Современные инженерные системы зданий 

П. Г. Крутиков

Сейчас архитекторы создают оригинальные крупномасштабные здания, облик которых включает в себя архитектурные традиции Петербурга. Сегодня формируется современный стиль - "северный модерн". Как можно видеть из приведенных работ архитектурных мастерских заслуженного архитектора России Н. И. Апостола, ПТАМ Ю. К. Митюрева, ПТАМ М. И. Лапшиной, характерными чертами современных зданий является их высотность (16-26 этажей), ярко выраженные индивидуальные черты, повышенная комфортность квартир. Эти архитектурные и строительные усложнения зданий влекут за собой и необходимость усложнения и усовершенствования инженерных систем. Усовершенствование традиционных стальных систем с вертикальной схемой и верхней чердачной разводкой ведет к значительному усложнению схемы, повышает металлоемкость, снижает надежность работы системы, дает значительный экономический ущерб при повреждении (протечках) элементов здания, также при этом мала возможность регулировки работы инженерных систем здания и полностью отсутствует возможность автоматизации.

Все выше перечисленное требует принципиально новых технических и технологических решений на основе совершенно другого концептуального подхода. Основы подхода сформировались и были сформулированы - это энергосбережение, высокая надежность, оптимальные расходы и индивидуальный элемент построения. Разработка технических решений под эти концептуальные требования, конечно, должна базироваться на современных материалах и технологиях.

Основным и безусловно необходимым элементом, образующим инженерные системы в зданиях, является труба. В настоящее время на строительном рынке Петербурга предлагаются сотни видов различных труб: металлических (перлитная сталь, аустанитная сталь, медь, титан, алюминий); пластиковых (полиэтиленовые, полипропиленовые, полибутиленовые, полихлорвиниловые и т. п.).; металлопластиковые (полиэтилен-алюминий-полиэтилен). Каждая из перечисленных труб имеет свои особенности, свою специфику, индивидуальные свойства, что обуславливает как принципиальную технологическую схему, так и специфичную конструкцию всей системы и ее отдельных элементов.

Требования изменений СНиП (№ 1 от 21.01.94; № 2 от 15.05.97; СНиП 2.04.05-91; № 2 от 11.07.96; СНиП 2.04.01-85), целый ряд Постановлений Правительства России и Правительства Санкт-Петербурга (от 17.09.96 № 217.р и др.) о поквартирном учете тепла, газа, холодного и горячего водоснабжения, о поквартирном регулировании расходов обуславливают рассмотрение в качестве первичного элемента системы квартиру в целом, а не отдельный отопительный или санитарный прибор.

Рисунок 1.

Рассматривая традиционную вертикальную схему (рис. 1), можно видеть, что организовать индивидуальный учет тепла невозможно, т. к. теплоноситель в квартиру вводится по нескольким стоякам, а регулировать можно только каждый отопительный прибор в отдельности. Поэтому традиционные - как однотрубные, так и двухтрубные - системы исключают из-за трудности монтажа внутри квартир и практической невозможности нормальной организации гидравлики и учета.

Рисунок 2.

Другой вариант: квартиры могут соединяться по вертикали, т.е. один стояк (прямой и обратный, если это отопление) проходит через все квартиры вертикально, объединяя их по этажам (рис. 2). При ве6риткальном объединении квартир по отоплению уменьшается число вертикальных стояков; в квартиру только один ввод, что позволяет организовать поквартирный учет тепла и его регулировку. Внутри квартиры разводка системы отопления выполняется на основе Свода Правил СП 41-102-98. Теперь рассмотри проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб (рис. 3).

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Внутритрубная разводка должна частично или полностью проходить внутри строительных материалов (бетона, песчано-цементной смеси и др.), поэтому ее необходимо выполнять из полимерных или металлополимерных труб. Металлополимерные трубы (полиэтилен-алюминий-полиэтилен) обладают рядом преимуществ перед металлическими: срок эксплуатации более 100 лет; малый вес трубы (в 14 раз легче стальной); высокая химическая (в том числе коррозионная) стойкость; при замерзании воды трубопровод не разрушается; трудо- и времязатраты при монтаже и транспортировке значительно меньше; низкая шероховатость внутренней поверхности и незначительная потеря давления; коэффициент линейного расширения всего в 2 раза больше, чем у металлопластиковых труб. Все эти преимущества металлополимерных труб интегрируются в системы, ими образующие.

Рассмотренная выше идеология и технические разработки уже выполнены в реальном 8-этажном доме (128 квартир), построенном по проекту архитекторов Н. И. Апостола и В. И. Тверье в Выборгском районе по адресу: ул. Курчатова, 6. В этом доме индивидуальный тепловой учет по закрытой схеме (с пластинчатыми теплообменниками). На квартиру один прямой и один обратный стояк для теплоснабжения - возможна организация поквартирного учета тепла.

Трубопроводы для систем тепло- и водоснабжения выполнены из металлопластиковых труб швейцарской фирмы "НАКА". В результате получились интересные экономические результаты: удельные затраты на инженерные системы (тепло- и водоснабжение, канализацию) оказались равными 16 у. е., что равно или ниже, чем в исполнении по традиционной схеме с оцинкованными трубами. Так, получился неожиданный результат - в подвале уменьшилось на 16% количество труб, и большая его часть стала коммерчески пригодной, т. е. возможна организация офисов, складов и т. п.

