Техническая библиотекаНП «АВОК»ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СИСТЕМ ОВКвысотныхОБЩЕСТВЕННЫХМНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХЗДАНИЙДональд Росс
HVAC
Design Guide
for
Tail Commercial BuildingsDonald RossAmerica*; Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
Техническая библиотека НП «АВОК»Дональд РоссПроектирование
систем ОВК
высотных общественных
многофункциональныхзданийПеревод с английскогоМосква«АВОК-ПРЕСС»2004scan: The Stainless Steel Cat
Выражаем благодарность партнеру
по переводу и изданию книги — фирме АрктикаАРКТИКАПОЛЮС СТАБИЛЬНОСТИwww.arktika.ruРосс, Д. Проектирование систем ОВК высотных общественных
многофункциональных зданий [Текст] / Дональд Росс. - М. : АВОК-ПРЕСС,
2004. — 166 с. — Перевод изд.: HVAC Design Guide for Tall Commercial Buildings /
Donald E. Ross. Atlanta, 2004. - 5 ООО экз.ISBN 5-98267-006-5 (pyc.)ISBN 1-931862-45-1 (англ.)В книге подробно изложены особенности проектирования систем ОВК вы¬
сотных общественных многофункциональных зданий, указаны их отличия от
соответствующих систем других типов зданий, рассматриваются различные ва¬
рианты систем ОВК, проводится их сравнительный анализ и объясняется, чем
обуславливается выбор каждого из них. Особое внимание уделено взаимодей¬
ствию систем ОВК с другими инженерными системами, такими как водоснаб¬
жение, канализация, спринклерные системы, системы вертикального транспор¬
та и т. д. Широко освещаются вопросы акустики систем ОВК.В книге содержатся чертежи, наглядно демонстрирующие конкретные осо¬
бенности проектирования систем ОВК.Издание адресовано проектировщикам систем ОВК, архитекторам, инженерам-
конструкторам, специалистам по вертикальному транспорту, системам водоснабже¬
ния, канализации, электроснабжения и системам безопасности, заказчикам,
а также преподавателям и студентам архитектурных и строительных специальностей.Translated by permission. All rights reserved.© 2004 American Society of Heating,
Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,
Inc.Translated and distributed by ABOK. ASHRAE
assumes no responsibility for the accuracy of the
translation. To obtain the English language edi¬
tion, contact ASHRAE, 1791 Tullie Circle, NE,
Atlanta, GA 30329-2305 USA, www.ashrae.org.
© ООО ИИП «АВОК-ПРЕСС», 2004ISBN 5-98267-006-5 (pyc.)
ISBN 1-931862-45-1 (англ.)
СодержаниеПредисловие к российскому изданию	7Об авторе	11Благодарность	13Глава 1. ВВЕДЕНИЕ	151.1.	Общий обзор	151.2.	Определение высотного здания	181.3.	Вопросы, связанные с рынком недвижимости	191.4.	Архитектурные вопросы	211.4.1.	Проектирование ядра 	221.4.1.1.	Положение ядра	221.4.1.2.	Компоненты ядра 	231.4.1.3.	Пример конструкции ядра 	271.4.2.	Высота этажа	281.4.2.1.	Вопросы, решаемые заказчикомпри определении высоты этажа 	291.4.2.2.	Вопросы, решаемые архитекторомпри определении высоты этажа 	301.4.2.3.	Вопросы, решаемые инженером-конструкторомпри определении высоты этажа 	301.4.2.4.	Альтернативные проекты системы воздуховодов 	341.4.2.5.	Система освещения	371.4.2.6.	Выводы	37Глава 2. ЭФФЕКТ ТЯГИ	392.1.	Теоретический эффект тяги	392.2.	Учет эффекта тяги на практике	412.3.	Средства уменьшения эффекта тяги	43Глава 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ	473.1.	Альтернативные процессы	473.2.	Этап схемного решения	483.3.	Этап разработки проекта	503.4.	Этап составления строительной документации	513.5.	Этап переговоров	513.6.	Этап строительства	52Приложение к главе 3	53Глава 4. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА	634.1.	Выбор системы кондиционирования воздуха	634.2.	Альтернативные системы кондиционирования воздуха 	644.2.1.	Системы кондиционирования с переменнымрасходом воздуха (VAV) с централизованной подачей воздуха	654.2.1.1. Системы VAVc низкой температурой воздуха	674.2.2.	Воздушно-водяные системы	684.2.3.	Системы кондиционирования воздуха,расположенные под полом	694.3.	Выводы по системам подачи кондиционированного воздуха	713
СодержаниеГлава 5. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ЗАЛ С МЕХАНИЧЕСКИМ
ОБОРУДОВАНИЕМ И ЛОКАЛЬНЫЕ ВЕНТКАМЕРЫ,РАСПОЛОЖЕННЫЕ НА КАЖДОМ ЭТАЖЕ	735.1.	Варианты систем кондиционирования воздуха	735.1.1.	Вариант 1 — центральная венткамера	745.1.2.	Вариант 2 — локальные венткамеры с водоохладителями,
расположенные на каждом этаже	755.1.3.	Вариант 3 — локальные венткамеры с установками
непосредственного испарения, расположенные на каждом этаже	785.1.4.	Локальные агрегаты, устанавливаемые на внешней стене 	795.2.	Сравнение различных систем кондиционирования воздуха	805.2.1.	Первоначальные затраты	805.2.2.	Строительные работы	835.2.3.	Вопросы, решаемые заказчиком	845.2.4.	Проблемы выбора оборудования	875.2.5.	Архитектурные вопросы	885.3.	Акустические параметры	915.3.1.	Звукоизоляция систем кондиционирования воздухас центральной венткамерой 	915.3.2.	Звукоизоляция систем кондиционированиявоздуха с локальными венткамерами, расположенными на этажах	94Глава 6. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕИ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ	1016.1.	Экономические аспекты использования отопительныхи холодильных установок	1026.2.	Размещение оборудования	1036.3.	Вопросы снижения уровня шума в зависимостиот расположения оборудования	1046.3.1.	Вопросы акустики для зала механическогооборудования с холодильной установкой	1056.3.2.	Требования по виброизоляциидля холодильного оборудования	1066.4.	Влияние расположения оборудованияна общий ход работы над проектом	108Глава 7. СИСТЕМЫ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ	1097.1.	Решение вопросов гидростатического давления 	1107.2.	Компоновка трубопроводов охлажденной воды	1117.3.	Влияние положения холодильной машины 	1147.4.	Снижение давления охлажденной воды	1157.5.	Трубы, клапаны и фитинги 	1187.6.	Конструкция трубной системы	1187.6.1.	Расширение и сжатие 	1197.7.	Влияние разности температуры на экономические параметры	119Глава 8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИСТЕМ ОВКС СИСТЕМАМИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ,КАНАЛИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 	1218.1.	Системы водоснабжения и канализации 	1218.2.	Электрические системы	1238.2.1.	Взаимодействие системы ОВК с аварийным/резервным генератором	124Глава 9. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ	1279.1. Основные положения конфигурации системы	1274
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий9.2.	Альтернативные конфигурации лифтов			1299.2.1.	Конфигурации для сверхвысоких зданий	1319.2.1.1. Переходные лифтовые холлы			1319-2.1.2. Двухсекционные лифты 					1329.3.	Грузовые лифты 	.	1349-4. Роль систем ОВК в работе системы вертикального транспорта 	1359.4.1.	Охлаждение машинного отделения лифтов..							1359.4.2.	Вентиляция шахты лифта и машинного отделения лифтов	136Глава 10. СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ 			..13910.1.	Проблема пожаробезопасности					13910.2.	Нормативные документы	...13910.3.	Компоненты системы пожаробезопасности			14110.3.3. Система обнаружения 		14110.3.2.	Противопожарная водонапорная и спринклерная системы	14310.3.3.	Системы противодымной защиты 			14610.3.3Л. Противодымная защита при использованиицентральной системы кондиционирования воздуха	.........14810.3.3.2.	Противодымная защита при использованиисистем кондиционирования воздуха на каждом этаже 		14910.3.3.3.	Противодымная защита атриумов 					15010.3.3.4.	Повышение давления на лестничной клетке	15210.3.4.	Система аварийного/ резервного генератораи система безопасности							15310.3.5.	Система вызова лифта				.					15710.3.6.	Системы связи	15810-3.7. Центральный командный пункт пожаротушения					....15810.4.	План действий при пожаре 	.	159Литература					...1615
Предисловие к российскому изданиюНеконтролируемое расползание городов является одной из основных про¬
блем, с которыми сталкивается в настоящее время мировое сообщество. Так как
наши города растут по горизонтали в большей степени, чем по вертикали, по¬
глощая все большие земельные площади, для проезда на работу и домой людям
приходится преодолевать все большие расстояния. Например, в период с 1990
по 2000 годы среднее расстояние, проезжаемое за один день одним человеком в
Великобритании, увеличилось с 2,4 до 40 км. Существует прямая корреляция
между плотностью городского населения и затратами на энергообеспечение —
в более плотных городах затраты на энергообеспечение ниже, т. к. протяжен¬
ность тепловых и электрических сетей меньше.Необходимо признать, что высотные здания стали характерными контурами
городского ландшафта многих городов США, Японии, Канады, Китая и Европы.
Сегодня строительство высотных зданий не является проявлением амбициоза го¬
сударственных или городских руководителей или воплощением честолюбивых за¬
мыслов архитекторов и сверхбогатых бизнесменов, а представляют новый зако¬
номерный этап развития городского строительства и являются экономически
выгодными элементами городского хозяйства. По мнению современных архитек¬
торов, большая этажность зданий или большая плотность городского населения,
при которой жилье, работа и учреждения социальной сферы и отдыха расположе¬
ны близко друг к другу, ведет автоматически к более высокому качеству жизни.Проблема целесообразности строительства высотных зданий постоянно об¬
суждается в острых дискуссиях между архитекторами, инженерами, социолога¬
ми, психологами, экологами, медиками и специалистами по безопасности. Нам
представляется, что ответ на вопрос о целесообразности строительства высот¬
ных зданий содержится в концепции понимания высотного здания как нового
этапа развития среды обитания человека. Эта концепция лежит в основе проек¬
та токийской «Башни тысячелетия», предложенного выдающимся современным
архитектором Норманом Фостером. «Башня тысячелетия» представляет собой
вертикально расположенный традиционный горизонтальный городской квар¬
тал со всеми его жилыми зданиями, магазинами, ресторанами, кинотеатрами,
музеями, спортивными сооружениям, зелеными насаждениями и транспортной
системой, образуя тем самым сверхвысокое сооружение многофункционально¬
го назначения. Высота этого 170-этажного здания должна составить 800 м —
в два раза больше созданного до сих пор сооружения. В нем смогут проживать
до 60 тысяч жителей. Это на 20 тысяч больше населения Монако. Причем баш¬
ня будет занимать всего 0,013 км2 по сравнению с 1,95 км2 площади Монако. Это
сооружение представляет собой фактически самодостаточное, долговечное,
живущее в небе сообщество. Все это звучит как фантастическое описание буду¬
щего, но современная строительная индустрия обладает всеми средствами для
создания таких сооружений.7
ПредисловиеНесмотря на то что строительство высотных зданий имеет более чем 100-лет¬
нюю историю, в мировой технической литературе практически отсутствуют мате¬
риалы, обобщающие практику инженерных решений высотных зданий. В журна¬
лах можно встретить отдельные статьи, посвященные в целом архитектуре,
конструктивным и инженерным решениям высотных зданий. В то же время име¬
ется большое количество монографий и популярных изданий, относящихся к ар¬
хитектуре этих зданий. Мировую известность получили высотные здания, постро¬
енные в Москве в 50-е годы XX века и символизирующие своими архитектурными
образами победу советского народа в Великой Отечественной войне. Попытки
найти в журналах или других специальных изданиях обобщающие материалы по
системам ОВК и аэродинамике этих зданий положительных результатов не дата.
