Системы вентиляции, кондиционирования воздуха и холодоснабжения высотных жилых и многофункциональных зданий

Круглый стол был организован вице-президентом НП «АВОК» М. М. Бродач. Цели проведения – обмен опытом проектирования, анализ основных принципиальных решений с учетом конструктивных особенностей зданий, поиск перспективных направлений, формирование требований к архитектурным и конструктивным решениям, а также обсуждение второй редакции книги «Инженерное оборудование высотных зданий».

В работе круглого стола приняли участие специалисты, задействованные в проектировании и строительстве высотных зданий в строительном комплексе Москвы: М. Г. Тарабанов, А. Н. Колубков, А. Л. Наумов, В. И. Ливчак, Ю. Г. Граник, Б. П. Харитонов, В. М. Есин, М. А. Малахов, В. И. Капранов, И. Н. Смирнова, Е. Г. Малявина, Г. К. Осадчий, В. В. Панкратов.

М. Г. Тарабанов, вице-президент НП «АВОК», председатель Волгоградского отделения НП «АВОК», генеральный директор НИЦ «ИНВЕНТ», в своем докладе указал, что процесс проектирования начинается, прежде всего, с выбора принципиальной схемы высотного здания с точки зрения размещения инженерного оборудования. Всего возможно три варианта, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Это здание с техническими этажами, здание с поэтажным размещением инженерного оборудования и смешанная схема.

С инженерной точки зрения наиболее предпочтителен вариант с поэтажным размещением инженерного оборудования. В этом случае, например, достигается наименьшая протяженность воздуховодов, инженерное оборудование занимает наименьшую площадь, наиболее просты монтаж и наладка оборудования. Однако очень часто противниками такого решения зачастую выступают инвесторы и архитекторы. Инвесторы считают, что такое решение дороже, то есть в этом случае выше капитальные затраты. На самом деле это не так – при децентрализованном размещении инженерного оборудования стоимость установок действительно выше, однако общая стоимость некоторой инженерной системы (например, системы механической приточной вентиляции, в состав которой, помимо собственно приточной установки, входит система воздуховодов и т. д.), как правило, будет ниже. Архитекторы часто выступают против децентрализованных систем из-за необходимости размещения воздухозаборных решеток на фасаде здания, которые в этом случае требуется как-то гармонизировать с общим архитектурным обликом здания. Часто указывается, что множество относительно небольших установок, распределенных по всему высотному зданию, создают определенные трудности для службы эксплуатации. Кроме того, приводится аргумент, что надежность одной большой установки выше, чем множества более мелких. Здесь не следует путать понятия «надежность» и «вероятность отказа». Действительно, вероятность отказа какой-либо из множества установок, обслуживающих отдельные этажи, выше, чем вероятность выхода из строя одной центральной, однако и последствия такого выхода из строя несоизмеримы: в первом случае, например, вентиляция будет отключена лишь в нескольких квартирах или офисах, а во втором – во всех квартирах или офисах данного пожарного отсека. С точки зрения легкости обслуживания, ремонта или замены относительно небольшие установки также предпочтительнее.

В качестве примера здания с размещением инженерного оборудования на промежуточных технических этажах М. Г. Тарабанов привел высотное здание «Федерация» ММДЦ «Москва Сити». В этом здании технические этажи расположены через каждые 90 м по высоте и инженерное оборудование обслуживает зоны соответствующей высоты (проект этого здания был принят еще до момента принятия МГСН 4.19-2005). Это решение оказалось не оптимальным, поскольку при такой большой высоте зоны существенно вырастают габаритные размеры установок, а также увеличивается сложность наладки. Оптимальная высота зоны, исходя из опыта проектирование данного объекта и еще целого ряда высотных зданий, составляет порядка 50 м, как это и регламентировано действующими нормативными документами.

Расположение инженерного оборудование в здании «Федерация» имеет особенность: на техническом этаже находятся установки кондиционирования, которые обслуживают как ниже, так и выше расположенные этажи, иными словами, этажи, расположенные в пределах двух разных пожарных отсеков. Сейчас такое решение не разрешается действующими нормативными документами. Кроме того, докладчик рассмотрел в качестве примера высотное здание правительства города и городской думы в ММДЦ «Москва Сити».

