Инженерные системы высотного жилого строительства Гонконга

В. И. Ливчак, начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы

Ал. Н. Галуша, инженер

Прежде немного истории. Гонконг (кит. Сянган) – специальный административный район Китая, входящий в него с 1997 г. на условиях, предусматривающих широкую автономию бывшей британской колонии в течение 50 лет и сохранение прежних норм жизни населения (в частности без ограничения рождаемости), поддерживаемых визовым режимом.

Территория Гонконга с населением в 7 млн. человек составляет1062 км², из которых лишь 20 % пригодно для строительства. Она включает в себя собственно остров Гонконг (7,5 км² и 1,5 млн. чел), полуостров Коулун (12 км² и 2 млн. чел) наиболее заселенные территории, остальную площадь занимают так называемые «новые территории»и 235 близлежащих островов, представляющие своего рода сельскую местность с вкраплением спальных жилых микрорайонов. Для сравнения население Москвы – 10,4 млн. чел и ее территория – 1080 км².

Каменное жилищное строительство интенсивно стало развиваться после сильного пожара, случившегося в 1953 г., как многоэтажное из-за стесненной территории.

Первым таким жилым домом был7-этажный дом из железобетона с 60 однокомнатными квартирами на этаже с общими кухнями и туалетами. На крыше располагалась начальная школа. Впоследствии изменили планировку помещений, создав 30 двухкомнатных квартир со всеми удобствами.

Первым типовым жилым домом строительства 1960-х годов была сдвоенная башня в 20–23 этажа.

С 1980-х годов стали строить в основном 40-этажные жилые дома(при большей этажности нормами требуется предусматривать дополнительный нежилой этаж для сбора жителей в пережидании пожара).

Встречаются и более высокие жилые дома – до 75 этажей, а архитектор Локвуд запроектировал88-этажный жилой дом.

По плану строится 25 тыс. квартир в год. Средняя площадь квартиры 44 м², минимальная площадь 17 м². Квартиры представляются в основном под найм с дотацией до50 % малоимущим. В последнее время увеличивается доля жилья на продажу. На одного человека в среднем приходится 11 м² общей площади квартиры. Минимальная социальная норма – 5,5 м² на человека. В каждом доме предусматривается подземная автостоянка из расчета одно машиноместо на 16–20 квартир.

Здания строят в основном башенного типа из монолитного железобетона со стенами из навесных железобетонных панелей толщиной 150 мм.

Если выстраивают их в линейку, то между башнями делают разрыв в 2–3 м., в редких секционных зданиях делают сквозные проемы (окна)для снижения парусности дома.

Рисунок. Первый многоэтажный дом из железобетона с 60 однокомнатными квартирами на этаже с общими кухнями и туалетами. На крыше располагалась начальная школа. Впоследствии изменили планировку помещений, создав 30 двухкомнатных квартир со всеми удобствами.

Местность не сейсмически опасная, но нередко бывают тайфуны.

Гонконг характеризуется жаркими влажным климатом, зимой температура наружного воздуха не опускается ниже +10 °С. Отсюда особенность построения инженерных систем – отопления и централизованного теплоснабжения нет. Горячее водоснабжение автономное: в административных зданиях – от местных электрических водонагревателей, в жилых зданиях от квартирных газовых водонагревателей с закрытой топкой, расположенных, как правило, в ванной или на балконах, и забором воздуха и выбросом дымовых газов через оксидные трубы на расстояние20–30 см от стены дома.

Газовый стояк, как и канализационные стояки вместе с разводящими трубами для приема стоков от сантехнических приборов, прокладывается снаружи дома по фасаду или в открытой шахте, представляющей собой углубление фасада здания, куда выходят окна из ванных комнат.

Рассмотрим конструкцию инженерных систем на примере типового жилого дома коммерческого заселения 40 надземных этажей высотой от пола до пола 2,8 м (по схеме 45 этажей, но 4, 14, 24,34, 44 – пропущены из суеверия),в том числе первый нежилой этаж.

Общая высота от пола 1 этажа до верха 121 м, в которую входят также чердак и надстройка в 2 этажа для размещения насосов и верхних баков аккумуляторов воды. В 2 подземных этажах располагаются: в минус 1-м подсобные помещения и автостоянка, в нижнем этаже на отметке минус8,45 нижние баки-аккумуляторы и насосное оборудование, в том числе для подачи технической морской воды в унитазы со своей группой насосов, перекачивающих эту воду в верхний бак-аккумулятор.

Рисунок. Первым типовым жилым домом строительства 1960-х годов была сдвоенная башня в 20–23 этажа.