Однако точно известно, что такие исследования проводились! К моменту выхода
настоящей книги в нашей стране, за исключением нескольких журнальных ста-
тей, книги «Энергоэффективные здания» (М.: АВОК-ПРЕСС, 2003) и норматив¬
ного документа Москомархитектуры «Общие положения к техническим требова¬
ниям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м», опубликованного в
2002 году, других материалов по высотному строительству нет.Не умоляя важности архитектурных и конструктивных проблем при проек¬
тировании высотных зданий, отметим следующие, не менее серьезные пробле¬
мы, которые имеют место при проектировании систем ОВК:-	проектирование систем ОВК высотного здания принципиально отличает¬
ся от проектирования этих же систем для многоэтажных зданий, т. к. для высот¬
ных зданий влияние наружных климатических воздействий и величины гради¬
ентов перемещения потоков массы и энергии внутри здания является по своей
значимости экстрем&чьными;-	каждое высотное здание является уникальным произведением архитектурно¬
инженерного искусства, и применяемые в нем решения не могут быть тиражи¬
рованы в других проектах без серьезного переосмысления и глубоких дополни¬
тельных исследований, включающих методы физического и математического
моделирования.Последнюю проблему поясним следующим примером. В связи с увеличени¬
ем воздействия ветрового давления на верхние этажи высотного здания чрезвы¬
чайно затруднено использование естественной вентиляции (проветривание по¬
мещения путем открывания окон). Окна традиционной конструкции при
использовании в высотных зданиях не обеспечивают требуемого сопротивления
воздухопрониианию, поэтому в высотных зданиях необходимо разрабатывать
специальные конструкции заполнения световых проемов. Так, для зданий «Com¬
merzbank» и «Main Towei*» во Франкфурте-на-Майне были разработаны специаль¬
ные, раннее не встречавшиеся в практике конструкции заполнения световых
проемов, которые не только обеспечивают требуемое сопротивление воздухо-
проницанию, но что особенно замечательно — возможность использования есте¬
ственной вентиляции посредством открывания окон.Учитывая, что, с одной стороны, масштабы строительства высотных зданий
ежегодно значительно возрастают во всем мире и, с другой стороны, имеет ме¬
сто ощутимый дефицит основополагающих материалов — нормативных, спра¬
вочных, методических документов по проектированию инженерного оборудо¬
вания высотных зданий, американская ассоциация ASHRAE поручила своему
комитету в рамках исследовательского проекта осуществить работу по созданию
руководства «Проектирование систем ОВК высотных общественных многофунк¬
циональных зданий». Работу возглавил Дональд Росс (Donald Ross), обладаю¬
щий богатым опытом проектирования таких зданий во многих странах мира. На¬
пример, он участвовал в конструировании «Сирс Тауэр» (Sears Tower) в Чикаго
(самое высокое здание в Соединенных Штатах), здания Банка Китая (Bank of8
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийChina Tower) в Гонконге (самое высокое из всех зданий, построенных вне Сое¬
диненных Штатов и одновременно самое высокое здание в Азии на момент его
возведения), здания «MesseTurm» во Франкфурте, Германия (самое высокое зда¬
ние в Европе на момент его возведения). Он внес решающий вклад в проекти¬
рование более чем 200 офисных зданий, отелей, больниц, лабораторий и ряда
других проектов на пяти континентах.Представляется замечательным, что автор книги уже во введении указывает
на то обстоятельство, что в последнее десятилетие в обществе существенно из¬
менилось отношение к экологии и потреблению энергии, и это изменение по¬
влияло на архитектурное проектирование, потребовало применения энергоэф¬
фективных систем теплоэнергоснабжения и ОВК, в том числе использование
нетрадиционных возобновляемых экологически чистых источников энергии,
интеллектуализации зданий на основе компьютерной техники. Гтавным здесь
автор считает осознание в профессиональной среде проектировщиков необхо¬
димости учета направленного действия наружного климата на оболочку здания
и выбора такой формы здания, чтобы максимально использовать положитель¬
ное и нейтрализовать отрицательное воздействие наружного климата. Архитек¬
турное и инженерное проектирование здания с учетом направленного действия
наружного климата позволяет без дополнительных затрат повысить энергетиче¬
скую эффективность здания, качество микроклимата и решить задачу сохране¬
ния природной окружающей среды. Следует отметить, что точное решение за¬
дачи оптимизации формы здания с учетом направленного действия солнечной
радиации и ветра впервые было получено М. М. Бродач и опубликовано в
1987 году (Теплоэнергетическая оптимизация ориентации и размеров здания //
Науч. тр. НИИСФ. М., 1987), а также в монографии «Mathematical Models of
Thermal Conditions in Buildings», изданной в США в 1993 году издательством CRC
Press, и книге «Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффек¬
тивности зданий» (М.: АВОК-ПРЕСС, 2002).Основные достоинства книги Дональда Росса, по нашему мнению, заключа¬
ются в следующем:-	представленная в книге методология рассматривает проектирование систем
ОВК высотных зданий как процесс изучения, обсуждения и осмысления альтер¬
нативных вариантов при условии, что окончательное решение будет принято с
учетом интересов заказчика, архитектора, инженера-конструктора, технолога,
специалистов в области водоснабжения, вертикального транспорта, безопасно¬
сти зданий, т. е. с учетом интересов всего творческого коллектива;-	материал, содержащийся в книге, охватывает не только вопросы, связан¬
ные с проектированием систем ОВК высотных зданий, но также и вопросы вза¬
имосвязи систем ОВК с системами водоснабжения, канализации, электроснаб¬
жения, вертикального транспорта и системами безопасности. Такое содержание
книги является по-своему уникальным, и поэтому книга представляет интерес
для широкого класса специалистов-проектировщиков;-	материал книги убедительно демонстрирует то положение, что любой раз¬
дел проектирования не может быть выполнен на высоком уровне, если проек¬
тировщик не овладел глубоким пониманием специфики процессов в высотном
здании и не учитывает в равной степени интересы смежников и важность сов¬
местных усилий всего коллектива. Достаточно отметить, что в проектировании
здания «Commerzbank» во Франкфурте-на-Майне участвовало, помимо проект¬
ных фирм, более 400 научно-исследовательских организаций.Важнейшей проблемой при проектировании высотных зданий является иссле¬
дование аэродинамики здания и застройки. В результате строительства высотно¬
го здания изменяется аэродинамика городской застройки и возникают сильные
воздушные вихревые потоки на прилегающих улицах. Поэтому при проектирова¬9
Предисловиении высотного здания требуются исследования не только аэродинамики самого
здания, но также исследования влияния высотного здания на аэродинамику го¬
родской среды. Аэродинамика здания в значительной степени влияет на воздуш¬
ный режим внутри здания, на расположение приточных и вытяжных вентиляци¬
онных устройств, на расчетные значения скорости ветра и температуры наружного
воздуха вблизи поверхности здания. Аэродинамика здания и застройки, а также
научные основы моделирования подробно изучены в фундаментальных работах
В. В. Батурина, Э. И. Ретера, Ф. J1. Серебровского. В американской литературе эти
исследования относятся, как правило, к изучению влияния воздействия ветра на
проектирование и расчет инженерных конструкций зданий и сооружений (см.,
например, монографию Е. Simiu, R. Scanlan «Wind Effects on Structures», выпущен¬
ную издательством «John Wiley & Sons»). Видимо, по этой причине в книге До¬
нальда Росса этим важнейшим вопросам не уделено необходимого внимания.Несмотря на то что в книге часто встречаются ссылки на нормативные, спра¬
вочные и методологические документы США, это нисколько не снижает ее цен¬
ности, т. к. эти ссылки не нарушают целостности материала и в настоящее вре¬
мя, в связи с возможностью использования Интернета, легко доступны российским
специалистам.Предлагаемая читателю книга Дональда Росса представляет значительный
интерес не только для специалистов в области ОВК, но также для архитекторов,
инженеров-конструкторов, специалистов по вертикальному транспорту, систе¬
мам водоснабжения, канализации, электроснабжению и системам безопасности
высотных зданий и заказчиков. Особый интерес материал книги представляет
для преподавателей и студентов высших учебных заведений.Президент НП «АВОК», профессор,
член-корреспондент РАЛСН Ю. А. Табунщиков10
Об автореДональд Росс (Donald Ross) - член ASHRAE, бывший сотрудник инже¬
нерно-консалтинговой фирмы по вопросам механики и электротехники
Jaros, Baum and Bolles, центральный офис которой находится в Нью-Йорке.
Имеет богатый опыт проектирования высотных общественных много¬
функциональных зданий во многих странах мира. В частности, участво¬
вал в конструировании «Сирс Тауэр» («Sears Tower») в Чикаго (самое вы¬
сокое здание в Соединенных Штатах), здания Банка Китая (Bank of China
Tower) в Гонконге (самое высокое из всех зданий, построенных вне Сое¬
диненных Штатов, и одновременно самое высокое здание в Азии на мо¬
мент его возведения), здания «MesseTurm» во Франкфурте, Германия
(самое высокое здание в Европе на момент его возведения). Внес решаю¬
щий вклад в проектирование более чем 200 офисных зданий, отелей, боль¬
ниц, лабораторий и ряда других проектов на пяти континентах.Д. Росс получил степень бакалавра гуманитарных наук Колумбийс¬
кого колледжа, степень инженера по механическому оборудованию Ин¬
женерной школы при Колумбийском университете, степень магистра эко¬
номики управления в области управления бизнесом Университета
Нью-Йорка. Работал в ASHRAE председателем комитета по разработке
руководства ASHRAE и председателем комитета ТС 9.1, был также участ¬
ником нескольких других комитетов ASHRAE. Говоря о его деятельности
вне ASHRAE, следует упомянуть, что он был президентом Нью-Йорк¬
ской ассоциации инженеров-консультантов и Ассоциации бывших вы¬
пускников колумбийской инженерной школы, заместителем председате¬
ля Совета по высотным зданиям и городской среде Северной Америки.
Избран в члены Национальной академии машиностроения.11
БлагодарностьСодержание этой книги является результатом опыта проектирования зда¬
ний одним специалистом, но в ходе ее подготовки учитывались многие цен¬
ные советы и предложения. Работа над книгой велась в рамках исследова¬
тельского проекта, проводимого под эгидой ASHRAE.Подкомитет ASHRAE по мониторингу проекта под председательством
Томаса Крешелла (Thomas Kroescheli), в состав которого входят Харви Брик-
ман (Harvey Brickman), Марк Флай (Mark Fly), Тед Риттер (W. Ted Ritter), Пи¬
тер Симмондс (Peter Simmonds) и Денис Вессель (Dennis Wfessel), дал ценные
комментарии по структуре и содержанию текста. Большой вклад в оформле¬
ние книги своими комментариями по первоначальному варианту материа¬
ла внесли партнеры из фирмы Jaros, Baum&Bolies. В ходе работы над главой
о системах безопасности автор получил неоценимую помощь от Уильяма
Уэбба (William A. Webb) из компании Performance Technology Consulting, Ltd,
просмотревшего материалы главы и давшего советы по некоторым измене¬
ниям в ее содержании. Детали взаимодействия с системами ОВК получены
из материала, предоставленного Джоном Крайаном (John J. Cryan) из
Severud Associates. Включенные в книгу материалы по акустике явились ре¬
зультатом обсуждений с Патрицией Сканлон (Patricia Scanlon) из компании
Cerami&Associates, Inc.Приношу благодарность сотрудникам Jaros, Baum&Bolles: Грегори Баббу
(Gregory Babb) — за большую работу по обработке текстов и Кливу Уэбстеру
(Clive Webster) — за оформление иллюстраций.В ASHRAE редактированием и подготовкой публикуемой версии зани¬
малась Ирин Говард (Erin S. Howard).НП «АВОК» выражает благодарность за помощь в подготовке рос¬
сийского издания книги директору НИЦ «Инвент», руководителю
НП «АВОК Волгоград», канд. техн. наук М. Г. Тарабанову за прочтение и
обсуждение материалов книги и профессору кафедры «Пожарная бе¬
зопасность в строительстве» Академии ГПС МЧС России, доктору техн.
