Высотный жилой комплекс «Алые Паруса» расположен на берегу Москвыреки на территории площадью примерно 6 га. Комплекс отличается развитой инфраструктурой: помимо жилых квартир в зданиях расположены подземные гаражиавтостоянки, спортивный зал с теннисными кортами, аквапарк, боулинг и пр. На прилегающей территории находится футбольное поле с беговыми дорожками, зоны отдыха, детские площадки и яхтклуб. Отдельные здания объединены крытыми переходами.

В состав комплекса в настоящее время входят четыре корпуса, самый высокий из которых — четвертый. Инженерные решения высотного жилого здания будут проанализированы на примере этого корпуса. Его высота до верхней отметки — уровня вертолетной площадки — составляет 175,62 м. Общая высота четвертого корпуса — 179 м. Это здание — одно из самых высоких жилых зданий в Европе. Число надземных этажей — 48, в том числе 3х этажный коттеджпентхаус. Помимо надземной части, в здании имеются два подземных этажа, на которых расположены гаражавтостоянка с мойкой и автосервисом, и технические помещения. В стилобатной части здания расположен физкультурный блок — спортивный зал с двумя теннисными кортами.

Размеры здания в плане составляют 60x35 м. На каждом этаже обычно располагается 6 квартир. Площадь квартир составляет от 117 до 173 м Они, как правило, имеют свободную планировку, но в ряде квартир их владельцами оставлена типовая планировка, предложенная проектировщиками. Высота жилых помещений составляет 3,35 м (3,15 м в чистовой отделке). Высота технических этажей — 2,65 м.

Здание по вертикали разделено четырьмя техническими этажами (нижним, двумя средними и верхним, соответственно 2, 13, 28 и 45 этажи) на три зоны. Четвертая зона (46—48 этажи) представляет собой коттеджпентхаус. Каждая зона является пожарным отсеком, отделенным от других отсеков противопожарными преградами. По требованиям пожарной безопасности рек. высота одной зоны, равная 50 м, но создатели данного здания, исходя из собственного опыта проектирования подобных высотных объектов (корпуса первой очереди комплекса «Алые Паруса», комплекс «Воробьевы горы»), предлагают увеличить высоту вертикального пожарного отсека до 80 м. Такая высота отсека позволит использовать однозонную систему отопления для отсека, а систему горячего и холодного водоснабжения, водоразборная арматура которой рассчитана на меньшее давление, можно делить в пределах одной зоны на две подзоны.

В высотном жилом комплексе действует собственная служба эксплуатации. Проектировщики данного здания рекомендуют в обязательном порядке иметь собственные службы эксплуатации во всех подобных высотных жилых зданиях.

Аэродинамика здания
Изуч. зарубежного опыта проектирования зданий и беседы с проектировщиками показали, что большая роль в проектной работе отводится исследованию аэродинамики здания, с учетом особенностей района застройки.

Учитывая, что аэродинамическое воздействие наружного климата на высотное здание является экстремальным, исследования аэродинамики занимают значительную часть в общем объеме проектных работ. эти исследования включают в себя физическое моделирование в аэродинамической трубе и математическое моделирование с применением самой совершенной компьютерной техники. Необходимо упомянуть, что при проектировании высотных зданий в Москве в 40—50х годах эти вопросы были в центре внимания специалистов и включали в себя многозначительные исследования после сдачи объекта в эксплуатацию. При этом наблюдались явления, природа которых не до конца изучена. Например, было отмечено, что потоки дождя у поверхности высотного здания на Котельнической набережной в результате воздействия аэродинамических сил вблизи заветренной стороны здания не падали вниз, а поднимались вверх. Известно, что v ветра возрастает с увеличением высоты, причем возрастание скорости ветра зависит от рельефа местности, но проектировщиками рассматриваемого в настоящей аналитической статье здания было отмечено, что v ветра на определенной высоте вблизи поверхности здания в определенные моменты становится равной нулю. Затем, при дальнейшем увеличении высоты, вновь наблюдалось возрастание скорости ветра.