Далее М. Г. Тарабанов рассмотрел проблему выбора принципиальной схемы системы холодоснабжения высотных зданий. Здесь он, прежде всего, отметил, что часто встречающаяся постановка вопроса «что лучше: VRV или фэнкойлы?» с технической точки зрения неверна. Правильнее ставить вопрос о системе холодоснабжения с чиллерами или VRV. В настоящее время системам холодоснабжения совершенно не уделяется должного внимания, соответствующие разделы нормативных документов чересчур лаконичны и содержат только формальные общие положения. При выборе принципиальных решений по холодоснабжению, прежде всего, следует определить, необходимо ли холодоснабжение здания в зимнее время. В настоящее время повышение тепловой защиты и высокие внутренние (бытовые) теплопоступления привели к тому, что в зимнее время во многих офисных зданиях требуется не отопление, а, наоборот, охлаждение помещений (ассимиляция теплоизбытков). Зачастую в здании не предусмотрено достаточных площадей, позволяющих разместить, например, сухие охладители (dry cooler). Точно также из-за архитектурных ограничений невозможно поставить холодильные машины с воздушным охлаждением. При использовании холодильных машин с водяным охлаждением необходимо решить проблему размещения градирен и т. д. Эти ограничения зачастую приводят к тому, что приходится выбирать достаточно нетривиальные решения. Так, в высотной части спортивного комплекса ЦСКА (150 м высотой) была запроектирована VRV-система с водяным охлаждением и утилизацией. Оборудование предполагалось размещать в техническом этаже с высотой потолка 3,3 м. Однако из-за конструктивных особенностей помещения (расположения под потолком несущих балок и т. д.) фактическая высота потолка оказалась не более 2,6 м, что сделало невозможным размещение градирен. После совместного обсуждения заказчик предложил выделить под размещение оборудования два технических этажа, один над другим, проделав в перекрытии отверстия, позволяющие установить оборудование большой габаритной высоты. Однако в этом случае нарушалась целостность пожарных отсеков. В конечном итоге в этом здании была запроектирована VRV-система с воздушным охлаждением, при этом пришлось отказаться от утилизации.

В заключение своего доклада М. Г. Тарабанов отметил, что многие требования необходимо закрепить соответствующими положениями нормативных документов. В качестве примера докладчик привел системы с этиленгликолем. При реализации такой системы необходимо предусмотреть технические решения, позволяющие минимизировать ущерб при возможной аварии. Так, опыт проектирования систем обогрева футбольных полей, где используется этиленгликоль, показал, что для минимизации ущерба необходимо предусматривать бак для аварийного слива этиленгликоля. При этом не нужен бак большого объема, например, при общем объеме циркулирующего в системе этиленгликоля 25 м³ для устранения последствий аварии достаточно бака объемом 5–10 м³. Требование об обязательном применении баков для аварийного слива этиленгликоля следует закрепить нормативно, поскольку оно напрямую относится к обеспечению безопасности жизни и здоровья людей.

В ходе обсуждения доклада М. Г. Тарабанова завязалась оживленная дискуссия. Наибольший интерес собравшихся вызвала проблема выбора предпочтительной системы вентиляции – с естественным или механическим побуждением, с механическими центральными и местными (квартирными) вентиляционными установками. Высказывались аргументы в пользу и тех, и других решений. Участники круглого стола согласились с тем, что в любом случае людям, находящимся в здании, следует предоставить возможность естественного проветривания помещений при открывании окон, хотя в ряде случаев это потребует специальных решений по ограничению скорости воздушных потоков (стекол в качестве ветрозащитных экранов и т. д.), а в некоторых случаях просто нецелесообразно (например, на нижних этажах здания, расположенного у оживленной автомагистрали).