наук В. М. Есину за консультацию при подготовке главы 10.13
Глава 1. ВВЕДЕНИЕВысотные общественные многофункциональные здания воз¬
никли более 100 лет назад. Хотя впервые они были построены в
конце XIX столетия в США, их конструктивная концепция при¬
меняется сегодня во всех частях света. Создание подобных зданий
стало возможным только после изобретения в 1853 году Отисом
(Elisha Graves Otis) предохранительной тормозной системы
лифтов. Первые высотные здания возникли в Нью-Йорке и
Чикаго. Они появились в результате сочетания высокой экономи¬
ческой активности, развитой инфраструктуры для поддержки круп¬
ных деловых проектов и вследствие ограниченного пространства
для строительства зданий в деловых районах. В настоящее время
в результате увеличения численности населения и расширения де¬
ловой активности высотные общественные многофункциональ¬
ные здания существуют во многих крупных городах мира.Проект любого высотного здания является результатом совмест¬
ных усилий заказчиков, архитекторов, инженеров-строителей, спе¬
циалистов в области механики и электротехники, а также многих
других технических специалистов и консультантов. Эта книга пред¬
назначена в первую очередь для проектировщиков систем отопле¬
ния, вентиляции и кондиционирования воздуха (систем ОВК),
но в ней подчеркивается важность совместных усилий всего кол¬
лектива, направленных на поиск окончательных решений задач
проекта в целом. Конструкция каждого здания зависит от места его
расположения, времени, за которое проектируется и создается зда¬
ние, а также потребностей заказчика. В ходе строительства приме¬
няется большое количество различной предлагаемой на рынке про¬
дукции, поэтому могут возникнуть сложности с монтажом.
Следовательно, несмотря на кажущееся сходство различных зда¬
ний, каждое из них во многом отличается от других.В книге рассматриваются проблемы проектирования систем ОВК
в высотных общественных многофункциональных зданиях, но об¬
суждаемые вопросы, выработанные рекомендации и комментарии,
с различными их модификациями, могут применяться и в других
строительных проектах. Особенно это касается материалов, обсуж¬
даемых в разделе 1.1. Мы специально останавливаемся на них в са¬
мом начале, т. к. они закладывают фундамент для рассматриваемых
далее проблем, многие из которых в большей степени относятся
только к высотным общественным многофункциональным зданиям.1.1.	Общий обзорПроектирование инженерного оборудования для высотных об¬
щественных многофункциональных зданий является одним из15
Глава 1. Введениевидов постоянно развивающегося творческого процесса, на
который влияют экономические и политические факторы мест¬
ных рынков, требования по использованию пространства, по¬
требности пользователя, занимающего здание, а также геогра¬
фическое положение того места, где строится здание.Своеобразие технических и проектных решений для вы¬
сотных общественных многофункциональных зданий — вслед¬
ствие их размеров, положения в центральных деловых райо¬
нах, высоких требований владельцев и работающих в
помещении людей — требует особенно тщательной работы ар¬
хитекторов и инженеров-проектировщиков. Проектировщик
системы ОВК, являющийся важным членом проектной груп¬
пы, должен выполнять свою работу с учетом себестоимости,
эксплуатационных затрат в уже построенном здании, теку¬
щих и будущих потребностей находящихся в здании людей.
Кроме этого, он должен принимать во внимание вопросы за¬
щиты окружающей среды, сбережения различного рода энер¬
гии в уже законченном проекте. Архитекторы также рассма¬
тривают все эти вопросы, но в дополнение к этому они должны
заботиться о том, чтобы здание было внешне привлекатель¬
ным, чтобы оно отвечало требованиям индустрии недвижи¬
мости и, что наиболее важно, владельцев здания.Назначение инженерного оборудования общественных мно¬
гофункциональных зданий не менялось, в широком смысле, за
всю историю их сооружения. Ясно, что основным назначени¬
ем таких систем было и остается создание для людей, находя¬
щихся в здании, условий для производительной работы в ком¬
фортной и безопасной атмосфере. Однако в этой области
произошли перемены, сильно видоизменившие средства, пред¬
назначенные для удовлетворения требуемых параметров воз¬
душной среды. В США эти изменения в основном произошли
в 1950-х годах, в Европе примерно на 20 лет позже. Это связа¬
но с внедрением систем кондиционирования воздуха. Перед
Второй мировой войной на всей территории США фактически
не было ни одного общественного многофункционального зда¬
ния, имеющего полноценную систему кондиционирования.С тех пор практически все здания проектируются с такими си¬
стемами. Внедрение и широкое использование кондициониро¬
вания воздуха в высотных общественных многофункциональ¬
ных зданиях фундаментальным образом изменило и расширило
роль специалистов в области проектирования систем ОВК. Ос¬
новной целью данной книги является выявление и представле¬
ние деталей изменений систем ОВК в области строительства.Использование систем кондиционирования воздуха ока- '
зывает значительное влияние на архитектурное проектиро¬
вание и организацию пространства при строительстве высот¬
ных общественных многофункциональных зданий. Например,
помещение уже не обязательно должно иметь окна или сред¬
ства для обеспечения естественной вентиляции. Таким обра¬
зом, новейшие разработки в области инженерных систем по¬
зволяют конструировать здания с большими перекрытиями,
в результате чего могут строиться помещения с расстояния¬
ми 12, 15 и более метров от внешней стены, что, в свою оче-16
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийредь, позволяет выгодно использовать пространство для ор¬
ганизации дополнительных рабочих мест.Наряду с внедрением систем кондиционирования воздуха
ряд менее крупных, но не менее важных изменений повлиял за
последние несколько десятилетий на строительную и архитек¬
турную практику и существенным образом модифицировал ба¬
зис конструирования систем кондиционирования воздуха для вы¬
сотных общественных многофункциональных зданий. К этим
изменениям можно причислить следующие явления:•	Разработка энергосберегающих концепций проектиро¬
вания и строительства зданий, потребляющих существенно
меньшее количество энергии, чем здания, построенные, на¬
пример, в начале 1980-х годов.•	Расширение и изменение правил территориального
деления строительных норм, повлиявших на архитектурное
проектирование зданий, внедрение в зданиях автономных ис¬
точников энергоснабжения и на развитие системы безопас¬
ности, предназначенной для защиты находящихся в здании
людей, имущества и оборудования.•	Изменения на рынке недвижимости, особенно для арен¬
дуемых зданий, в отличие от зданий, которые занимают их
владельцы. Эти изменения выражаются в том, что потенциаль¬
ные арендаторы стали более осведомленными и требователь¬
ными в отношении предлагаемых решений, удовлетворяю¬
щих их потребностям.•	Разработка и интенсивное внедрение в зданиях распреде¬
ленных интеллектуальных систем, включающих персональные
компьютеры и альтернативные телекоммуникационные системы.•	Наличие новых или модифицированных конструкций
систем кондиционирования воздуха и производимого в про¬
мышленном масштабе оборудования, отражающих измене¬
ния требований, предъявляемых к функциям здания.•	Последнее и, может быть, одно из самых главных изме¬
нений заключается в осознании в профессиональной среде про¬
ектировщиков того, что конструкция зданий должна учитывать
особенности окружающей среды. Это может выражаться в по¬
вышении их энергетической эффективности, качества внутрен¬
него воздуха, во внедрении новых технологий, которые не толь¬
ко в настоящее время решают задачи сохранения окружающей
среды, но и смогут успешно решать эти проблемы в будущем.Профессиональная среда проектировщиков должна реа¬
гировать на изменившиеся представления и требования к про¬
ектированию, отраженные в этом обширном списке. Наи¬
большее влияние эти тенденции оказывают на деятельность
специалистов систем ОВК, разрабатывающих нормативные
документы, регулирующие работу систем ОВК в высотных
общественных многофункциональных зданиях. Каким обра¬
зом будет определяться и оформляться нормативная база —
это та проблема, на решение которой должна быть направле¬
на вся интеллектуальная мощь проектировщиков систем ОВК
высотных зданий независимо от месторасположения этих зда¬
ний. И ведущая роль в этой деятельности отводится профес¬
сиональным и общественным организациям.17
Глава 1. Введение1,2.	Определение высотного здания	Существует много определений термина «высотное зда¬
ние». С одной стороны, в этом нет необходимости, т. к. лю¬
бой человек, смотрящий на здание с двадцатью или более эта¬
жами, воспринимает как должное тот факт, что эта
конструкция и есть высотное здание. С другой стороны, по¬
добное чувственное определение не может служить критери¬
ем в архитектурной и инженерной среде, где в соответствии
со строительными нормами и правилами изменяются про¬
ектные требования, если высота здания превышает заранее
определенную величину. Отсюда необходимость более точ¬
ного определения.Технический комитет ASHRAE по высотным зданиям
(ТС 9.12) дал определение высотного здания как здания, вы¬
сота которого превышает 91 м. Это жизнеспособное определе¬
ние, потому что оно может использоваться в обсуждении во¬
просов, связанных с высотными зданиями.Совет по высотным зданиям и городской среде (CTBUH)
определяет высотное здание как здание, в котором высотность
непосредственно определяет планирование проекта или сфе¬
ру использования здания. Это определение, хотя и несколько
расплывчатое, улавливает самую суть проблемы, рассматри¬
ваемой в книге.Администрация общих служб (GSA) содействовала проведе¬
нию 12 апреля 1971 года в Варентоне, штат Виргиния Междуна¬
родной конференции по пожаробезопасности высотных зданий
(International Conference on Fire Safety in High-Rise Buildings).
На этой конференции пришли к более сложному и гибкому опре¬
делению, которое можно признать приемлемым. В этом опреде¬
лении утверждается, что высотным зданием является здание, в ко¬
тором эвакуация в чрезвычайной ситуации невозможна и в котором
из-за его высоты с пожаром нужно бороться только изнутри.Строительные нормы и правила значительно различают¬
ся в разных регионах США. При этом они распадаются на две
категории: отраслевые нормы, разработанные профессио¬
нальными ассоциациями и применяемые на больших геогра¬
фических пространствах США, и территориальные нормы,
характерные для определенной географической зоны (напри¬
мер, строительные нормы Чикаго, строительные нормы Лос-
Анджелеса или строительные нормы Нью-Йорка).Проект любого здания должен отвечать требованиям строи¬
тельных норм и правил, регулирующих учет в проекте таких усло¬
вий окружающей среды, как инсоляция, защита от солнечной
радиации, теплозащитные характеристики наружных огражда¬
ющих конструкций здания, критерии эффективности воздухо¬
обмена, теплоизоляционные характеристики труб и воздухово¬
дов и т. д. В нормах задаются требования проекта, касающиеся
сейсмической устойчивости для всех видов оборудования зда¬
ния. При этом особое внимание уделяется оборудованию обес¬
печения безопасности, в том числе параметрам крепления труб
спринклерных систем, аварийных генераторов, пожарных на¬
сосов. Нормы регулируют также параметры системы борьбы с18
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийзадымлением и вентиляции шахт лифтов в высотных обще¬
ственных многофункциональных зданиях. Многие из этих
вопросов более подробно обсуждаются в следующих главах
книги.1.3.	Вопросы, связанные с рынком недвижимостиКаждое спроектированное и построенное здание, если его
проект изначально предполагался как успешное предприятие,
должно учитывать вопросы рынка недвижимости, включающие
проблемы собственности, а также проблемы, относящиеся в
большей степени к назначению здания. Последнее наиболее
важно для высотных общественных многофункциональных
зданий вследствие их размеров и необходимости отвечать тре¬
бованиям, предъявляемым находящимися в здании людьми.
Трудно произвести коренные изменения в таком большом зда¬
нии после завершения его строительства и сдачи в эксплуата¬
цию. Поэтому сфера использования здания и критерии эффек¬
тивности должны учитываться во время проектирования.
