Опыт проектирования и эксплуатации систем водоснабжения и канализации высотных жилых комплексов

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

С. Г. Никитин, главный специалист

 

В рамках этой статьи речь пойдет об опыте проектирования и эксплуатации высотных зданий.

Первый по-настоящему значимый высотный жилой комплекс Москвы – «Алые паруса» был запроектирован в 2000 году и уже более 4 лет находится в эксплуатации.

За период с 2001 по 2005 год были спроектированы и построены такие крупные жилые комплексы, как «Воробьевы горы» (3 башни 45–48 этажей), «Триумф-Палас» в Чапаевском переулке (на сегодня самый высокий жилой дом в Европе – 59 этажей), 4-й корпус «Алых парусов» в 48 этажей.

Кроме того, спроектировано и построено более десятка зданий и комплексов, попадающих под определение высотных зданий (более 75 метров). Хочется особенно обратить внимание, что в этом ряду находятся и 25–40-этажные муниципальные жилые дома.

Современные высотные здания – это либо точечная застройка, либо развитый стилобат с несколькими башнями. Высотные здания зонируются по вертикали – 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 в последнее время, 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. Как правило, зона инженерного оборудования совпадает с границами пожарного отсека по высоте.

Рисунок 1. Прокладка магистралей в техническом коридоре

Рисунок 2. Установка компенсаторов в техническом коридоре

Рисунок 3. Установка электробойлеров под корпусами

В зависимости от архитектурно-планировочных решений нами применяются следующие варианты устройства систем водоснабжения:

– устройство ИТП с повысительными насосными станциями и теплообменниками ГВС для каждой высотной зоны (пожарного отсека) при одиночном здании;

– устройство ИТП с одной группой теплообменников горячего водоснабжения и повысительными насосными станциями холодного и горячего водоснабжения под каждым или группой корпусов для каждой высотной зоны (пожарного отсека) в случае развитого комплекса со стилобатной частью. Данная схема успешно была реализована на объектах «Алые паруса», «Воробьевы горы» и «Триумф-палас». В этих развитых по горизонтали и по высоте комплексах прокладка магистралей от ИТП к зданиям предусматривается в выделенных технических коридорах совместно с другими трубопроводами.

В ИТП или под корпусами, как правило, также устанавливаются емкостные электробойлеры, обеспечивающие бесперебойное горячее водоснабжение при плановых отключениях в теплосети.

Емкость бойлеров мы подбираем исходя из обеспечения 1,5-часового максимально-часового расхода ГВС при 8-часовом периоде нагрева воды.

От магистралей, приходящих в здания, по техэтажу или подвалу прокладываются разводящие магистрали, к которым подключаются вертикальные стояки холодного и горячего водоснабжения на зоны здания.

В случае использования вертикальных систем ГВС с прокладкой стояков в пределах коммуникационных шахт квартир, при аварии в отдельной квартире требуется отключение всей зоны на данном стояке. В муниципальном жилье для ликвидации аварии можно вскрыть квартиру в присутствии сотрудников милиции, но в жилье, относящемуся к «элитному» классу, зачастую это невозможно.

Исходя из этих соображений 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. 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 регуляторов MSV-С фирмы Danfoss.

Одна из возможных схем горячего водоснабжения зоны здания представлена на схеме (рис. 4).

Рисунок 4 (подробнее)   Принципиальная схема горячего водоснабжения зоны здания

Ввод в квартиры выполняется в пространстве подшивного потолка трубопроводами из сшитого полиэтилена, не имеющими на всем протяжении до ввода в квартиру никаких фитингов. На наших объектах широко используются трубопроводы отечественного производства фирмы «Бирпекс» и импортные фирмы Rehau. Учитывая температурный режим трубопроводов, могут быть использованы без ограничений трубы из сшитого полиэтилена Рех-а, Рех-в, 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 5 м.в.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.в.ст. Из этих соображений и исходя из геометрической высоты зон подбираются повысительные насосные установки. Чтобы давление не превышало расчетное для приборов, на каждом этаже на группу квартир устанавливаются ограничительные регуляторы давления на 40 м.в.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.в.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.

Рисунок 5. Устройство поэтажных подключений квартир к системам холодного и горячего водоснабжения

Рисунок 6. Машинное отделение повысительных насосных станций для холодного и горячего водоснабжения

Рисунок 7. Подключение циркуляционных трубопроводов различных корпусов к сборному коллектору

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 набирать воду для мытья пола и сливать ее после использования.