А. Н. Колубков, директор проектно-производственной фирмы «Александр Колубков», в своем докладе рассмотрел проблемы, возникающие при проектировании инженерных систем жилых и многофункциональных зданий. Он отметил, что непрерывно появляются новые типы инженерного оборудования, применение которых не регламентировано никакими нормативными документами. В этой связи попытки «привязать» новое инженерное оборудование к нормативным документам представляются малоцелесообразными, поскольку выход новых нормативных документов будет идти заведомо медленнее появления новых систем.

А. Н. Колубков согласился с мнением М. Г. Тарабанова о преимуществах децентрализованного размещения инженерного оборудования. При этом докладчик отметил, что совершенно необязательно делать установки, обслуживающие каждый этаж; можно проектировать одну установку, обслуживающую 2–3 этажа.

Касаясь особенностей реализации инженерных систем в жилых зданиях, А. Н. Колубков отметил, что одним из самых важных факторов, определяющих выбор тех или иных систем в высотных жилых зданиях, является уровень шума. Особенно жесткие ограничения к максимальному уровню шума предъявляются в ночное время. Из-за этого, например, зачастую приходится чрезвычайно переразмеривать выносные конденсаторы с тем, чтобы требуемую производительность они обеспечивали при неполной мощности.

Далее А. Н. Колубков сравнил особенности реализации двух схем холодоснабжения жилых зданий – местного и центрального холодоснабжения. Центральное кондиционирование с точки зрения гидравлического расчета не имеет принципиальных трудностей по сравнению с расчетом системы отопления. Сложности возникают в вопросах организации взаиморасчетов жильцов и эксплуатирующей организации. Зачастую жильцы не желают оплачивать услугу «кондиционирование воздуха», мотивируя это собственным отсутствием в течение некоторого периода времени, отсутствием потребности в такой услуге и т. д. Для устранения подобных противоречий было принято решение не выделять такие услуги отдельной строкой, а включать в сумму общего технического обслуживания, позиционируя как дополнительную услугу. Такой способ взаиморасчетов не вызывает никаких нареканий жильцов.

Центральные системы кондиционирования имеют ограничение, связанное с высоким потребление электрической энергии. В этом случае велики финансовые затраты, кроме того, зачастую не может быть обеспечена требуемая электрическая мощность. С этой точки зрения определенные преимущества имеют местные системы холодоснабжения, сплит-системы. Они присоединяются к системе электроснабжения через счетчик владельца квартиры, и владелец квартиры потребляет и оплачивает холодоснабжение, исходя из собственных потребностей и возможностей.

А. Н. Колубков в своем выступлении также обратил внимание на ряд положений нормативных документов, содержащих достаточно жесткие, но не всегда оправданные ограничения, например, требования к размещению воздухозаборных устройств.

Б. П. Харитонов, технический директор компании DAICHI, в своем докладе сравнил системы холодоснабжения VRV и системы с чиллерами. Основной упор в выступлении был сделан на технико-экономическое сопоставление этих двух типов оборудования. Однозначного ответа, какая система эффективнее, в настоящий момент нет. Системы необходимо оценивать в течение всего жизненного цикла, с учетом как капитальных, так и эксплуатационных затрат, причем в капитальных затратах учитывать стоимость не только основного, но и дополнительного оборудования. В этом случае во многих случаях применение VRV будет выгоднее, несмотря на более высокие начальные капитальные затраты.

А. Л. Наумов, вице-президент НП «АВОК», генеральный директор ООО «НПО ТЕРМЭК», рассказал об опыте проектирования инженерных систем жилых и многофункциональных зданий. В частности, докладчик сравнил системы климатизации с двух- и четырехтрубными фэнкойлами, отметив, что в настоящее время нет убедительных аргументов в пользу использования четырехтрубных фэнкойлов.

А. Л. Наумов отметил, что сегодня возникла необходимость в документе, позволяющем классифицировать инженерные системы с точки зрения комфортности и в этой связи определять предпочтительную область применения этих систем. Этот документ был бы очень полезен как инвесторам, так и проектировщикам. Возможное рабочее название данного документа – «Классификация систем инженерного обеспечения с точки зрения комфортности».