Аэродинамика высотного здания влияет, вопервых, на его конструктивную прочность, а вовторых, на разность давлений на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций здания, что определяет направление и величину фильтрации воздуха через наружные ограждающие конструкции. Кроме этого, наружная поверхность здания, подверженная воздействию солнечной радиации, в летнее время достаточно сильно нагревается, что приводит к образованию восходящих потоков теплого воздуха в приповерхностном слое.

Учитывая большие ветровые нагрузки, возникает определенная опасность при открывании окон верхних этажей для их очистки или проветривания помещений. Особую опасность вызывает случай одновременного открывания в помещении окон, ориентированных на наветренную и подветренную стороны здания. В этом случае в помещении могут возникнуть весьма сильные воздушные потоки. Для предотвращения этого необходимо использовать автоматику, запрещающую одновременное открытие окон, если v ветра превышает заданную величину.

Тепло и холодоснабжение
Теплоснабжение систем вентиляции, отопления и горячего водоснабжения осуществляется от городских тепловых сетей от двух раздельных источников. Системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения присоединяются к тепловым сетям по независимой схеме через пластинчатые теплообменники со 100 % резервированием теплообменников и насосов. Предусмотрены отдельные группы теплообменников и насосов для систем отопления каждой жилой зоны в пределах вертикального пожарного отсека и общественных помещений первой зоны, и для теплоснабжения вентиляционных установок. Все насосы оснащены частотнорегулируемыми приводами. И для систем отопления, и для систем вентиляции приняты параметры теплоносителя 95—70 °С. Выбор одинаковых параметров теплоносителя позволяет использовать для резервирования теплоснабжения систем отопления и вентиляции одну группу теплообменников и насосов. Оборудование размещается в ЦТП, расположенном в подвале здания. Оборудование, используемое для теплоснабжения коттеджапентхауса, располагается в отдельном тепловом пункте.

Для охлаждения холодоносителя в системах кондиционирования воздуха коттежапентхауса и физкультурного блока используются чиллеры с воздушным охлаждением, установленные соответственно на эксплуатируемой кровле здания и в техническом помещении стилобатной части. Для холодоснабжения систем кондиционирования воздуха квартир применяются автономные установки различного типа. Более подробно системы холодоснабжения будут проанализированы в разделе, посвященном системам климатизации.

Система климатизации
В данном разделе рассматриваются особенности систем климатизации отдельных групп помещений, входящих в состав жилого комплекса — жилой зоны, коттеджапентхауса, подземного гаражаавтостоянки и физкультурного блока.

Жилая зона
Для обеспечения комфортных параметров микроклимата в помещениях жилых квартир используется водяное отопление и механическая приточновытяжная вентиляция. Приток осуществляется в жилые комнаты, вытяжка — из кухонь, ванных комнат, санузлов и кладовых (не менее трех вытяжных каналов). В то же время имеется принцип. возможность естественного проветривания помещений на любом этаже. Для охлаждения или дополнительного подогрева приточного воздуха могут использоваться местные кондиционеры.

Приточные установки с подогревом приточного воздуха и шумоглушители расположены в венткамере, находящейся в подвале здания. Всего приточных установок три, каждая обслуживает одну жилую зону. Такое расположение приточных установок (в нижней части здания) было выбрано для удобства теплоснабжения калориферов, и для удобства монтажа и удобства в эксплуатации. Воздухозаборные устройства располагаются на фасаде здания.