На типовом этаже расположены8 квартир (состоящих из двух-трехспальных комнат, гостиной, кухни, оснащенной холодильником, газовойплитой, столом, мойкой и трапом в полу; ванной низкой и душем с трапом, и туалетом, в котором установлены унитаз и умывальник. Всего 304 квартиры. В каждой комнате, в том числе и на кухне, установлен шкафной кондиционер в нише на улице или на балконе (в комнатах только приточная решетка) с подключением дренажа к общему сливному трубопроводу, проходящему по фасаду здания (Δ 50 мм, трубы ПНД). Отопительных приборов нет. В каждой квартире для нагрева горячей воды установлен газовый водонагреватель с закрытой топкой.

Вентиляция кухонь и ванных комнат – через фрамуги окон, открывающиеся на 30° с фиксацией, санузлов бытовыми вентиляторами на улицу в открытую шахту. Вентиляторов для дымоудаления и подачи свежего воздуха в лифтовую шахту нет. Лестничных клеток 2 – друг над другом, лифтов – 4. Наружных переходов из лифтового холла в лестничную клетку на случай пожара нет. Эвакуация людей при пожаре предполагается вверх на крышу и вниз на улицу.

Рисунок. С 1980-х годов стали строить в основном 40-этажные жилые дома

Рисунок. Горячее водоснабжение автономное: в административных зданиях – от местных электрических водонагревателей, в жилых зданиях – от квартирных газовых водонагревателей с закрытой топкой, расположенных, как правило, в ванной или на балконах, и забором воздуха и выбросом дымовых газов через оксидные трубы на расстояние 20–30 см от стены дома.

В другом 40-этажном жилом доме, крестообразной формы, с 16квартирами на этаже средней площадью 35–40 м², в каждой из которых проживает семья из 3–4 человек, предусмотрены в каждом из 4-х торцов наружные открытые лестницы из межквартирных коридоров для эвакуации жителей при пожаре. Это здание в центральном ядре оборудуется6 лифтами и 2 внутренними лестничными клетками, разнесенными относительно лифтового вестибюля.

В здании раздельная система водоснабжения. Водопровод для смывных бачков унитазов и технических нужд – на морской воде, которая подготавливается лишь фильтрацией. Для остальных сантехнических приборов – из городского водопровода, поступающего из континентального Китая через резервуары-водохранилища, расположенные в нескольких местах на холмах, обеспечивающих давление 5–6 атм., остальная подкачка в каждом доме.

В части зданий, при возможности проведения первичной очистки «серой воды» от всех приборов, кроме унитаза, слив из унитазов выполняется в отдельный канализационный стояк, а «серая» вода очищается и подается потом по отдельному трубопроводу в смывные бачки унитазов.

Техническая (морская) и чистая вода из нижних баков-аккумуляторов подается группой из 2 насосов в верхние баки-аккумуляторы на130 м высоты по трубопроводам из пластичного чугуна диаметром 200 ммв бак чистой воды и диаметром 80 ммв бак технической (морской) воды.

Техническая вода из верхнего бака аккумулятора самотеком подается на верхние 18 этажей (23–40 эт.) и отдельными двумя трубопроводами, как по сообщающимся сосудам, подается вминус1-й этаж, где установлены регуляторы давления, раздельные на каждом трубопроводе, и потом на 11 этажей (12–22эт.)по одному трубопроводу и на 11 этажей(1–11 эт.) по другому трубопроводу.

Рисунок. Канализационные стояки вместе с разводящими трубами для приема стоков от сантехнических приборов, прокладываются снаружи дома по фасаду или в открытой шахте, представляющей собой углубление фасада здания, куда выходят окна из ванных комнат.

Чистая вода из верхнего бака подается насосами через 3 мембранных бака емкостью по 300 л на верхние4 этажа (37–40 эт.), для создания напора перед водоразборными кранами. На 13 этажей (24–36 эт.) вода поступает из бака самотеком по медному трубопроводу Δ 76 мм. По отдельному медному трубопроводу Δ 100 мм(оцинкованные трубопроводы запрещены из-за появления коррозионных отложений после 10 лет эксплуатации из 25 рекомендуемых для использования) вода подается из бака на 10 этажей (14–23 эт.) через регулятор давления (два параллельно с отключающими задвижками) и далее Δ 76 ммна остальные 13 этажей (1–13 эт.) через свой регулятор давления.

Вода для пожаротушения подается в отдельный бак на крыше и из этого бака насосами качается в стояк с гидрантами и в стояки, расположенные в квартирных коридорах для автономного полива шлангами. Поэтому необходимость баков внизу непонятна, можно также без нижних баков качать воду в верхние баки. Баки-аккумуляторы выполняются из железобетона или поликарбоната, состоят из 2 отсеков для возможности очистки без отключения воды. Очистка баков проводится каждые 3 месяца.