Пример информации, которая может быть включена для дета¬
лизации проектных критериев, приводится в главе 3.Многие высотные общественные многофункциональные
здания являются центральными офисами крупных корпораций.
Проект, как правило, подготавливается архитектором совместно
с владельцем. Кроме этого, значительный вклад в проект обыч¬
но вносит консалтинговая фирма по недвижимости, выбранная
владельцем. Разработанная программа задает конкретные тре¬
бования для группы проектировщиков здания. Например, од¬
ним из задаваемых параметров может быть следующий: будет
ли в здании информационный центр? Если да, то насколько
большой и каков будет его потенциал расширения? Какие пред¬
приятия питания будут в здании? Требуется ли выделить поме¬
щение для питания ответственных сотрудников, отдельное от
обеденного зала остальных сотрудников? Каковы требования к
телекоммуникационным службам? Какие поставщики техноло¬
гического оборудования будут выбраны? В каких зонах, кроме
центра обработки данных, работа будет продолжаться после
окончания основной работы или на базе круглосуточного режи¬
ма? Ответы на эти и подобные вопросы программы будут непо¬
средственно влиять на решения ОВК, разрабатываемые в рам¬
ках проекта, но другие существенные вопросы также будут иметь
большое значение для окончательного проектного решения.В случае если корпорация планирует дальнейший рост, то для
обеспечения будущих потребностей предлагается несколько ме¬
тодов. Первый метод: построить здание, заведомо большее, чем
нужно на текущий момент времени, а излишки площади вре¬
менно сдавать другим коммерческим фирмам, не относящимся
к владельцу развивающейся корпорации. Затем, когда будут соз¬
даны условия для расширения, корпорация займет помещения,
которые освободятся в связи с истечением срока аренды.Второй метод учета будущего роста корпорации — это про¬
ектирование здания, допускающего его дальнейшее расши-19
Глава 1. Введениерение. Для высотных общественных многофункциональных
зданий такое решение зачастую не представляется возмож¬
ным. Высотные здания почти всегда строятся в крупнейших
городах США на ограниченных земельных участках, полно¬
стью используемых во время строительства. Более того, зда¬
ние обычно строится на максимальную высоту и с максималь¬
ными размерами, допускаемыми территориальными нормами
того региона, где возводится здание. Если в территориальных
нормах отсутствуют определенные модификации, они огра¬
ничивают возможность расширения высотного обществен¬
ного многофункционального здания в городской черте.Были случаи, когда строительство центрального офиса кор¬
порации было прекращено по окончании первой фазы про¬
екта, на которой были удовлетворены текущие потребности
корпорации. Но конструкция здания предусматривала воз¬
можность возведения на второй фазе дополнительных этажей,
сверх того количества, которые уже построены. Такое реше¬
ние встречается довольно редко и может быть весьма затрат¬
ным из-за того, что необходимо решать проблему перемеще¬
ния расположенного на крыше оборудования, находящегося
над этажами первой фазы строительства. В качестве примера
перемещаемого оборудования можно назвать градирни, вен¬
тиляторы общего назначения и вентиляторы вытяжки из ту¬
алетных помещений, машинные отделения лифтов, аварий¬
ные генераторы или сухие охладители для центра обработки
данных или для телекоммуникационного оборудования.Высотные общественные многофункциональные здания
обычно возводятся застройщиками. Существует три основ¬
ных типа застройщиков.Первый тип — застройщик, строящий здание для одного
определенного пользователя. В этом случае здание строится с
учетом всех потребностей клиента. Команда, проектирующая
здание, состоит из заказчика, архитектора и консультантов
по недвижимости, которые создают определенную програм¬
му, подробно определяющую требования к зданию.Потребности и требования заказчика должны быть пол¬
ностью определены в договоре, т. к. любые их модификации,
которые могут возникнуть в ходе проектирования и строи¬
тельства здания, выливаются в значительные непредвиден¬
ные затраты со стороны клиента.Два других типа застройщиков различаются в основном на¬
мерениями в отношении прав владения зданием по окончании
строительства. Застройщики второго типа изначально планиру¬
ют долговременное владение зданием. Многие из них передают
его по наследству будущим поколениям семьи или корпора-
циям-преемникам. Застройщики третьего типа строят здание с
намерением продать его через некоторое время после оконча¬
ния строительства. Их можно назвать краткосрочными владель¬
цами. Время, в течение которого они оставляют за собой право
собственности, обычно точно не задается. Чаще всего оно опре¬
деляется изменениями цен на рынке недвижимости.В значительной степени реакция застройщика на опреде¬
ленные вопросы рынка недвижимости, касающиеся высотных20
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийобщественных многофункциональных зданий, обусловлива¬
ется тем, к какой из только что обозначенных категорий отно¬
сится застройщик. Ниже приводятся некоторые вопросы:•	рынок арендаторов, основанный на восприятии теку¬
щего положения и ожидании будущего развития ситуа¬
ции на рынке;•	рынок застройщиков (например, сектор финансовых ус¬
луг, общий корпоративный рынок, неизвестные и не¬
определенные элементы бизнеса и т. д.);•	требования арендаторов больших многоэтажных поме¬
щений в сравнении с требованиями арендаторов поме¬
щений, расположенных на одном этаже;•	расстояния от центра помещения до внешней стены,
удовлетворяющие потребностям перспективных арен¬
даторов;•	высота потолка в чистоте на каждом этаже офисного
здания;•	предписываемая нормами высота здания или ограниче¬
ния на размеры здания;•	использование здания вне основного рабочего времени;•	наличие альтернативных источников энергии и их сто¬
имость;•	допустимые средства измерения потребления комму¬
нальных услуг;•	использование здания, не наносящее вреда окружающей
среде.Элементы этого списка в обшем-то не требуют дополни¬
тельного объяснения, и определенная их часть не является
предметом рассмотрения данной книги. Некоторые из этих
вопросов подробно рассматриваются в других главах (напри¬
мер, требования арендаторов больших многоэтажных поме¬
щений в сравнении с требованиями арендаторов помещений,
расположенных на одном этаже, использование здания вне
основного рабочего времени, наличие альтернативных источ¬
ников энергии и их стоимость, допустимые средства измере¬
ния потребления коммунальных услуг). Имеется несколько
вопросов, требующих тщательного рассмотрения. Обычно
они относятся к архитектурному проектированию, но испы¬
тывают также влияние решений ОВК, что является основа¬
нием для их рассмотрения в вводной главе.1.4.	Архитектурные вопросы 				Несмотря на то что архитекторы должны принимать во вни¬
мание многие очерченные только что проблемы рынка недви¬
жимости, существует множество вопросов, требующих участия
других членов команды проектировщиков, но по своей при¬
роде являющихся в основном архитектурными. Несомненно,
это относится к вопросам выбора эстетических решений, на¬
пример, расположение жалюзи снаружи здания, что может из¬
менять его внешний вид, или применение большого атриума.21
Глава 1. ВведениеКроме того, архитектор должен решать вопросы, связанные с
необходимостью предусмотреть подземную автостоянку, зону
розничной торговли на первом этаже здания, включить в про¬
ект сдаваемые внаем жилые помещения или кондоминиумы.
Любое из этих пожеланий вызывает целый комплекс требова¬
ний к системам ОВК, изменяет проектные параметры элек¬
трических систем и систем водо-, газоснабжения и канализа¬
ции, а также системы вертикального транспорта. Они влияют
на механические характеристики и размеры конструкции,
а также на вытекающие из этого ограничения на возможное
расположение технических помещений. Некоторые изданных
вопросов рассматриваются далее, но вопросы проектирования
ядра и определение высоты этажа, а также влияние этих пара¬
метров на стоимость здания, на архитектурный проект и кон¬
струкцию систем ОВК требуют рассмотрения именно здесь.1.4.1.	Проектирование ядраАрхитектурное проектирование ядра любого здания го¬
раздо более трудная задача, чем это может показаться на пер¬
вый взгляд. При проектировании ядра очень важна органи¬
зация всех элементов таким образом, чтобы удовлетворялись
потребности арендаторов и одновременно облегчалась ра¬
бота технических служб на арендуемом этаже. Однако часто
бывает так, что во время определения и организации ядра
архитектором и инженерами потребности арендаторов еще
неизвестны. Более того, стоимость ядра и находящихся в
нем систем может быть весьма значительна. Наконец, кон¬
фигурация ядра влияет на полезную площадь каждого этажа
и на стоимость аренды, поэтому она должна быть оптималь¬
но организована с точки зрения эффективного использова¬
ния этажа.1.4.1.1.	Положение ядраБольшинство общественных многофункциональных
зданий проектируется с центральным ядром, чем обеспечи¬
вается максимальная гибкость архитектурного разбиения
этажа на отдельные зоны. Особенно это относится к этажу с
несколькими арендаторами.Кроме того, при использовании центрального ядра облег¬
чается разводка воздуховодов системы кондиционирования
воздуха, т. к. от этих воздуховодов могут быть сделаны отво¬
ды на этаж с обеих сторон ядра, что позволяет уменьшить
поперечные размеры и длину воздуховодов. Центральное
ядро имеет конструктивные преимущества, выражающиеся
в том, что жесткое ядро предоставляет средства для сопро¬
тивления ветровым нагрузкам. Оно может также упростить
строительство здания, т. к. образует центральный остов,
к которому добавляются радиальные конструкции по всем
четырем направлениям, благодаря чему монтаж производит¬
ся более эффективно.Для некоторых зданий проектируется боковое ядро. Как
правило, это здания с небольшими этажами или здания, рас¬
положенные напротив брандмауэра существующего здания.22
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийКак будет показано в главе 5, это дает возможность подво¬
дить наружный воздух непосредственно на этаж, если на
каждом этаже здания запланирована установка кондицио¬
нирования воздуха.В зданиях с большой площадью плит перекрытия могут
понадобиться несколько ядер для сокращения расстояния
до лестниц или туалетов. Недостатком решения с нескольки¬
ми ядрами является то, что оно более дорого, т. к. обычно
требуется установка дополнительных лифтов.1.4.1.2.	Компоненты ядраЯдро должно включать следующие элементы:•	эвакуационные лестницы;•	элементы вертикального транспорта (лифты, в том чи¬
сле пассажирские, и один или более грузовой лифт, эс¬
калаторы);•	женские и мужские туалеты, соответствующие требо¬
ваниям Американского акта об инвалидах (ADA) для
обоих полов;•	электрические шкафы;•	телекоммуникационные шкафы для служб обеспече¬
ния телекоммуникационных услуг;•	локальную венткамеру (если выбран проект с установ¬
кой оборудования для кондиционирования воздуха на
каждом этаже) или большие шахты для приточного и
вытяжного воздуха (если выбран проект с центральны¬
ми венткамерами);•	другие стояки для систем ОВК, за исключением шахт
локальных венткамер или приточных и вытяжных воз¬
духоводов, например, для вытяжки из туалетов, общей
вытяжки, или специальные стояки для отвода дыма и,
возможно, стояки для кухонной вытяжки:•	стояки для труб системы ОВК и системы водо-, газо¬
снабжения и канализации, а также стояки для электри¬
ческих кабелей, кабелей систем жизнеобеспечения зда¬
ния и пожарной сигнализации.Количество, расположение и устройство лестниц явля¬
ются архитектурными задачами, регулируемыми строитель¬
ными нормами и правилами, действующими на территории,
где построено здание. Всегда необходимы как минимум две
лестницы. Максимальное расстояние от лестницы до любо¬
го арендуемого помещения на этаже определяется в строи¬
тельных нормах. При очень большой площади помещений
для удовлетворения требований максимального расстояния до
лестницы может понадобиться больше двух лестниц. Хотя вы¬
ходы на лестницы должны располагаться максимально да¬
леко друг от друга, проект должен соответствовать заданно¬
му в нормах максимальному расстоянию от любого
находящегося на этаже офисного помещения до лестницы.На структуру ядра здания влияют не только лифты, обслу¬
живающие данный этаж, но и шахты лифтов, проходящие тран¬
зитом через данный этаж. Это относится к зданиям, имеющим
от 15 до 20 этажей, которые для обеспечения решающего для23
Глава 1. Введениевыбора системы вертикального транспорта проектного крите¬