Все воздуховоды выполнены из оцинкованной стали. На каждом жилом этаже применяется горизонтальная разводка воздуховодов. Вертикальный коллектор располагается в лифтовом холле, а от него на каждом этаже под потолком лифтового холла разводятся горизонтальные индивидуальные воздуховоды в каждую квартиру. Пожарные службы разрешили такую схему при условии, что каждый индивидуальный воздуховод оборудуется обратным клапаном, шумоглушителем и противопожарным клапаном. Противопожарный клапан связан с системой противопожарной автоматики. Эта схема удобна с точки зрения эксплуатации. Кроме этого, при горизонтальной разводке вертикальные приточные воздуховоды не занимают жилую площадь, что выгодно экономически. Входной приточный патрубок в квартиру расположен над входной дверью. Поскольку во множественных квартирах предусмотрена свободная планировка, дальнейшая разводка воздуховодов в квартире выполняется ее владельцем по согласованию со службой эксплуатации в зависимости от особенностей планировки и собственных потребностей. Предполагается, что воздухообмен может быть осуществлен либо путем механической вентиляции либо за счет использования местного кондиционера. В первом случае владелец отдельной квартиры разводит приточные воздуховоды по различным помещениям отдельной квартиры. Во втором случае используются местные кондиционеры для охлаждения или дополнительного подогрева приточного воздуха. Применяются различные типы местных кондиционеров. Чаще всего используются зональная местноцентральная система кондиционирования. В теплый период производится охлаждение приточного воздуха, а в холодный и переходный период — его дополнительный подогрев. Внешние блоки местных кондиционеров располагаются на балконе отдельной квартиры, либо, при его отсутствии, на балконе незадымляемой лестничной клетки. Чтобы эти внешние блоки не портили облик здания, проектировщики предусмотрели для их размещения специальные места.

Расход приточного воздуха составляет 170—200 м3/ч на одну квартиру. Для поддержания небольшого избыточного давления в квартире (для предотвращения инфильтрации) приток превышает вытяжку.

Вытяжки в квартирах располагаются на кухнях, в ванных комнатах, туалетах и кладовых. Расположение кухонь, ванных комнат и других помещений, в которых предусмотрены вытяжные устройства, зависит от расположения вытяжных каналов, но по согласованию со службой эксплуатации вытяжки могут быть перенесены в том случае, если планировка отдельной квартиры отличается от типовой. В состав системы вентиляции отдельной отдельной квартиры могут быть внесены и другие изменения, например, установлен надплитный зонт на кухне. Применение квартирных механических вытяжных устройств (индивидуальных вытяжных вентиляторов) не разрешается во избежание разбалансировки налаженных систем вентиляции. Пункт о запрещении использования индивидуальных вытяжных устройств в системах вентиляции внесен в договор с владельцем отдельной квартиры.

Расход вытяжного воздуха составляет 90 м3/ч на кухню, 50 м3/ч на ванную комнату (представляющую собой совмещенный санузел), 25 м3/ч на туалет и кладовую. Общий воздухообмен при этом составляет от 30 до 60 м3/ч на человека2.

Вытяжные каналы каждой зоны объединяются на верхнем техническом этаже сборными воздуховодами и обслуживаются отдельными вентиляторами. Выброс воздуха осуществляется над кровлей здания. Использование утилизации тепла вытяжного воздуха на данном объекте не предусмотрено.

Как было указано выше, в любом жилом помещении здания вплоть до последнего этажа возможно естественное проветривание через поворотнооткидные окна. Подробнее о конструкции окон соответствующий раздел.

Шахта дымоудаления с противопожарными клапанами — одна на всю высоту здания. Такое решение потребовало специального согласования с пожарными органами, поскольку по существующим нормативам требуется своя шахта дымоудаления на каждый пожарный отсек. Использование одной шахты позволило отказаться от дополнительных каналов дымоудаления, что уменьшило площадь, занимаемую каналами достаточно большого размера. Вентиляторы системы дымоудаления расположены на эксплуатируемой кровле здания непосредственно под вертолетной площадкой.

При пожаре предусматривается подпор воздуха в вестибюль и лифтовые холлы каждого этажа.

