зонам с границами  пожарных отсеков.

Для обеспечения нормального  режима электроснабжения здания в настоящее  время предъявляются высокие  требования к безопасности, бесперебойной  работе и экономичности систем электроснабжения. В системах электроснабжения применяются  дополнительные источники электроэнергии, источники бесперебойного питания. Все системы жизнеобеспечения питаются от источника резервного энергоснабжения. В зданиях должно быть предусмотрено  рабочее и аварийное освещение.  Есть требования и по устройству огней светового ограждения на фасаде здания.

Вентиляция.

В большинстве реализованных  к настоящему времени многофункциональных  высотных комплексов для жилой части  принята приточно-вытяжная система  вентиляции с механическим побуждением. Система гарантированно обеспечивает нормативный воздухообмен в квартире.

В квартирах схема вытяжных воздуховодов подключается к сборному коробу под потолком. Сами вытяжные воздуховоды скрыто прокладываются в выгороженных шахтах квартир. На соответствующем  техническом этаже вытяжки из всех квартир зоны объединяются в  единую шахту. Приточные установки  располагаются обычно в подвале. Прокладка приточных воздуховодов предусматривается по техническому этажу и в вертикальной шахте  лестнично-лифтового узла. На выходе из шахты на этаж в обязательном порядке устанавливаются огнезадерживающие клапаны. Здесь же устанавливаются и шумоглушители. На входе в каждую квартиру также в обязательном порядке устанавливаются огнезадерживающие клапаны.

В высотном жилом здании достаточно сложно и дорого организовывать центральную систему кондиционирования  воздуха. Практика показала, что целесообразно  в подобных случаях использовать местные системы, при этом вопрос выбора их типа оставлять за самими жильцами.