Системы отопления вентиляции и кондиционирования в высотных зданиях

     О некоторых особенностях проектирования систем ОВК на высотных объектах рассказывает главный специалист по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха инженерного отдела ОАО "ЛЕННИИПРОЕКТ" Анатолий Евсеевич Юдович.

     Специфика проектирования систем ОВК определяется присущими высотным зданиям особенностями, основными из которых являются сложные аэродинамические условия у фасадов и повышенные требования к безопасности.

     У фасадов высотного здания скорость ветра по их высоте обычно возрастает, а летом у облучаемых солнцем фасадов увеличиваются конвективные потоки. В результате у фасадов возникают мощные турбулентные потоки, зависящие от формы здания, рельефа местности, окружающей застройки и других факторов. Зачастую эти потоки не вполне предсказуемы, их скорости в вертикальном направлении могут быть переменны: сначала возрастать с увеличением высоты, затем снижаться до нуля и снова возрастать.

     В связи с этим рекомендуется перед началом проектирования систем ОВК проводить испытания в аэродинамической трубе модели каждого конкретного здания и использовать при проектировании данные этих испытаний. При возможности, по разным причинам проведения таких испытаний или математического моделирования следует учитывать опыт проектирования, строительства и эксплуатации аналогичных зданий или принимать перечисленные ниже ориентировочные условия.

     Расчетные температуры наружного воздуха принимать для большей степени обеспеченности по сравнению с нормативными для зданий обычной этажности: для холодного периода года - снижение на 1 °С на каждые 150 м высоты здания; для теплого периода - повышение на 3-5 °С у фасадов высотной части здания, обращенных на юг, юго-запад и юго-восток.

     Приточно-вытяжную вентиляцию если и предусматривать с естественным побуждением, то только для нижнего надземного пожарного отсека (в проекте ТСН Санкт-Петербурга высота вертикальных пожарных отсеков принята равной 50 м). В остальных вертикальных надземных пожарных отсеках окна не должны открываться, не рекомендуется установка оконных кондиционеров и установка наружных блоков кондиционеров на фасадах.

     При размещении на фасадах высотной части здания (выше нижнего вертикального надземного пожарного отсека) воздухозаборных и выбросных отверстий систем вентиляции, кондиционирования воздуха и противодымной защиты с механическим побуждением:

     - вентустановки вытяжных систем подбирать с запасом по давлению;

     - для вентустановок приточных и вытяжных систем, за исключением систем дымоудаления, предусматривать автоматическое поддержание постоянства расхода воздуха;

     - вентустановки дымоудаления подбирать с запасом не только по давлению, но и по мощности электродвигателя, поскольку в связи с высокой температурой перемещенной среды возможности автоматического поддержания постоянства расхода ограничены и при выбросном отверстии на фасаде заветренной стороны могут существенно возрасти расход и потребляемая мощность, вследствие чего возможно отключение системы защиты двигателя.

     Скорость в живом сечении выбросов принимать с учетом результатов продувки модели здания в аэродинамической трубе, но не менее 6 м/с, а для систем дымоудаления - не менее 15-20 м/с.

     С увеличением высоты здания возрастает перепад давления воздуха между верхними и нижними этажами, что может привести к существенному перетеканию воздушных масс с нижних этажей на верхние, к нарушению расчетных воздушных балансов, к снижению в зимний период температуры воздуха на нижних этажах, а также к нарушению работы дверей лифтов.

     Поэтому наружные ограждающие конструкции высотных зданий, а также их внутренние ограждения вне квартир и групп помещений следует предусматривать с возможно большим сопротивлением воздухопроницанию (включая герметизацию перекрытий и уплотнение притворов дверей); рекомендуется поддерживать незначительный (до одного обмена в час) положительный дисбаланс по воздуху в жилых помещениях квартир и в нежилых помещениях без взрывопожарных, вредных выделений и неприятных запахов.

     Требования к системам ОВК, связанные с обеспечением безопасности высотных зданий

     Воздухозаборные и выбросные отверстия систем вентиляции и кондиционирования воздуха, обслуживающих высотную часть здания, следует размещать на высоте не менее 10 м от поверхности земли или кровли стилобатной части - для предотвращения террористических действий.

     Инженерные системы следует проектировать самостоятельными для каждого горизонтального и вертикального пожарного отсека. Помещения для оборудования (венткамеры, ИТП) допускается размещать вне обслуживаемого этим оборудованием пожарного отсека при условии обеспечения нераспространения продуктов горения при пожаре (противопожарные клапаны, транзитные воздуховоды и шахты с пределами огнестойкости, соответствующими повышенным по сравнению со зданием обычной этажности пределами огнестойкости противопожарных преград).

                                                            Противодымная защита

     До разработки Пособия к СНиП 41-01-2003 системы противодымной защиты рассчитывать в соответствии с Пособиями к СниП 2.04.05-91.

     Выбросы систем дымоудаления высотной части здания, как правило, следует выводить на кровлю; размещение этих выбросов на фасаде допускается только выше всех окон этого фасада, так как в настоящее время ограничены возможности создания достаточного предела огнестойкости оконных блоков.