Далее в своем выступлении А. Л. Наумов рассмотрел вопросы обеспечения микроклимата подземных пространств многофункциональных комплексов. Здесь есть две проблемы, требующие проработки, в том числе и на уровне внесения соответствующих изменений в нормативные документы. Это использование струйных бесканальных вентиляторов и использование вытяжного воздуха из офисной части в качестве приточного для подземной части здания.

Доработка нормативных документов необходима и в части нормирования энергопотребления. Дело в том, что существующие в настоящий момент нормативные документы регламентируют энергопотребление в зимнее время (отопительный и переходный периоды). Однако, например, даже в климатических условиях Москвы в современных офисных зданиях затраты энергии на охлаждение превышают затраты энергии на отопление в три-четыре раза. В этой связи необходимо регламентировать не только затраты тепловой энергии в отопительный период, но и в период охлаждения или в годовом цикле, а также пиковые нагрузки на системы отопления и кондиционирования воздуха.

При проектировании современных зданий перед проектировщиками зачастую встают совершенно новые проблемы. Например, недавно пришлось столкнуться с проблемой технологических выделений шинопроводов. Ранее эта проблема не возникала. Для нормального функционирования шинопроводов температура кабелей не должна превышать 65 °С, а в пространстве подшивного потолка кабели разогревались до 75 °С, что потребовало специального охлаждения этих зон.

А. Л. Наумов сообщил, что опыт эксплуатации объектов показал, что в условиях Москвы использование утилизации тепловой энергии вытяжного воздуха для подогрева приточного посредством роторных теплообменников, как правило, оправдано с экономической точки зрения. Вообще, сравнивать и выбирать наиболее предпочтительный вариант любого оборудования следует с учетом затрат в течение всего жизненного цикла этого оборудования (life cycle cost). Это позволяет выбрать оптимальный вариант с учетом местных условий. Например, специфика нашей страны – относительно дешевая энергия, но достаточно дорогое оборудование, причем существенно зависящее от импорта. В этих условиях слепое копирование опыта других стран, где ситуация противоположная, может привести к ошибочному выбору варианта технического решения.

С коротким информационным сообщением выступил В. И. Ливчак, вице-президент НП «АВОК», начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы. Он рассказал о строительстве высотных зданий в Китае в г. Шанхае.

Ю. Г. Граник, директор по научной деятельности ОАО «ЦНИИЭП жилища», сообщил о разработке новой редакции МГСН 4.19 «Проектирование многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве», которая будет принята уже на постоянной основе (первая редакция, МГСН 4.19-2005, имела временный статус). Ю. Г. Граник предложил всем заинтересованным сторонам представить свои замечания в виде законченных формулировок положений данного нормативного документа в срок до 15 мая.

В. М. Есин, профессор Академии Государственной противопожарной службы, рассказал о проблемах обеспечения пожарной безопасности высотных зданий. Доклад вызвал оживленную дискуссию, показавшую актуальность и значимость проблемы. Высказывались различные мнения и предложения. Так, А. Н. Колубков предложил обсудить вариант открывания дверей против хода эвакуации людей при пожаре. Такой вариант сразу же решает проблему, когда достаточно герметичные двери невозможно открыть из-за избыточного давления за счет подпора воздуха.

М. А. Малахов, главный инженер проектов «Моспроект-2», поделился опытом проектирования и строительства жилых зданий, в которых используется гибридная (естественно-механическая) вентиляция. В случае использования такого решения сохраняются преимущества естественной вентиляции, но при этом устраняется ее существенный недостаток – зависимость от погодных условий. Естественно-механическая вентиляция обеспечивает требуемый воздухообмен в квартирах жилого дома вне зависимости от погодных условий в любое время года. М. А. Малахов рассказал об уже запроектированных и построенных зданиях, в которых были успешно использованы указанные системы.

С заключительным словом выступил президент НП «АВОК» Ю. А. Табунщиков. Он подвел итог выступлениям, отметив ключевые моменты обсуждения.