Если традиционные металлические системы брать за прототип, то здание на ул. Курчатова, 6 - это здание следующего поколения или следующего второго уровня. Аналогично решены системы точечного 8-этажного здания по адресу: Красносельский район, ул. Народного Ополчения, 223.

Анализируя опыт создания инженерных систем в этих зданиях и разрабатывая технические решения, далее были выполнены проекты зданий для Управления специального строительства по территории № 3 (бывшее УС № 11), которое на данный момент их интенсивно строит. Также в настоящее время фирма "Ленварс плюс" разрабатывает проект 16-этажного жилого дома по адресу: ул. Торжковская, 15 (архитектор М. И. Лапшина, заказчик - "ЛенСпецСМУ"). В этом здании некоторое развитие инженерных систем из металлополимерных труб, т. е. один стояк теплоснабжения на квартиру, что позволяет организовать поквартирный учет тепла, значительно упрощает и удешевляет поквартирную регулировку тепла. По материалам система теплоснабжения скомбинирована из стальных трубопроводов (вертикальные стояки и магистрали) и из металлополимерных труб (поквартирная разводка).

Но особенно интересны здания в Красносельском районе по адресу: ул. Геологическая, 75, реконструируемые Управлением специального строительства по территории № 3. Здания достаточно просты по строительной конструкции, но спроектированные фирмой "Ленварс плюс" системы тепло- и водоснабжения являются системами третьего поколения или третьего уровня.

Вертикальная разводка делается одна на несколько квартир (от 4 до 10), т. е. один или два стояка на подъезд.

В случае теплоснабжения применяется замкнутая система с индивидуальным тепловым узлом и теплообменниками. В этом случае возможна комбинированная система по конструкционным материалам - магистрали и стояки из перлитных сталей, поэтажная разводка из металлополимерных труб (ПЭ-АЛ-ПЭ), что позволяет в системе применять специальные ингибиторы, сводящие на нет коррозионные процессы стальных элементов системы (рис. 4-6).

Аналогичным образом конструируются системы водоснабжения, но в этом случае вся система выполнялась из металлополимерных труб, так как система открытая и производится водоразбор как холодной, так и горячей воды.

Такая конструкция систем резко снижает расходы материалов даже при применении металлополимерных труб, которые при прямом сравнении (метр на метр) дороже, чем трубы из перлитных (черных) сталей. Это уже инженерные системы третьего поколения.

Экономическое рассмотрение лучше всего проводить на конкретных, уже построенных и эксплуатируемых зданиях. В табл. 1 приведены затраты на отдельные системы инженерного обеспечения 128-квартирного дома. Дом улучшенной планировки с разнесенными по квартире помещениями ванной и санузла, затраты на санитарно-технические системы достигают 15,37 у. е. При некотором уменьшении уровня комфортности уровня комфортности цена может снижаться до 10,0 у. е./м² (табл. 2).

Можно видеть из результатов, что, несмотря на использование самых современных материалов, затраты на инженерные системы минимальные.

Интересно отметить, что при современных архитектурных решениях облика зданий рисуются строительные решения в большом разнообразии по высоте (например, здание архитектора М. И. Лапшиной, рис. 7).

Рисунок 7. Строительство ведет дочерняя фирма "ЛенСпецСМУ - реконструкция". В доме запроектировано 174 квартиры улучшенной планировки (1-, 2-, 3-, 4-комнатные квартиры). Генеральный заказчик - ЗАО ССМО "ЛенСпецСМУ".

Система водоснабжения разбита на две зоны: хозяйственно-питьевого водоснабжения с 1 по 6 этаж (1-я зона) и с 7 по 16 этаж (2-я зона); система горячего водоснабжения с 1 по 10 этаж (1-я зона) и с 11 по 16 этаж. Зонирование значительно усложняет и удорожает систему. При значительном числе стояков затрудняется и гидравлическая регулировка.

В горизонтальной разводке при значительном уменьшении числа стояков облегчается гидравлическая регулировка, благодаря установке регулирующей и балансировочной арматуры. Для этого водонапорный узел конструируется сразу на все здание, а не только для вторых зон. Стоимости насосов с возрастанием напоров (м. вод. ст.) возрастают медленнее (рис. 8).

Рисунок 8.

В заключение необходимо отметить, что эти системы созданы для автоматизации. Небольшое число стояков позволяет их балансировать по расходам, отдельный вход в квартиру позволяет организовать регулировку одним регулятором всей квартиры, поэтапная разводка позволяет задать давление сразу на весь этаж.

Приведенные технические решения изложены в свидетельствах на изобретения и полезные модели (см. список литературы).

Литература

1. Свидетельство № 9620. Заренков В. А., Панибратов Ю. П., Крутиков П. Г. Система водоснабжения многоэтажного здания. 16.04.99.
2. Патент № 2119632. Панибратов Ю. П., Крутиков П. Г. Отражатель теплового излучения. 27.04.98.
3. Хамхоков Р. М., Панибратов Ю. П., Крутиков П. Г. Система теплоснабжения многоэтажного здания. Свидетельство на полезную модель № 12155 от 23.07.99.
4. Хамхоков Р. М., Панибратов Ю. П., Крутиков П. Г. Система горячего водоснабжения многоэтажного здания. Свидетельство на полезную модель № 12153 от 23.07.99.
5. Хамхоков Р. М., Панибратов Ю. П., Крутиков П. Г. Система холодного водоснабжения многоэтажного здания. Свидетельство на полезную модель № 12154 от 23.07.99.