рия, характеризующего время ожидания лифта, содержат обыч¬
но несколько лифтовых блоков. Если для обеспечения потреб¬
ностей в здании намечается использовать несколько лифтовых
блоков, то должен быть выполнен альтернативный проект ядра,
в котором блок лифтов, обслуживающих группу этажей, не дол¬
жен обслуживать этажи ниже лифтового холла. Подробности
альтернативной системы вертикального транспорта, исполь¬
зуемой в высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях, рассматриваются в главе 9.Другая проблема при проектировании ядра заключается
в том, что изменение компоновки лифтовых блоков необхо¬
димо осуществлять вообще без перемещений или с мини¬
мальными перемещениями положения шахт для воздухово¬
дов системы ОВК, а также стояков труб и электрических
кабелей. Если же ядро спроектировано таким образом, что
необходимо перемещение служебных стояков, то необходи¬
мо понимать, что это связано с дополнительными финан¬
совыми затратами и затратами пространства.Наконец, система вертикального транспорта высотного
общественного многофункционального здания обычно вклю¬
чает грузовые лифты, используемые для перемещения обору¬
дования, а не людей. В некоторых зданиях, обычно неболь¬
ших, один из пассажирских лифтов может использоваться в
качестве универсального, т. е. большую часть времени он пе¬
ревозит людей, а при необходимости — грузы. Этот вопрос
рассматривается в главе 9.Сантехнические устройства, устанавливаемые в туалет¬
ных помещениях, должны соответствовать действующим
строительным нормам и правилам. В них указывается ми¬
нимальное количество сантехнических устройств (туалеты,
писсуары) в туалетных помещениях для каждого пола. Кро¬
ме того, в Американском акте об инвалидах (ADA) и в стро¬
ительных нормах должны указываться такие параметры, как
количество сантехнических устройств для людей с физиче¬
скими недостатками и требования по минимальному про¬
странству, которое необходимо таким людям для пользова¬
ния сантехническими устройствами.Строительные нормы и правила, как было указано вы¬
ше, задают минимальное количество сантехнических
устройств каждого типа для мужчин и женщин. Это количе¬
ство определяется такими параметрами, как общая площадь
определенного этажа и заданное число мужчин и женщин,
находящихся на этаже. В центральных офисах корпораций
или в зданиях застройщиков, предоставляющих площади
для арендаторов высокого уровня, количество сантехниче¬
ских устройств часто превышает предписываемое нормами,
т. к. предполагается, что оно недостаточно для корпоратив¬
ных арендаторов. Более того, при очень больших площадях
перекрытий для ограничения расстояния до туалета разум¬
ной величиной может понадобиться два туалетных помеще¬
ния для каждого пола. Это может еще больше усложнить вы¬
полненный архитектором проект всего ядра. В результате,24
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийвозможно, понадобится отдельное дополнительное ядро, ме¬
ньшее по размеру и находящееся в отдалении от основного
ядра, которое может содержать, при необходимости, допол¬
нительные туалетные помещения и лестницы.Еще одну проблему при проектировании ядра предста¬
вляют электрические шкафы. Они должны располагаться на
каждом этаже таким образом, чтобы была возможность раз¬
личных путей прокладки электрических кабелей для потре¬
бления электроэнергии с напряжением, соответствующим
напряжению того региона, в котором расположено здание.
Прокладка должна осуществляться в любую зону этажа,
в соответствии с проектными критериями, с согласованной
и зафиксированной в проекте доставляемой мощностью на
единицу площади. Существуют ограничения на экономиче¬
ски целесообразное расстояние, на которое кабель распре¬
деления электроэнергии может быть протянут по данному
этажу. Так, для подачи электроэнергии на этаж площадью
около 2 400 м2 требуется несколько электрических шкафов.
Для обеспечения электроэнергией этажа площадью меньше
2 400 м2 для удовлетворения потребности в электроэнергии
одного из корпоративных потребителей может также пона¬
добиться второй шкаф.Шкаф для аппаратуры связи за последние несколько де¬
сятилетий претерпел значительные конструктивные изме¬
нения. Вначале он назывался телефонным шкафом, но в на¬
стоящее время используется термин «телекоммуникационный
шкаф». Традиционно он содержал вертикальные каналы для
телефонных кабелей, которые подключались к абонентским
коробкам, от которых на этаже разводились горизонтальные
кабели до телефонов пользователей. Однако это было в те
времена, когда существовала всего одна телефонная компа¬
ния и не было компьютеров. Но ситуация давно изменилась.Сейчас существует множество телекоммуникационных
компаний. Корпорации могут пользоваться услугами несколь¬
ких компаний, поэтому в большом здании с неизвестным
количеством арендаторов должны предусматриваться теле¬
коммуникационные каналы не менее чем для 12 различных
телекоммуникационных компаний. Конечно, не все кана¬
лы будут использоваться каждым арендатором, но в здании
с большим числом арендаторов все они могут понадобить¬
ся. Во время строительства сами коммуникационные кана¬
лы могут сразу не устанавливаться. Вместо этого в комму¬
никационном шкафу предусматривается место для этих
каналов, куда вставляются пустые изолирующие трубки. Они
могут заполняться впоследствии по необходимости. Так,
в Нью-Йорке в проектируемом в настоящее время здании
на каждом этаже предполагается два шкафа, в каждом из ко¬
торых предусмотрены 40 пустых изолирующих трубок. Ка¬
налы каждого поставщика к находящимся на этом этаже
арендаторам прокладываются независимым образом в каж¬
дом из двух шкафов. Более того, на этажах ниже уровня
земли понадобится пространство для множества точек вво¬
да от каждого телекоммуникационного поставщика, через25
Глава 1. Введениекоторые в два помещения подаются линии связи по край¬
ней мере с двух улиц, что обеспечивает непрерывность об¬
служивания в любых непредвиденных обстоятельствах.Другое изменение конструкции телекоммуникационной
системы связано с тем, что стало использоваться оборудо¬
вание, монтируемое в шкафу и предназначенное для сопря¬
жения с настольным оборудованием обработки данных,
в том числе с телефонами, используемыми сотрудниками
компаний-арендаторов. Это требует гораздо большего ме¬
ста, чем раньше, когда телефонные провода крепились к
клеммным колодкам в телефонном шкафу. Место для шка¬
фов обычно располагается вне ядра на этаже, что позволя¬
ет осуществлять полный доступ к ним спереди и сзади (это
требование) и, что не менее важно, обеспечивает уровень
безопасности, требуемый многими арендаторами. Высокая
степень безопасности особенно необходима большим кор¬
порациям или предприятиям, работающим на финансовых
рынках. Такие арендаторы настаивают на том, чтобы теле¬
коммуникационное оборудование устанавливалось на арен¬
дуемой ими территории и к нему имели доступ только их
сотрудники. При такой компоновке даже основной обслу¬
живающий персонал здания не будет иметь доступ к теле¬
коммуникационным переключателям и к оборудованию,
являющемуся собственностью арендаторов.Телекоммуникационные шкафы ядра часто используют¬
ся для размещения систем пожарной сигнализации, стояков
системы управления зданием и другого оборудования.
Такое служебное пространство на всех этажах нового здания
с несколькими вертикальными служебными каналами мо¬
жет быть легко переориентировано на новые потребности,
при этом к нему обеспечивается удобный доступ со сторо¬
ны обслуживающего персонала здания или пожарников.Для систем с центральной или локальными венткамера¬
ми на каждом этаже необходимы шахты для воздуховодов и
труб системы ОВК, а также пространство для локальных
венткамер. Данный вопрос рассматривается в главе 5.В итоге сложность проектирования ядра высотного обще¬
ственного многофункционального здания становится более
понятной, когда указанные выше элементы рассматриваются
в совокупности. От архитекторов требуется обеспечить эффек¬
тивное ядро (т. е. ядро, которое занимает наименьшее про¬
странство общей площади этажа здания). Определить эффек¬
тивность ядра непросто, т. к. доля используемой общей площади
зависит от размера и использования этажа. Например, при об¬
щей площади межэтажных перекрытий более 1 800 м2 эффек¬
тивным считается ядро, которое занимает менее 15—20 % об¬
щей площади данного этажа. Подобное соотношение должно
обеспечиваться при соблюдении таких параметров, как рас¬
стояние до лестниц и количество сантехнических устройств,
при наличии доступа ко всем элементам вертикального транс¬
порта, при обеспечении механических и электрических сер¬
висных элементов и доступа из этих элементов в ядро для вы¬
полнения требований персонала различных арендаторов.26
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийСуществуют и другие параметры проекта, которые могут из¬
менить указанную приблизительную долю ядра. Например,
если размер этажа превышает определенное значение или на
этаже имеются внутренние тепловые нагрузки, требующие ин¬
тенсивного охлаждения, может возникнуть необходимость до¬
бавить вторую местную установку кондиционирования воздуха
и венткамеру, что повлечет за собой сокращение полезной пло¬
щади. Более того, при небольшой площади перекрытий ядро
может занимать до 30 % общей площади этажа.1.4.1.3.	Пример конструкции ядраНа рис. 1 приводится пример компоновки нескольких
элементов ядра здания. При проектировании ядра заказчик
часто настаивает на пересмотре первоначальной компонов¬
ки, чтобы уменьшить площадь, занимаемую ядром, и увели¬
чить тем самым полезную площадь на этаже. Заинтересован¬
ность заказчика в максимально эффективном использовании
площади естественна: более эффективное ядро дает ему боль¬
шие преимущества для дальнейшего использования здания
или сдачи его в аренду.Показанное на рис. 1 ядро интересно тем, что оно вклю¬
чает три блока пассажирских лифтов. Пассажирские лифты
ПЛ1 - ПЛ6 обслуживают нижние этажи здания. На средних
уровнях здания — пассажирские лифты ПЛ7 - ПЛ 12. На са¬
мых верхних этажах здания — пассажирские лифты ПЛ 13 —
ПЛ17. Выше этажей нижнего уровня лифтовых шахт лиф¬
тов ПЛ 1 - ПЛ6 уже нет, тем самым с этого уровня уменьша¬
ется размер ядра и увеличивается полезная площадь на эта¬
жах. Исключение составляют два этажа, находящиеся
непосредственно над этажами нижнего уровня, т. к. на них
размещается машинное отделение для лифтов нижних эта¬
жей. Выше оканчиваются шахты блока лифтов для этажей
среднего уровня, тем самым площадь, занимаемая ядром,
уменьшается еще больше. Отметим также, что грузовой лифт
(ГЛ1) обслуживает все этажи, от подвала до зала механиче¬
ского оборудования на самом верхнем уровне здания. Для
возможности перевозки крупногабаритного офисного обо¬
рудования грузовой лифт имеет достаточно просторный27Вестибюль
грузового лифтаПространство для стояков
кухонной и общей вытяжкиЭлектрическийшкафСтояк вытяжки дымаСтояк приточного наружного воздуха/Электрическийшкаф/Телекоммуника-
ционный шкафЛокальная установка
кондиционирования
воздуха на этажеТелекоммуника-'
ционный шкафРис. 1. Типичная схема ядра
Глава 1. Введениевестибюль и вспомогательные приспособления для переме¬
щения грузов из грузового лифта на этаж.В зоне между блоками лифтов для этажей среднего уров¬
ня размещается мужской туалет, а в зоне между пассажир¬
скими и грузовым лифтами — женский туалет. Такое исполь¬
зование площади увеличивает общую эффективность ядра, но
может создать проблемы при удалении блоков лифтов ниж¬
него и среднего уровня, когда понадобится перемещать ту¬
алетные помещения и лестницы, вновь устанавливать трубо¬
проводы, воздуховоды и другое инженерное оборудование.В проекте, к которому относится показанное ядро, ис¬
пользуются локальные венткамеры на каждом этаже. На эта¬
же, ядро которого изображено на рис. 1, может находиться
установка кондиционирования воздуха с охлаждающей во¬
дой или с непосредственным испарением.Выбор между локальной или центральной венткамерой
рассматривается в главе 5. Здесь отметим, что для проекта с
локальной венткамерой на отдельном этаже требуется боль¬
шее пространство. Это влияет на конструкцию ядра, но если
в альтернативном решении для больших приточных систем
кондиционирования воздуха предполагается центральный
машинный зал двойной высоты, то площадь свободного про¬
странства в здании обычно уменьшается.1.4.2.	Высота этажаПроблема определения высоты этажа во многом связана
с архитектурными решениями здания. Этот параметр ока¬
зывает влияние на общую стоимость высотного здания.