За рубежом, особенно в Азии, снабжение водой зон здания по вертикали осуществляется путем последовательной подачи воды в баки, устанавливаемые на техэтажах. При этом нижний насос подает воду в бак на среднем техэтаже, из этого бака другой насос подает воду в бак на следующем техэтаже и так далее. Из баков вода поступает самотеком вниз, обеспечивая водой нижележащие этажи. Баки, как правило, двухсекционные. Когда нужно провести дезобработку и очистку секции бака, водоснабжение осуществляется из второй секции.

Мы изначально пошли по пути закрытых систем для каждой зоны, тем более, что современное насосное оборудование для водоснабжения (не специальные насосы) позволяет поддерживать давление до 400 м.в.ст. При этом мы принципиально располагаем насосные станции в ИТП и на нижних уровнях, исходя из удобства эксплуатации (рис. 6).

Для повысительных насосных станций на наших объектах успешно используются насосные установки DP-Pumps, Lowara. Причем для насосных станций Lowara 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. 8.

Рисунок 8 (подробнее)   Схема многозонного ГВС при применении одной группы теплообменников в ИТП

Схема весьма экономична, поскольку позволяет отказаться от двух-трех групп теплообменников, насосов, регуляторов, автоматики и обвязки теплообменников. Кроме того, значительна экономия места в ИТП. После применения различных вариантов мы остановились на регуляторах фирмы Samson 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 должна быть предусмотрена возможность в любой момент подать в нее воду и погасить, например, возгорание бытового мусора на любом этаже. Временное водоснабжение строящихся объектов должно обеспечивать противопожарный расход воды. На такое водоснабжение можно поставить временный противопожарный повысительный насос, который может включаться вручную и в случае возгорания обеспечивать тушение пожара.

Водоотведение

Системы канализования высотных корпусов выполнялись нами по двум основным вариантам:

– вариант с парными стояками (рабочий и вентиляционный), соединенными между собой перемычками на каждом этаже (рис. 9);

– вариант с одиночными стояками повышенного диаметра (рис. 10).

Рисунок 9 (подробнее)   Принципиальная схема сети канализации зданий

Рисунок 10 (подробнее)   Принципиальная схема сети канализации с использованием парных стояков

Обе схемы показали свою пригодность, причем схемы с парными стояками применены и в 30-этажных муниципальных домах.

В настоящее время во всех новых зданиях нами используются только чугунные безраструбные трубы Pam Global фирмы Saint-Gobain. Такие трубы не горят в отличии от труб из ПВХ. Кроме того, они шумоизолированы, что немаловажно для элитных зданий. При пожаре труба из ПВХ горит, пропускает пожар на смежные этажи и выделяет токсичные вещества. Согласно европейским нормам, в каждом перекрытии стоит противопожарный клапан, который при нагревании схлопывает трубу, однако проведенные несколько лет 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.

Одним из главных преимуществ системы труб Pam Global является возможность быстрого демонтажа отдельных участков лежаков на техэтаже с целью удаления цементно-песчанных и красочно-клеевых отложений, которыми зарастает до 3/4 сечения лежаков за две недели. Одновременно для качественной прочистки лежаков машиной «Кобра» с одновременной промывкой применяется система с устройством прочистки из двух полуотводов, с тем, чтобы открытый раструб находился выше основной трубы.

Рисунок 11. Установка на циркуляционном трубопроводе регуляторов давления и расхода

Особое внимание должно уделяться выпускам высотных зданий. Поскольку здания имеют значительную просадку, выпуски в наружных стенах не заделываются в глухую, а применяется специальное демпфирующее устройство, не позволяющее трубе на выпуске переломиться. Это также касается всех остальных сетей.

Еще одна проблема – отвод воды при пожаре. Если предусмотрено спринклирование квартир, должно выполняться требование о 100%-й гидроизоляции квартир (а не только зоны санузла), поскольку протечки на нижние этажи приведут к необходимости возмещения ущерба. Для межквартирных холлов необходимо делать уклоны пола к приемным отверстиям (трап в данном случае не годится, поскольку у него маленькая пропускная способность) и выводить патрубки на уровне пола межквартирного холла (со сбросом в сеть водостока).