     При технической недопустимости организации подачи воздуха в шахты лифтов (по расчетам ВНИИПО избыточное давление в шахте не должно превышать 70 Па) допускается устройство подпора воздуха в поэтажные лифтовые холлы с подачей воздуха в лифтовой холл только на этаже пожара.

     Для размещения при пожаре людей, ожидающих эвакуации пожарными лифтами, на каждом этаже вертикальных надземных пожарных отсеков выше нижнего надземного отсека, в пределах горизонтального пожарного отсека или секции жилого дома, предусматривается помещение безопасности вместимостью на 100% расчетного количества людей в отсеке или секции этажа при удельной площади 1,0 м/чел. Для нормального эксплуатационного режима эти помещения должны оборудоваться при необходимости водяным отоплением и вентиляцией, а для работы при пожаре - приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей на этаже пожара незадымляемость помещения (подпор воздуха), минимально допустимый для дыхания людей воздухообмен и в холодный период года - приемлемые температурные условия для находящихся в помещении людей. С целью обеспечения временного размещения людей в помещении на этаже пожара для этих помещений рекомендуется предусмотреть:

     - глухие (без окон) дымо- газонепроницаемые противопожарные ограждения не более чем с двумя входами, оборудованными тамбурами с самозакрывающимися уплотненными противопожарными дверями 0,9х2,2 м;

     - самостоятельные приточную и вытяжную вентсистемы, общие для всех помещений безопасности в пределах пожарного отсека; приточная - с электровентилятором без резерва; вытяжная - преимущественно с естественным побуждением;

     - нормально закрытые противопожарные клапаны с пределом огнестойкости не менее EI 60 на приточных и вытяжных воздуховодах в местах пересечения ими ограждений помещений безопасности;

     - самостоятельные воздухозаборы на разных фасадах (рабочий и резервный - с учетом места возможного очага пожара), с воздухозаборным (с электроприводом) и обратным клапанами на каждом воздухозаборе;

     - расход наружного воздуха, подаваемого в помещение на этаже пожара, принимаемый по большему из значений, обеспечивающих удельный расход 10 м/ч на каждого человека и скорость 1,3-1,5 м/с выхода воздуха через проем открытой двери каждого из входов в помещение, а также восполнение утечек воздуха через неплотности воздуховодов, в том числе подводимых к нормально закрытым противопожарным клапанам помещений безопасности на всех этажах, кроме этажа пожара, и восполнение утечек воздуха через ограждения помещения, определяемые по удельным утечкам в соответствии с приложением 1 СНиП II-11;

     - регулирование избыточного давления в помещении (на этаже пожара) в пределах 20-150 Па с помощью регулирующего клапана на вытяжном воздуховоде, автоматически прикрываемого при снижении давления в помещении до значений, близких к 20 Па, и автоматически приоткрываемого при повышении давления до значений, близких к 150 Па;

     - водяные воздухонагреватели с автоматическим регулированием теплопроизводительности для поддержания в холодный период года температуры в помещении 16-18 °С и ограничения в этот период чрезмерного возрастания этой температуры при накоплении в помещении теплоизбытков, в том числе от нагрева ограждений при пожаре; автоматическое отключение приточного вентилятора защитой от замораживания воздухонагревателей не допускается;

     - теплоснабжение воздухонагревателей за счет автоматического переключения теплоснабжения с систем общеобменной приточной вентиляции, автоматически отключаемых при пожаре;

     - приточные и вытяжные воздуховоды, обслуживающие помещения безопасности класса II с пределом огнестойкости не ниже EI 60;

     - автоматическое, дистанционное и ручное управление вентсистемами, обслуживающими помещения;

     - электроснабжение по 1 категории надежности оборудования, обслуживающего эти помещения, и всех токоприемников помещений, включая электроосвещение, цепи управления и сигнализации.

     Специфика проектирования систем внутреннего теплоснабжения и отопления определяется, в основном, высотой здания и повышенными требованиями к комфортности, а также надежности систем. В частности, рекомендуется:

     - для предотвращения вскипания воды и снижения опасности кавитации насосов температуру воды, подаваемой в системы, принимать не выше 90 °С для стальных труб и не выше 80 °С для полимерных;

     - конструировать системы таким образом, чтобы гидростатическое давление на элементы систем было не выше допустимого рабочего давления для этих элементов;

     - теплоснабжение систем ОВК предусматривать по независимой схеме с самостоятельными группами теплообменников для отопления (в том числе воздушного) и для вентиляции, кондиционирования воздуха (в том числе совмещенных с воздушным отоплением), воздушно-тепловых завес, со 100%-м резервированием насосов и параллельно устанавливаемых теплообменников;

     - все системы предусматривать с автоматическим регулированием теплопроизводительности, водяное отопление - с установкой автоматических регуляторов прямого действия (термостатов) у отопительных приборов.

     Размещение ИТП, а также оборудования систем вентиляции и кондиционирования воздуха допускается децентрализованное (поэтажное) и централизованное (в нижней и/или верхней частях здания, на технических этажах). Решение принимается с учетом соображений экономических и удобства эксплуатации, а также с учетом возможностей транспортирования лифтами оборудования или его частей при его ремонте или замене в период эксплуатации.