4.1. Особенности проектирования и эксплуатации систем водоснабжения и канализации высотных жилых зданий

Современные высотные здания — это либо точечная застройка, либо развитый стилобат с несколькими башнями. Высотные здания зонируются по вертикали — делятся на зоны определенной высоты, разделенные техническими этажами. На технических этажах производится разводка магистралей сетей водоснабжения и прокладка сборных сетей канализации. Наличие технических этажей — оптимальный вариант для эксплуатации, но, как правило, инвесторы стараются обходится без них. Высота зоны определяется значением допустимого гидростатического давления в нижних приборах или других элементах систем, а также возможностью размещения оборудования и коммуникаций на технических этажах. Зона инженерного оборудования, как правило, совпадает с границами пожарного отсека по высоте.

В ИТП или под корпусами, как правило, также устанавливаются емкостные электробойлеры, обеспечивающие бесперебойное горячее водоснабжение при плановых отключениях в теплосети. Емкость бойлеров подбирается исходя из обеспечения 1,5-часового максимально-часового расхода горячего водоснабжения при 8-часовом периоде нагрева воды . Существует два принципиально разных подхода к проектирование систем водоснабжения высотных зданий .За рубежом, особенно в Азии, снабжение водой зон здания по вертикали осуществляется путем последовательной подачи воды в баки, устанавливаемые на технических этажах. При этом нижний насос подает воду в бак на среднем техническом этаже, из этого бака другой насос подает воду в бак на следующем этаже и т. д. Из баков вода поступает самотеком вниз, обеспечивая водой ниже-лежащие этажи. Баки, как правило, двухсекционные. Когда нужно провести дезобработку и очистку секции бака, водоснабжение осуществляется из второй секции.

Для каждой зоны были организованы закрытые системы, тем более что современное насосное оборудование для водоснабжения (не специальные насосы) позволяет поддерживать давление до 400 м вод. ст. При этом насосные станции располагаются в ИТП и на нижних уровнях исходя из удобства эксплуатации. Традиционная для азиатских стран схема с перекачкой воды на технические этажах приведена на рис. 6.7а. По результатам состоявшихся поездок в ряд стран, инициированных Правительством Москвы, по обмену опытом высотного строительства выявлено основное конструктивное решение этих систем с расположением промежуточных баков и перекачивающих насосов на технических этажах. 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 в специально отведенных местах. Отсюда и расположение оборудования водоснабжения на этих же этажах. Все баки приняты двухсекционные, для возможности очистки и ремонта без остановки водоснабжения.

Основные недостатки применения данной схемы в высотном жилищном строительстве в условиях России состоят в том, что система открытая, затратная по количеству оборудования и занимаемым площадям. Сейчас практически ни в одном высотном здании нет промежуточных технических этажей в чистом виде. Тем не менее принятые изначально решения об установке всего инженерного оборудования внизу зданий оказались правильными с точки зрения эксплуатации и устранения нежелательных шумов и вибраций в помещениях квартир, которые неизбежны в схеме с расположением насосов на технических этажах.

Для сравнения на примере одного и того же здания приведена схема водоснабжения используемая при проектировании высотных жилых комплексов Москвы (рис. 6.76). Нетрудно убедиться, что при установке насосов с частотным регулированием данная схема более проста и экономична. Установка насосов водном помещении с оборудованием систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения намного удобнее при эксплуатации.

В элитных и коммерческих высотных зданиях стояки системы водоснабжения прокладываются в нише лестнично-лифтового холла, откуда обеспечивается ввод в квартиру трубопроводов горячей и холодной воды. Такое расположение стояков вызвано тем, что 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 горячего водоснабжения 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.

Система водоснабжения оснащена счетчиками горячей и холодной воды, которые вместе с фильтрами, регуляторами давления и обратными клапанами установлены в этой же нише на каждом этаже здания. Обеспечение расчетного расхода воды по циркуляционным стоякам обеспечивается при помощи регуляоров.

Одна из возможных схем горячего водоснабжения зоны здания представлена. Ввод в квартиры выполняется в пространстве подшивного потолка трубопроводами из сшитого полиэтилена, не имеющими на всем протяжении до ввода в квартиру никаких фитингов. Учитывая температурный режим трубопроводов могут быть использованы без ограничений трубы из сшитого полиэтилена РЕХ-а, РЕХ-b, РЕХ-с, а также PE-RT, имеющие соответствующий сертификат для применения в системах водоснабжения.