В жилых помещениях здания используется водяное отопление. Предусмотрено зонирование систем отопления. Используется двухтрубная система отопления с вертикальными стояками. Следует отметить, что во всех последующих проектах проектировщики используют двухтрубную поквартирную систему отопления, когда стояки и коллекторы расположены в лестничнолифтовом узле с одним вводом в квартиру, оборудованном теплосчетчиком, а в квартире применяется периметральная или лучевая разводка в полу. Все стояки снабжены балансировочными парами. На каждые 4—6 этажей предусмотрен компенсатор теплового расширения.

Отопительные приборы — алюминиевые радиаторы со стальным сердечником. Жильцы по согласованию со службой эксплуатации могут использовать радиаторы другой конструкции. Для индивидуального регулирования температуры в помещениях на радиаторах используются термостатические клапаны.

В межкорпусных переходах используются чугунные радиаторы (система отопления общественных помещений, расположенных в первой зоне, обслуживается отдельным теплообменником). Для отопления вестибюля и лифтового холла каждого жилого этажа используются вентиляторные конвекторы, расположенные под окнами. Поскольку в здании необходимо обеспечить весьма высокий уровень комфорта, для вестибюля принята достаточно высокая температура воздуха — +23 °С.

Все входы в здание оборудованы воздушнотепловыми завесами.

Система водоснабжения оснащена счетчиками горячей и холодной воды. Счетчики, фильтры и регуляторы давления установлены в лестничнолифтовом узле каждого этажа, что удобно с точки зрения эксплуатации. Расчет за фактически потребленные ресурсы ведется по показаниям счетчиков.

Инженерные коммуникации (трубопроводы горячей и холодной воды, и приточный патрубок) вводятся в квартиру в одном месте (над входной дверью). Дальнейшая поквартирная разводка осуществляется самим владельцем отдельной квартиры по индивидуальному проекту, но все проекты обязательно согласовываются со службой эксплуатации.

Для обеспечения бесперебойного горячего водоснабжения в период летних отключений горячей воды (либо в случае аварий) используются резервные автономные электрические накопительные водонагреватели. Эти водонагреватели располагаются в ЦТП в подземном этаже здания. Всего используются шесть водонагревателей объемом 4 800 л каждый.

Коттеджпентхаус
Коттеджпентхаус расположен на 46—48 этажах. В нем находятся спальни, гостиные, ванные комнаты, бассейн и другие помещения общей площадью более 2 000 м2, и открытые террасы с беседками. К системе климатизации помещений коттеджапентхауса предъявляются повышенные требования по надежности, поскольку данное жилье относится к самому высокому классу.

Для обеспечения комфортных параметров микроклимата помещений используется система кондиционирования воздуха в сочетании с водяным и электрическим отоплением.

Для помещений запроектирована зональная местноцентральная система кондиционирования воздуха (с чиллерами и фэнкойлами). Два взаимно резервируемых чиллера устанавливаются в техпомещении 48 этажа. Выносные конденсаторы располагаются на покрытии здания под вертолетной площадкой. Приточные установки расположены на четвертом техническом этаже. Воздухозаборные устройства расположены на фасаде здания на уровне четвертого технического этажа. Вентиляторные доводчики (фэнкойлы) установлены под потолком обслуживаемых помещений.

В двух помещениях установлены камины. Дымовые трубы каминов выведены на крышу коттеджапентхауса.

Для стаивания снега зимой с открытых террас используется подогрев покрытия при помощи электрического греющего кабеля, замоноличенного в конструкцию пола. Защита открытых пространств от сильного ветра обеспечивается специальными прозрачными экранами, установленными по периметру террас.

Подземный гаражавтостоянка
В здании располагается достаточно большой подземный гаражавтостоянка. Вместимость гаража выбрана из расчета 2 машиноместа на одну квартиру.

В подземном гаражеавтостоянке предусмотрена приточновытяжная вентиляция. Работа приточных систем – периодическая по сигналам датчиков загазованности, определяющих концентрацию CO и CH в воздухе гаража.