Даже при небольшом увеличении этой высоты, умножен¬
ном на количество этажей и на величину периметра здания,
площадь внешней поверхности здания значительно увели¬
чивается.Стоимость внешней поверхности здания может выражать¬
ся величиной 1 100 долларов за 1 м2. Наряду с удорожанием
здания увеличение расстояния между уровнями вызывает
увеличение длины вертикальных элементов конструкции,
а также других вертикальных элементов, например, шахт,
стояков для систем ОВК, системы водо-, газоснабжения и
канализации, электрических и телекоммуникационных ка¬
белей, лифтового оборудования, лестниц и внутренних пе¬
регородок. Соответственно небольшое уменьшение высоты
этажа в высотном здании может рассматриваться в качестве
фактора существенного понижения общей стоимости соору¬
жения. Кроме того, если в территориальных нормах ограни¬
чиваются размеры и высота здания, то небольшое увеличе¬
ние высоты этажа вынудит проектировщиков уменьшить
количество этажей во всем здании.Окончательное решение о высоте этажа должны прини¬
мать заказчик, архитектор, инженер-конструктор, инжене¬
ры по системам ОВК и электрическим системам. Каждый
из них может повлиять на окончательное решение по этому
ключевому вопросу. Отдельно рассматривается высота эта¬
жей технических помещений, помещений для приготовле¬28
Проектирование систем ОВК высотиых общественных многофункциональных зданийния и приема пищи и других помещений специального наз¬
начения. В следующих разделах рассматривается влияние
решающих факторов на определение высоты этажа.1.4.2.1.	Вопросы, решаемые заказчикомпри определении высоты этажаЗаказчик участвует в обсуждении многих вопросов, рас¬
сматриваемых в этом разделе и влияющих на высоту этажа,
но он главный, кто определяет, нужно ли включать в проект
устройство фальшпола в офисных зонах здания.Наиболее важным нововведением для работающих в зда¬
нии людей можно назвать появление компьютеров на рабо¬
чих местах. Необходимость удовлетворения постоянно увели¬
чивающихся и изменяющихся потребностей в использовании
различных электронных средств в высотных общественных
многофункциональных зданиях обусловила применение
фальшполов для распределения по горизонтали силовых ка¬
белей и кабелей для информационно-технологического обо¬
рудования, включающих в себя телекоммуникационные ка¬
бели и кабели связи между персональными компьютерами,
принтерами и другими устройствами. Фальшполы в офисных
помещениях общего назначения, применяющиеся исключи¬
тельно для разводки силовых и информационно-технологи-
ческих кабелей, обычно располагаются на высоте от 100
до 150 мм над бетонной плитой. Сверху пол офисного поме¬
щения покрывается напольной плиткой, которая обеспечи¬
вает легкий доступ внутрь фальшпола для работы с провода¬
ми и кабелями.В США стоимость фальшполов в зависимости от исполь¬
зуемой плитки варьируется от 64 до 110 долларов за 1 м2.
Экономические выгоды использования в проекте фальшпо¬
лов, применяемых исключительно для разводки проводов и
кабелей, заключаются в том, что последние не надо вести в
потолочных камерах или в кабельных каналах. Как указы¬
вается в главе 4, при рассмотрении систем распределения
воздуха под полом экономические выгоды не могут быть по¬
лучены в проектах, в которых фальшпол используется как
пространство для распределения воздуха. Тем не менее, сов¬
местное использование фальшполов с системами распреде¬
ления под полом кондиционированного воздуха находит все
большее применение.Независимо от типа используемой в проекте системы кон¬
диционирования, ожидается, что в будущем применение
фальшполов в США будет увеличиваться, т. к. они обеспе¬
чивают модификацию разводки силовых и коммуникацион¬
ных кабелей на постоянной основе для любого арендатора
в здании. Частая смена арендаторов в течение всего срока
службы здания может вести к значительным затратам. При¬
менение фальшполов позволяет производить перестановку
электрических выводов и подключений к информационно¬
технологическим устройствам со сравнительно небольши¬
ми затратами по сравнению со стоимостью таких переста¬29
Глава 1. Введениеновок без фальшпола. Однако существуют неизбежные зат¬
раты, о которых необходимо иметь представление. Они свя¬
заны со снятием информационно-технологических и сило¬
вых кабелей, когда они становятся ненужными, например
при изменении требований арендаторов. Такая ситуация дик¬
тует необходимость ведения точных записей об установлен¬
ных на каждом этаже кабелях и проводах.Таким образом, применение фальшполов должно рассма¬
триваться в рамках вопроса о высоте этажей. С одной сто¬
роны, использование фальшпола увеличивает это расстоя¬
ние, но с другой - интеграция фальшпола с системой
распределения под полом кондиционированного воздуха мо¬
жет уменьшить или даже устранить увеличение высоты эта¬
жей в конкретном проекте.1.4.2.2.	Вопросы, решаемые архитектором
при определении высоты этажаВ компетенцию архитектора входит задача определения
высоты потолка в чистоте. Архитектор, при активном уча¬
стии заказчика, определяет это расстояние для обеспечения
эстетически привлекательного, по их представлению, про¬
странства. Несмотря на то что высотные общественные мно¬
гофункциональные здания проектируются с разной высо¬
той потолка, обычно это значение варьируется в диапазоне
от 2,6 до 2,75 м. На этажах площадью более 2 700 м2 с боль¬
шим расстоянием от наружной стены до элементов ядра ча¬
ще выбирается высота потолка 2,75 м, т. к. высота 2,6 м для
таких помещений слишком мала и визуально не привлека¬
тельна для людей. Особенно это относится к этажам, спро¬
ектированным с перекрытиями с открытыми балками, имею¬
щими минимальное количество перегородок, в которых
небольшое расстояние от пола до потолка может вызвать у
находящихся в помещении людей чувство дискомфорта.Как только определяется высота потолка и принимается
решение о наличии или отсутствии фальшпола, инженера-
ми-конструкторами и инженерами систем ОВК рассматри¬
вается вопрос о высоте этажа.1.4.2.3.	Вопросы, решаемые инженером-конструктором
при определении высоты этажаВысота этажа определяется интеграцией конструктор¬
ских и инженерных решений. Конструкторское решение и
систему межэтажных перекрытий инженер-конструктор вы¬
бирает совместно с членами проектной группы, отвечающи¬
ми за инженерное оборудование. Это связано с тем, что кон¬
структорское решение должно полностью включать в себя
систему трубопроводов и воздуховодов для устройств ОВК,
систему освещения, систему разводки силовых кабелей и
труб для спринклерных устройств.В большинстве высотных общественных многофункцио¬
нальных зданий в США вместо железобетонных использу¬
ются стальные конструкции. Их применение обусловлено
следующими причинами:30
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий•	Тщательное составление графика поставок позволяет
проектировать и заказывать стальные конструкции до завер¬
шения архитектурного проекта и проектов механической,
электрической системы и систем водо-, газоснабжения и ка¬
нализации, что обеспечивает самый быстрый способ стро¬
ительства. Организация быстрой и своевременной доставки
позволяет начать возведение стальных конструкций сразу
по окончании установки фундамента, значительно сокра¬
щая тем самым общее время строительства здания.•	Конструкционная сталь наиболее удобна и экономи¬
чески выгодна при организации большого, свободного от
колонн пространства. Это обеспечивает гибкое проектиро¬
вание и, в случае здания, строящегося для продажи, потен¬
циально увеличивает его рыночную привлекательность.•	Элементы из конструкционной стали позволяют изме¬
нять возможности или конфигурацию конструкции, реаги¬
руя на изменения нагрузки изменением каркаса или усиле¬
нием стальных конструкций таким образом, чтобы могли
быть удовлетворены будущие потребности находящихся в
здании людей. Такие изменения могут потребоваться при
установлении между этажами лестниц, пассажирских и ку¬
хонных лифтов или при увеличении несущей способности
отдельных участков на этажах, на которых размещаются ар¬
хивы, библиотеки, телекоммуникационное оборудование
или компоненты универсальных вычислительных машин.•	Элементы из конструкционной стали обеспечивают бо¬
лее легкую конструкцию по сравнению с решениями, ис¬
пользующими железобетон. Благодаря этому уменьшается
стоимость фундамента. Кроме того, меньший вес снижает
сейсмические нагрузки на здание.•	При использовании стальных конструкций нет необхо¬
димости во временных опорах для пола после его заливки,
что позволяет начать другие строительные работы раньше.Инженер-конструктор рассчитывает этаж с учетом соб¬
ственного веса здания (вес конструкции, перегородок, на¬
польных покрытий, потолочных элементов, механического
и электрического оборудования и т. д.) и динамических на¬
грузок, задаваемых строительными нормами и правилами.
Кроме этого, расположенные между колоннами балки и ба¬
лочные фермы обычно проектируются с учетом ветровых и
сейсмических нагрузок. Не должны превышаться регулиру¬
емые нормами и правилами допустимые нагрузки (проч¬
ность пола) и допускаться чрезмерные вибрации и отклоне¬
ния (эксплуатационная надежность).При проектировании ядра инженер-конструктор решает
задачи, благодаря которым ядро способно выдерживать часть
ветровых и сейсмических нагрузок, воздействующих на зда¬
ние. Эти проектные требования удовлетворяются благодаря
использованию креплений или глубоко посаженных балок,
или комбинации креплений и балок между колоннами.на
краю ядра. Такое решение используется в местах входа или
выхода каналов приточного или вытяжного воздуха в шахте
ядра или в локальной венткамере; в тех местах, в которых31
Глава 1. Введениеканалы имеют максимальные размеры, а также в местах вы¬
хода из шахты автоматических противопожарных заслонок,
для которых необходима дополнительная высота.Если инженер-конструктор решает только вопросы про¬
ектирования конструкции, остальные члены проектной груп¬
пы имеют возможность вести более глубокую проработку
проекта для обеспечения наименьшей стоимости при со¬
блюдении необходимых параметров прочности и эксплуа¬
тационной надежности проекта, но в реальности инженер-
конструктор должен работать совместно с другими
участниками проектной группы. В результате совместных
усилий в проект вводятся фалынпотолки, позволяющие уме¬
ньшить высоту этажа до приемлемой для данного проекта
величины. В основе процесса проектирования такого про¬
странства лежат компромиссы между архитектурными и ин¬
женерными решениями. Все участники этого процесса пре¬
следуют цель уменьшить расстояние между фальшпотолком
и перекрытием до минимально возможной величины.Различные специалисты должны работать сообща в те¬
чение всего времени проектирования. Более того, наиболее
раннее начало и постоянное ведение совместной работы осо¬
бенно важны, если в проекте заложено строительство с от¬
слеживанием графика быстрых поставок, т. к. элементы из
конструкционной стали могут изготовляться еще до завер¬
шения проектирования систем ОВК.Проектировщик систем ОВК, совместно с архитектором
и проектировщиком элементов ядра, может начать с выбо¬
ра места шахт для приточного и вытяжного воздуха (в слу¬
чае использования системы с централизованной подачей
кондиционированного воздуха) или для локальной вентка-
меры (в случае использования систем подачи кондициони¬
рованного воздуха на каждом этаже). Выбор производится
таким образом, чтобы сети ОВК и электрические системы
занимали минимальное пространство под потолком. Про¬
ектировщик систем ОВК может также рассчитывать систе¬
му воздуховодов, имеющих максимально возможное соот¬
ношение сторон канала, которое, в свою очередь, может
потенциально увеличить затраты на установку воздуховодов.