Для расчета оплаты за потребленные ресурсы, в каждой квартире установлены газовые счетчики, в общих помещениях на каждом этаже квартирные водо- и электросчетчики. Общедомовых приборов учета, например, холодной воды не устанавливают, так как расчет с жильцами выполняет сама водоснабжающая организация. Водосбережение поощряется введением прогрессивного тарифа на объем потребляемой воды. Так, при расходовании квартирой за 4 месяца 12 м³ воды (100 л/сутки) плата не взимается. При потреблении следующих 31 м³ вода оплачивается по 0,53доллара США за 1 м³, следующие 19 м³воды оплачиваются по 0,83 доллара за м³, при общем потреблении больше62 м³ за 4 месяца стоимость воды составляет 1,16 доллара за 1 м³. Среднестатистическое потребление одним жителем – 150 л/сутки.

Рисунок. Встречаются и более высокие жилые дома – до 75 этажей

Интересна роль инженерных систем в распространении такого необычного заболевания, как атипичная пневмония, которая бушевала в Гонконге в 2003 г. А распространяться она начала от одного 33-летнего врача, приехавшего уже в нездоровом состоянии к своему брату в Гонконг. Через несколько дней было зафиксировано заболевание около сотни человек, проживающих в двухсоседних домах, где был больной.

Возбудитель болезни выделяется из заболевшего человека с фекалиямии передается воздушным путем.

Как установила созданная комиссия, причиной переноса вируса был сантехнический трап в полу нижерасположенной квартиры: его гидравлический затвор был сухой, и вирус через канализационный стояк и сухой трап распространился в помещениях этой квартиры, а с выбрасываемым вентиляционным воздухом через окна и оконные вентиляторы в соседние квартиры.

Сухим гидравлический затвор трапа мог быть либо от срыва находящейся в немводы в результате неправильного подсоединения трубы, вентилирующей стояк, либо от высыхания из-за редкого использования трапа. Для устранения высыхания воды в гидравлическом затворе было предложено направлять сливаемую из умывальника воду в сливную трубу из трапа выше гидравлического затвора, либо установить дополнительный гидрозатвор перед присоединением сборного трубопровода от сантехприборов к канализационному стояку.

Рисунок. (подробнее) Система водоснабжения здания при высоте до 200 м

Рисунок. (подробнее) Система водоснабжения здания при высоте выше 200 м

Для защиты от срывания гидрозатвора предлагается соединить верхнюю сухую часть гидравлического затвора трапа и унитаза со стояком, вентилирующим канализационный стояк. Всеэто выполнить не представляет труда, т. к. канализационная разводка открыта (на улице). На наш взгляд, можно было бы подумать о ликвидации трапов, так как бортик порога в ванной комнате небольшой и при сильном переливе трап все равно не справится с удалением всей воды, а небольшой перелив воды можно устранить вытиранием, как это делается у нас в стране.

Более серьезное решение надо принимать по поводу удаления вытяжного воздуха из санузлов. Конечно, выбрасывать его за стену в открытую шахту, в которую выходят окна ванных комнат, неправильно. Следует собрать все эти выбросы в сборный канал с присоединением по каналу-спутнику через этажи вентилятором, устанавливаемым на крыше, удалять в атмосферу.

Возможна схема с индивидуальными вентиляторами, удаляющими отработанный воздух в сборный канал, но при этом необходимо в каждом канале-спутнике установить обратный клапан, предотвращающий перетекание загрязненного воздуха из квартиры в квартиру.

В более высоких зданиях (выше 40 эт.), как было сказано, устраивается средний технический этаж, который используют для размещения промежуточных баков-аккумуляторов воды. При высоте до 200 м в промежуточный бак вода поступает самотеком из верхнего бака, в который насосы подают воду из нижнего бака напрямую. Все баки сообщаются с атмосферой, поэтому наличие промежуточного бака позволяет снизить давление в трубопроводах нижних этажей.

При высоте зданий выше 200 м,т. е. когда исчерпан ресурс подкачивающих водопроводных насосов, применяется каскадная схема подачи воды сначала в промежуточный бак, а затем своей группой насосов из промежуточного бака в верхний.

Из верхнего бака в нижележащие4 этажа вода всегда подается насосами, чтобы обеспечить минимально допустимое давление перед водоразборным прибором, при этом для исключения гидравлического удара используется устанавливаемый на подающем трубопроводе после насосабак-демфер емкостью в 300 л с мембраной. В остальные этажи вода подается самотеком самостоятельными трубопроводами на каждую группу из 12–18 этажей. Последняя зона включает 4 этажа, расположенные ниже промежуточного бака.

Выше были продемонстрированы решения водопроводной домовой системы с верхней подачей воды в квартиры. Возможны решенияи с нижней подачей воды.