Нормативная кратность воздухообмена составляет 2 ч—1, но для подобных помещений такой воздухообмен представляется завышенным. Например, в случае гаража, рассчитанного на 20 машиномест, при высоте потолка 4 м и расчетном расходе приточного воздуха в 150 м3/ч на одну машину расчетная кратность воздухообмена составляет всего около 0,25 ч— В этом случае концентрация вредностей в воздухе гаража (загазованность) не превышает ПДК. Представляется, что существующие нормы следует пересмотреть и уточнить в части нормативной кратности воздухообмена.

Приточные установки подземного гаражаавтостоянки расположены в подвале здания в выделенных помещениях. Воздухозаборные устройства расположены на фасаде здания. Вытяжные установки расположены на отметке гаража в выделенных помещениях, а вертикальный вытяжной воздуховод проходит по всей высоте здания в отдельной выгороженной шахте. Воздух выбрасывается над кровлей здания. Такое решение вытяжной вентиляции согласовано с пожарными службами.

Для обеспечения высокого комфорта в холодный и переходный периоды года в гараже постоянно поддерживается достаточно высокая температура — +20 °С. Система отопления водяная, отопительные приборы — гладкие трубы диаметром 25 мм, что вполне достаточно для обеспечения расчетных условий в заглубленном помещении гаражаавтостоянки.

На въездах в гаражавтостоянку предусмотрены воздушнотепловые завесы.

Вытяжные каналы системы дымоудаления гаража проходят под потолком физкультурного блока, а выброс дыма осуществляется через вытяжные решетки, расположенные на фасаде стилобатной части.

Физкультурный блок
Для климатизации спортивного зала физкультурного блока используется местноцентральная система кондиционирования воздуха (с чиллером и фэнкойлами). Фэнкойлы размещены на стенах спортивного зала. Чиллер с воздушным охлаждением расположен в технической зоне стилобатной части здания. Для лучшей циркуляции воздуха, охлаждающего чиллер, предусмотрены воздухозаборные устройства на двух фасадах стилобатной части.

Ограждающие конструкции
Ограждающие конструкции здания представляют собой монолитножелезобетонный каркас, облицованный кирпичом. м. каркасом и облицовкой расположен слой легкого утеплителя («колодцевая кладка»). В качестве утеплителя используется полистирол толщиной 100 мм. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций составляет 3,13 м2•°С/Вт и выше. Следует отметить, что в последующих проектах проектировщики перешли к использованию вентилируемых фасадов. Эти фасады представляют собой заполнение из кирпича или пеноблоков, специальный плитный минераловатный утеплитель «Rockwool Venty Batts» толщиной 140 мм, воздушную прослойку и наружную облицовку (плитка, керамогранит). В этом случае существенно снижаются теплопотери и обеспечивается весьма эффективная теплоизоляция квартир.

Окна квартир представляют собой герметичные двухкамерные стеклопакеты в переплетах из ПВХ. В отдельных помещениях применяются также и окна в алюминиевых переплетах. Для зенитных фонарей и витражей используются специальные стекла с селективным покрытием. Сопротивление теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций составляет 0,56 м2•°С/Вт и выше.

Поскольку в здании запроектирована приточновытяжная механическая вентиляция, приточные устройства в оконных блоках не предусмотрены. Так как приток превышает вытяжку, в квартирах постоянно поддерживается небольшое избыточное давление, что позволяет избежать инфильтрации наружного воздуха в отдельной квартиры.

Все окна, в том числе и на самых верхних этажах здания, могут открываться. принцип. возможность открывания окон преследует две цели: естественное проветривание квартир и легкая очистка наружных поверхностей окон.

Естественное проветривание квартир улучшает микроклимат помещений. Кроме этого, сама принцип. возможность разгерметизации помещений при открывании окон улучшает психологический комфорт людей, находящихся в здании. Легкий доступ для очистки наружных поверхностей окон позволил отказаться от специальных люлек, которые обычно применяются для мытья окон, что снизило эксплуатационные затраты.