В результате будет получена наиболее плоская форма возду¬
ховодов, обеспечивающая удобный монтаж в конструкцию
здания.Существует несколько альтернативных подходов, кото¬
рые могут быть внесены в общий проект участвующими в
нем архитекторами и инженерами:•	Инженер-конструктор определяет наименьшую тол¬
щину балок и балочных ферм, удовлетворяющую требова¬
ниям прочности и эксплуатационной надежности. Проек¬
тировщик систем ОВК использует систему воздуховодов с
большим соотношением сторон канала и прокладывает воз¬
духоводы, а также другие механические и электрические ли¬
нии между средствами пожарной защиты по нижней части
стального каркаса в верхней части потолка. Это самое обыч¬
ное решение.32
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий•	При определении местонахождения отверстий в эле¬
ментах конструкции (вблизи середины пролета) или пазов
около концов элементов инженер-конструктор может ис¬
пользовать балки с оптимальной толщиной или при необхо¬
димости выбирать большую толщину. Более того, в сталь¬
ных элементах конструкции могут предусматриваться
небольшие круглые отверстия для инженерных коммуника¬
ций (рис. 2). В любом из этих подходов система воздухово¬
дов и стальные конструкции занимают, по существу, одина¬
ковое пространство по вертикали.•	Для варианта, изображенного на рис. 3, необходимо, что¬
бы инженером-конструктором была заложена балочная систе¬
ма на коротких стойках, в которой балочная ферма опущена на¬
столько, что балки могут поддерживаться в опорах верхнего пояса
фермы. При этом создается пустое пространство, в котором воз¬
духоводы и другие элементы инженерного оборудования могут
проходить над верхним поясом фермы под бетонным полом.•	Существует возможность модифицировать положение
промежуточных балочных ферм для создания используемо¬
го пустого пространства (рис. 4). На рис. 4а балка выступает
над перекрытием верхнего этажа, на рис. 46 — проходит под
перекрытием нижнего этажа. Каждый из подходов требует
внимания архитектора, т. к. в результате любого из этих ре¬
шений балка становится помехой, нуждающейся в особо
тщательном учете и уменьшающей гибкость дальнейших мо¬
дификаций. Причем балка не может быть опущена ниже
уровня, соответствующего высоте любой двери, располо¬
женной под ней на нижнем этаже.•	В подходе, проиллюстрированном на рис. 5, предпо¬
лагается использование V-образных распорок, устанавли¬
ваемых между колоннами. Эти распорки служат опорой ба¬
лочной фермы, при этом создается пустое пространство для
прокладывания воздуховодов. Толщина балок уменьшена,
т. к. их изгибающий момент на 25 % меньше изгибающего
момента балок без опорных распорок. Размер и стоимость
распорок и элементов соединения больше, чем в случае ис¬
пользования распорок только для боковой опоры.Инженеры-конструкторы и проектировщики систем ОВК
пробовали использовать другие способы уменьшения высоты
этажа. Поиск возможных путей интегрирования строительных
конструкций с инженерными системами очень важен для про¬
ектировщиков и должен проводиться в ходе совместной рабо¬
ты специалистов разных специальностей, т. к. конечное реше¬
ние будет иметь экономический эффект на весь проект в целом,
а не только на стоимость различных установленных систем.
В соответствии с этим целью группы разработчиков должно
быть обеспечение наиболее экономически эффективной инте¬
грации строительной конструкции с инженерными системами.Применяется также подход, при котором понижается уро¬
вень потолка вокруг ядра, часто используемого в качестве
коридора, а внутренние помещения остаются прежней вы¬
соты. В этом случае потолок высотой 2,45 м при достаточ¬
ной ширине коридора уже не кажется слишком низким.33
Глава 1. ВведениеРис. 2. Отверстия для инженерных коммуникаций в стальных элементах конструкции
Примечания:1.	Для прямоугольных отверстий ограниченного размера, расположенных вблизи середины пролета, усиление не требуется.2.	Для прямоугольных отверстий, расположенных между колонной и первой балкой, требуется усиление.3.	Круглые отверстия диаметром 200 мм и меньше обычно могут располагаться в любом месте; для них не требуется усиление.4.	Выемки должны располагаться всегда у конца балочной фермы. Они имеют ограниченный размер, для них обычно требуется
усиление. По возможности их следует избегать.5.	Усиленные отверстия и выемки должны изготавливаться на металлообрабатывающем заводе. Отверстия, прорезаемые на
месте, имеют ограничения по размерам.1.4.2.4.	Альтернативные проекты системы воздуховодовЕще одним средством уменьшения вертикального размера
воздуховодов и высоты этажей является использование
нескольких точек ввода каналов на этаж из ядра. Это может
быть организовано только при активном участии архитектора,
т. к. возможность такой системы зависит и от других зон ядра.При наличии систем кондиционирования на каждом эта-
же указанный подход наилучшим образом реализуется при
размещении локальной венткамеры в конце ядра, что обес¬
печивает как минимум две, а чаще три точки ввода каналов
приточного и вытяжного воздуха.Рис. 3. Свободное пространство в конструкции балок на коротких стойках для инженерных коммуникаций34Источник: Severud AssociatesКолонна| Потолок и система освещенияБалочная фермаИнженерные коммуникацииБалкиКороткая стойкаБетонный пол и металлический настилПролетБетонный пол и металлический настилБалочная фермаКруглое отверстиеБалкиВыемка/Колонна[ ЭлементыI противопожарной системы] Потолок и система освещенияОтверстие в балочной фермеКак правило, глубина отверстий ограничена половиной толщины
балочной фермы, ширина в 3-4 раза больше толщины
либо меньше этой величиныИсточник: Severud Associates
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 4. Перемещенные отверстия в балочной ферме для инженерных коммуникацийНаряду с выбором одного из указанных способов развод¬
ки каналов и их интегрирования в строительные конструк¬
ции, выбор системы ОВК значительно влияет на ее инте¬
грирование в строительную конструкцию, т. к. при
использовании вентиляторных конвекторов для внешней
зоны здания требуются более короткие воздуховоды, чем в
случае использования системы кондиционирования возду¬
ха с централизованной подачей воздуха. Этот вопрос подроб¬
но обсуждается в главе 4.35б)	Выступ балочной фермы на нижний этажИсточник: Severud AssociatesВыступ в венткамеру или в шахтуКолоннаБалочная ферма
по высоте дверей
или ниже 	Потолок и система освещенияВоздуховодСтена входящей в ядро
венткамеры или ствола шахтыПространство, занятое людьмиа)	Выступ балочной фермы на верхний этажПотолоки система освещения |Пространство, занятое людьмиВоздуховодКолоннаСтена входящей в ядро
венткамеры или ствола шахтыВыступ в венткамеру или в шахту
Глава 1. ВведениеРис. 5. Распорки, создающие свободное пространство для инженерных коммуникацийОтметим, наконец, что при использовании центральной
венткамеры ограничение на количество вертикальных кана¬
лов приточного и вытяжного воздуха значительно ослабля¬
ется. Хорошим примером этому является проект, недавно за¬
вершившийся в Европе. При реконструкции здания была
применена указанная техника проектирования. Изначально
здание не имело системы кондиционирования воздуха, вы¬
сота этажа составляла 3,3 м, высота потолков — 2,6 м. Требо¬
валось выполнить совмещение этажей таким образом, что¬
бы при переходе из старой, существующей части здания в
новую, расширенную часть отсутствовали ступеньки. Для
обеспечения возможности гибкой подводки и модификации
силовых и телекоммуникационных кабелей был также соз¬
дан фальшпол высотой 125 мм. Все эти требования были ре¬
ализованы при помощи двух проектных решений систем ОВК
и одного решения, включающего окончательную архитек¬
турную компоновку внутреннего пространства каждого эта¬
жа. Первое ОВК-решение заключалось в перемещении мно¬
жества каналов из центрального машинного зала на
занимаемый людьми этаж и прокладке по этажу каналов при¬
точного воздуха между осветительными приборами. Второе
решение связано с установкой вентиляторных конвекторов
в наружные стены, что позволило уменьшить объем воздуха,
подаваемого на каждый этаж. Плоские осветительные при¬
боры были помещены под элементами конструкции, что огра¬
ничило расположение перегородок и вытекающее из этого
разбиение пространства. В результате такой компоновки вы¬
сота пустого потолочного пространства составила 300 мм. На
реконструкцию здания накладывалось архитектурное огра¬
ничение, согласно которому потолки не могли модифици-36Распорки в венткамере или шахтеКолоннаПолПриточныеили рециркуляционные
воздуховодыПотолок и система освещенияИсточник: Severud AssociatesПлоская балка
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийроваться, в результате чего разбиение всего этажа на отдель¬
ные помещения не обладало максимальной гибкостью, но
для владельца это ограничение было приемлемым.1.4.2.5.	Система освещенияНедавно появились осветительные приборы, предназна¬
ченные для освещения офисных помещений, обеспечиваю¬
щие приемлемый уровень освещенности от 600 до 700 лк, но
имеющие толщину всего от 125 до 138 мм. При установке в
потолочную систему общая высота обоих элементов соста¬
вила приблизительно 138 мм. Такие плоские светильники
очень удобны при прокладке воздуховодов и трубопроводов
противопожарной спринклерной системы в данной пото¬
лочной полости.Необходимо подчеркнуть, что в противоположность толь¬
ко что рассмотренному проекту в Европе воздуховоды и осве¬
тительные приборы не обязательно должны располагаться в
одной плоскости. Это связано с тем, что, во-первых, ко вре¬
мени первоначальной работы над проектом внутреннее устрой¬
ство этажа неизвестно, и, во-вторых, даже если оно извест¬
но, то все равно неоднократно изменяется за время срока
службы здания. Когда происходят такие изменения, обычно
меняется расположение осветительных приборов и воздухо¬
распределителей, а магистральные каналы остаются неизмен¬
ными, но может потребоваться существенное увеличение про¬
изводительности систем кондиционирования воздуха.1.4.2.6.	ВыводыВысота этажей, необходимая для удовлетворения требо¬
ваний, предъявляемых к высотному общественному много¬
функциональному зданию, содержащему в основном офис¬
ные помещения, обычно составляет от 3,8 до 4,1 м. Это
расстояние достигается, например, при размерах, указан¬
ных на рис. 6. Расстояние от нижней поверхности потолка
до верхней поверхности верхней плиты перекрытия состав¬
ляет 1,2 м. В этом пустом пространстве могут размещаться
осветительные приборы, воздуховоды, трубопроводы сприн¬
клерной системы и стальные конструкции, поддерживаю¬
щие плиту. Увеличение или уменьшение любого из показан¬
ных на рис. 6 элементов приводит к увеличению или
уменьшению высоты этажей.Эти выводы не относятся к специальным зонам здания,
таким как центры обработки данных, торговые залы или по¬
мещения для приготовления и приема пищи. Для центров
обработки данных или торговых залов необходим фальшпол
высотой от 600 до 750 мм. Торговые залы обычно являются
открытыми помещениями без перегородок, высота потолка
которых должна быть более 2,75 м.Целью этого короткого обзора является представление
проблем, связанных с определением высоты этажа. Из-за
того что этот параметр непосредственно определяет плошадь
и соответственно стоимость наружных стен и других верти¬
кальных элементов здания, он является основным факто-37
Глава 1. ВведениеРис. 6. Типичный разрез офисного этажаром, влияющим на стоимость всего здания. В соответствии
с этим вся группа разработчиков должна сосредоточить зна¬
чительные усилия на уменьшении высоты этажей до прак¬
тического минимума для любого высотного общественного
многофункционального здания.38Балка из конструкционной сталиВоздуховод системы	кондиционирования воздухаБетонная плита -
Система пожаробезопасности _Потолочная полость -Короб с переменным
расходом воздуха-Коллектор системы
кондиционирования воздухаПодвеснойпотолокВысота этажа-Труба
спринклерной
системы ^Осветительные приборы
Воздушный диффузорФальшпол -Напольная плита
Глава 2. ЭФФЕКТ ТЯГИЭффект тяги представляет собой явление, при котором высотное
здание в холодную погоду действует как дымовая труба с естествен¬
ной конвекцией, т. е. воздух входит в здание на нижних этажах, про¬
ходит через все здание и выходит на верхних этажах. Причиной обра¬
зования тяги является разность плотности столба воздуха внутри здания
и снаружи. Образующаяся вследствие этого разность давления прямо
пропорциональна высоте здания и разности температур внутреннего
и наружного воздуха.Если температура наружного воздуха выше температуры внутрен¬
него воздуха помещения, то образуется эффект обратной тяги. Это оз¬
начает, что в теплом климате воздух входит в здание через верхние эта¬
жи и выходит через нижние. Поток воздуха сверху вниз известен как
эффект обратной тяги. Причина обратной тяги та же самая, т. е. она
вызывается разностью плотности внутреннего и наружного воздуха,
но в этом случае более тяжелый и плотный воздух находится внутри
здания.Может показаться, что в высотных зданиях, расположенных в те¬
плом климате, эффект обратной тяги представляет серьезную про¬
блему, но на самом деле обычно это не так. Дело в том, что разность
температуры внутреннего и наружного воздуха и, следовательно, раз¬
ность плотностей воздуха в теплом климате существенно меньше, чем
в холодном. В соответствии с этим в этой главе мы в основном оста¬
навливаемся на проблемах, связанных с эффектом тяги в холодном
климате.2.1.	Теоретический эффект тягиДля рассмотрения теоретической основы возникновения тяги обратим¬
ся к руководству ASHRAE — Основные понятия (ASHRAE Handbook —
Fundamentals). Данные ASHRAE позволяют вычислить теоретический эф¬
фект тяги для различных значений разности температуры внутреннего и
наружного воздуха. Эти данные также указывают на то, что в любом зда¬
нии существует уровень нулевой разности давления, на котором при за¬
данной разности температуры внутреннее и наружное давления равны.