В системе водоснабжения у потребителя должно быть обеспечено избыточное давление не менее 7 м вод. ст., 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 вод. ст. Из этих соображений и исходя из геометрической высоты зон подбираются повысительные насосные установки. Чтобы давление не превышало расчетного, для приборов на каждом этаже на группу квартир предусматривается установка ограничительных регуляторов давления на 40 м вод. ст. 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 6 м вод. ст. На вводе в квартиру систем холодного и горячего водоснабжения установлены обратные клапаны, поскольку 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 рас- ход 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.

Для повысительных насосных станций таких зданий, как, например, «Алые Паруса», «Воробьевы горы» и «Триумф-Палас», успешно используются насосные установки, в которых предусмотрено частотное регулирование каждого насоса в станции, которое по определенному циклу становится управляющим контроллером станции, что значительно повышает ее надежность.

Необходимо обратить внимание специалистов на схему устройства многозонного горячего водоснабжения при применении одной группы теплообменников в ИТП, приведенную на рис. 6.10.

Фрагмент схемы ИТП

Схема экономична, поскольку позволяет отказаться от двух-трех групп теплообменников, насосов, регуляторов, автоматики и обвязки теплообменников. Кроме этого, значительна экономия места в ИТП. После опробования различных вариантов были выбраны регуляторы для выравнивания давления в общем коллекторе, к которому подключаются циркуляционные трубопроводы из разных зон водоснабжения с разными давлениями. Там же на обвязке циркуляционных трубопроводов устанавливаются регуляторы расхода для обеспечения расчетной циркуляции воды.

При строительстве здания в первую очередь должен быть смонтирован противопожарный водопровод. Пусть эта система находится в «сухом» режиме, но в любой момент в нее должно быть возможно подать воду и погасить, например, бытовой мусор на любом этаже. 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 обеспечить тушение пожара.

Заключение

Предложена гибридная методика проведения расчетов местных ветровых нагрузок на высотное здание, сочетающая традиционные инженерные подходы с возможностями современных методов компьютерного моделирования на основе экономичных двумерных нестационарных моделей турбулентного обтекания. Дополнительно учтены вторичные пульсации ветровой нагрузки, возникающие из-за образования и срыва крупных вихрей при обтекании «плохообтекаемого» контура здания. На конкретном примере численного исследования нестационарного обтекания профиля здания найдены распределения средней и пиковой нагрузок по поверхности фасадов при различных направлениях ветра и определены характерные частоты колебаний ветровой нагрузки за счет образования крупных вихрей при обтекании профиля. Определены координаты зон на периметре профиля здания, в которых наблюдается максимальный ветровой отсос. Пиковые нагрузки реализуются в окрестности углов здания. Инженерное оборудование высотных зданий аэродинамические коэффициенты. Наряду с аэродинамическим воздействием в направлении ветра, наблюдаются значительные переменные нагрузки поперек ветра. Результаты сопоставлены с требованиями СНиП 2.01.07-85*. Показано, что пиковые значения местного ветрового отсоса могут на 50—100 % превышать данные, полученные в соответствии с рекомендациями СНиП без учета коэффициента надежности, равного 1,4. Расчеты проводились с учетом особенностей фасадной системы строящегося здания и не могут быть непосредственно перенесены на другие объекты.

Список использованных источников:

• НПБ 105—2003. Определение категорий помещений, зданий и наружных

установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

• НПБ 110-2003. Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией.

• СНиП 2.04.05—91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

• СНиП 10—01—94. Система нормативных документов в строительстве.

Основные положения.

• СНиП 11—01—95. Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданийи сооружений.

• СНиП 31—01—2003. Здания жилые многоквартирные.

• СНиП 41—01—2003. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха.

• СНиП II—3—79* (1998). Строительная теплотехника.

• СП 23—101—2004. Проектирование тепловой защиты зданий.

• СП 31—108—2002. Мусоропроводы жилых и общественных зданий и сооружений.

• СП 40—102—2000. Свод правил по проектированию и монтажу трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие

требования.