принцип. возможность естественного проветривания и легкую очистку обеспечивает наклонноповоротная конструкция окон. Такие окна имеют два положения. В положении для проветривания окна откидываются (наклоняются) на нижних петлях внутрь на угол около 10°. В этом случае происходит ослабление возможного ветрового напора, и воздух в помещение поступает через зазор в верхней и боковых частях окна, что позволяет избежать интенсивных воздушных потоков в помещении. В положении для очистки окно открывается внутрь, поворачиваясь на боковых петлях.

Мусороудаление
В здании предусмотрено два мусоропровода. Стволы мусоропроводов выполнены из нержавеющей стали и проходят по всей высоте здания. Опыт эксплуатации этого и других высотных зданий демонстрирует, что v падения мусора в стволе мусоропровода достаточно эффективно гасится, что позволяет не использовать специальные устройства, препятствующие свободному падению мусора.

Качество изготовления мусоропроводов обеспечивает их хорошую герметичность. Мусоропроводы регулярно обслуживаются: каждый мусоропровод очищается один раз в неделю. Для очистки предусмотрена специальная опускающаяся установка с подводом горячей и холодной воды, оборудованная электрической лебедкой. Лебедка располагается в верхней части ствола на четвертом техническом этаже.

Противопожарные мероприятия и комплексное обеспечение безопасности
Проектирование высотного здания опять начинается с разработки концепции пожарной безопасности. Определяются пределы огнестойкости конструкций, пути эвакуации, требования к инженерному оборудованию и т. д. В рассматриваемом здании мероприятия по обеспечению противопожарной безопасности разрабатывались совместно со специалистами ВДПО.

Для пожарных подразделений предусмотрен специальный лифт, оборудованный отдельным входом, отдельной системой подпора воздуха при пожаре и отдельной системой управления. Это одно из мероприятий, позволяющих компенсировать непринцип. возможность использования на верхних этажах здания пожарных лестниц. Кроме этого в здании есть четыре лифта, два из которых могут перевозить пожарные подразделения. Лифты позволяют доставлять пожарные расчеты до верхнего этажа за 40 секунд.

Лестничные клетки незадымляемые с рассечками на уровне технических этажей.

Во всех помещениях предусмотрены спринклерные системы пожаротушения. В подземном гаражеавтостоянке, помимо спринклерной, предусмотрена также дренчерная система пожаротушения.

В состав службы эксплуатации входит собственная пожарная служба, которая может прибыть к очагу возгорания в кратчайшие сроки так же до прибытия специалистов МЧС.

На верхней отметке здания располагается вертолетная площадка, обеспечивающая принцип. возможность эвакуации людей из здания в случае какихлибо экстраординарных воздействий.

Все инженерные системы здания по электроснабжению относится к I категории. В лифтах применяются аварийные источники бесперебойного питания (ИБП). При обесточивании в случае пожара лифты могут быть переведены на электроснабжение от ИБП, что позволяет доставить пожарные расчеты к очагам возгорания на любом этаже.

Предусмотрено несколько уровней охранной сигнализции. Установлены системы видеонаблюдения. Например, по желанию владельцев квартир видеокамеры детской площадки могут быть подключены к кабельному телевидению, что позволяет родителям убедится в безопасности своих детей, не выходя из отдельной квартиры.

Системы автоматизации и диспетчеризации
В рассматриваемом здании установлена система автоматизации и диспетчеризации систем тепло и холодоснабжения, горячего и холодного водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, противодымной вентиляции. Эта система позволяет контролировать точность поддержания заданных параметров, обеспечивает оптимальное управление оборудованием, позволяет своевременно обнаружить аварийную ситуацию. Особое внимание уделяется автоматизации ЦТП и насосных станций.

Отдельная автоматизированная учетнобиллинговая система используется для расчетов с владельцами квартир за фактически потребленную электроэнергию, горячую и холодную воду, и другие услуги. Противопожарное оборудование и охранная сигнализация также обслуживается отдельной автоматизированной системой.