Уровень нулевой разности давления в здании определяется его характе¬
ристиками: воздухопроницаемостью наружных стен, параметрами вну¬
тренних перегородок, а также конструкцией и воздухопроницаемостью
существующих в здании лестниц и шахт, в том числе лифтовых шахт и
шахт для воздуховодов и труб. На уровень нулевой разности давления
влияют также системы кондиционирования воздуха, причем вытяжные
системы повышают этот уровень в здании (тем самым увеличивая долю
разности давления, возникающего в основании здания, от общей разно¬
сти давления), а любое превышение притока над вытяжкой снижает его39
Глава 2. Эффект тягиРис. 7. Потоки воздуха, обусловленные эффектом тяги и обратной тяги(тем самым уменьшая долю разности давления, возникающе¬
го в основании здания, от общей разности давления).На рис. 7 схематически показан поток воздуха в здание
и из него при низкой температуре наружного воздуха (эф¬
фект тяги) и при высокой температуре наружного воздуха
(эффект обратной тяги). Здесь не показано движение воз¬
духа вверх и вниз внутри здания, являющееся проявлением
эффекта тяги или обратной тяги. Уровень нулевой разности
давления в здании расположен на высоте, на которой воз-Рис. 8. Обусловленный эффектом тяги теоретический градиент давления для разных значенийвысоты здания и разности температурыПримечания:1.	ЛТ равно разности температуры воздуха внутри и снаружи здания.2.	Высота этажей в разных зданиях предполагается равной 4 м.40уксфильтрация
выше нулевой ^
разности давленияНизкая температура
наружного воздуха_Уровень нулевой
разности давления”Инфильтрация
ниже нулевой I
разности давленияЭффект тягиЭффект обратной тягиЭксфильтрация
ниже нулевой
разности давленияВысокая температура
наружного воздухаИнфильтрация
выше нулевой
разности
давленияУ pot ен > н> ле юй ра знс си t да вл< ?ни чН лж\ же эт; 30 -эт аж> юг) 311ан ля	Нижние этукъ 6С-этажног>здан/1я
Нижние этажк 90-этажиотздан1яле!«^ 	Го^)^тельн>е^1ав1ен ие (Пг)		.250		li 51		0,		l|?5 | | 21 >0	|з7рВерз;низ э ажл 6 )-эгая ною здания
В ер> ни* > этаж 1 зр-э га^но» о ада> >ия
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийдух не входит и не выходит из здания. Вертикальное движе¬
ние воздуха в здании возникает в шахтах и в лестничных про¬
летах, а также в любом другом отверстии, находящемся на
краю плиты перекрытия или вертикальных труб, располо¬
женных в различных местах здания и имеющих уплотнения
недостаточно высокого качества.Рис. 7 демонстрирует то, что уровень инфильтрации и
эксфильтрации возрастает по мере увеличения расстояния
от уровня нулевой разности давления.Можно вычислить общую теоретическую разность давле¬
ния, возникающую в здании заданной высоты при различ¬
ных значениях разности температур внутреннего и наруж¬
ного воздуха.На рис. 8 изображен обусловленный эффектом тяги тео¬
ретический градиент давления для различных значений раз¬
ности температуры внутреннего и наружного воздуха и вы¬
соты здания, вычисленный на основании уравнения,
представленного в руководстве ASHRAE — Приложения
(ASHRAE Handbook — Applications). На этом графике изо¬
бражена значительная разность давления, которая может
возникать, но показанные значения относятся к зданию без
внутреннего разбиения внутреннего пространства плитами
перекрытий или перегородками. Таким образом, график от¬
носится к условиям, при которых поток воздуха в здании не
встречает сопротивления. На характер этого графика влия¬
ет воздухопроницаемость наружной стены. Кроме того, ра¬
бота вентиляторов и системы кондиционирования воздуха
в здании, а также ветровые нагрузки оказывают влияние на
полученные теоретические значения. В соответствии с этим
представленная схема должна рассматриваться только в ка¬
честве указания на возможный масштаб проблемы, а не как
совокупность точных значений для какого-либо здания.
Определить действительную величину эффекта тяги и по¬
ложение уровня нулевой разности давления в здании очень
трудно или вообще невозможно. Но в любом случае этот эф¬
фект существует, он может представлять ряд неудобств, по¬
этому его возможное влияние должно учитываться при раз¬
работке проекта.2.2.	Учет эффекта тяги на практикеЭффект тяги в высотных общественных многофункцио¬
нальных зданиях представляет значительную проблему. На¬
иболее часто она проявляется при закрытии дверей лифтов
и отоплении нижних уровней здания. Дверь лифта плохо
закрывается из-за наличия разности давления вдоль нее. Раз¬
ность давления заставляет дверь изгибаться в ее проеме до
такой степени, что механизму, отвечающему за ее закрытие,
не хватает усилия для преодоления этого изгиба. Проблемы
с отоплением возникают из-за значительного притока хо¬
лодного воздуха через двери при входе и через наружную сте¬
ну здания благодаря тому, что воздухопроницаемость этой41
Глава 2. Эффект тягистены бывает выше значения, задаваемого в спецификации.
Проблема отопления достаточно серьезная. Например, в по¬
мещении может быть настолько холодно, что замерзает во¬
да в трубопроводах спринклерной системы и в охлаждающих
змеевиках при отсутствии циркуляции охлажденной воды.
Национальная ассоциация производителей применяемых в
архитектуре металлических изделий задает максимальную
воздухопроницаемость на единицу площади наружной сте¬
ны, равную 300 см3/м2 при разности давления 75 Па, не вклю¬
чая в эту величину воздухопроницаемость через окна. Этот
критерий, даже если он включен в спецификацию проекта,
в реальной практике строительства не всегда выполняется,
вызывая тем самым потенциальные проблемы при эксплу¬
атации здания.Чтобы лучше понять, какие проблемы может вызвать эф¬
фект тяги в зданиях, расположенных в холодном климате,
приведем два примера.Высотное общественное многофункциональное здание в
Чикаго было сдано в эксплуатацию в начале осени. В то вре¬
мя как нижние этажи уже использовались, сверху здание еще
достраивалось, и поэтому было открыто наружному воздуху.
В нижней части здания было занято только около 30 % по¬
мещений, но уже возникли эксплуатационные проблемы.
Однако самые большие проблемы начались зимой, при тем¬
пературе наружного воздуха -7 °С и ниже. В это время уро¬
вень нулевого давления благодаря открытому верху здания
поднялся значительно выше середины здания по высоте.
(В действительности этот уровень был около крыши, и на уров¬
не нижнего этажа наблюдалась вся теоретическая разность
давления). В результате стало невозможно пользоваться вра¬
щающимися дверьми, закрывать двери лифтов и обеспечи¬
вать достаточное количество тепла на уровне входа в здание.
На уровень входа нагнетался дополнительный подогретый
наружный воздух, лестницы были перекрыты на том уровне,
где заканчивалась занятая людьми зона, а строительство
верхней части здания было ускорено, чтобы можно было за¬
крыть эту часть здания от наружного воздуха. В середине
зимы принятые меры позволили снять остроту проблемы,
в результате чего нижние этажи начали эксплуатироваться
в более привычном режиме.С другой проблемой столкнулись в 64-этажном здании в
Нью-Йорке, частично построенном над крупным транспорт¬
ным узлом и имеющем открытый переход из здания в транс¬
портный узел. Транспортный узел практически открыт для
атмосферного воздуха благодаря наличию туннелей для по¬
ездов, а также многочисленных дверей, открывающихся и
закрывающихся, когда пассажиры поездов входят и выхо¬
дят из транспортного центра. В результате того что большой
объем наружного воздуха может поступать в этот центр,
а затем — непосредственно в присоединенное офисное зда¬
ние, в холодные зимние дни двери лифтов в здании не за¬
крывались, а в нижнем вестибюле нельзя было поддержи¬
вать комфортные условия.42
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРешением проблемы стало остекление вестибюля офис¬
ного здания и установка вращающихся дверей между вести-
бюлем и эскалаторами, позволяющими людям спускаться
на железнодорожную станцию. Перекрытие перехода на стан¬
цию решило проблемы с дверьми лифтов и отоплением,
а остекление позволило сохранить ощущение открытого про¬
странства.2.3.	Средства уменьшения эффекта тягиДля предупреждения потенциальных проблем, обусловлен¬
ных эффектом тяги, архитектор и проектировщик систем ОВК
при проектировании должны принимать определенные ме¬
ры, направленные на уменьшение воздухопроницания через
ограждающие конструкции. Невозможно провести полную
герметизацию здания, но проблема может стать менее ос¬
трой, если учесть обычные точки, в которых наружный воз¬
дух может проникать в здание или перемещаться в нем по
вертикали.Точками, через которые может осуществляться инфильт¬
рация наружного воздуха в здание, являются входные двери
здания, а также двери на погрузочно-разгрузочные площад¬
ки, наружные клапаны для забора или удаления воздуха, вы¬
ступы в конструкции здания с осветительными приборами,
расположенные непосредственно над уровнем земли и не
имеющие достаточно хорошего уплотнения для предотвра¬
щения утечек воздуха или недостаточно обогреваемые, лю¬
бые трещины в наружной стене. Внутри здания воздух мо¬
жет перемещаться по эвакуационным лестницам, шахтам
лифтов, шахтам для воздуховодов и труб и любым другим
вертикальным сквозным отверстиям, существующим на краю
плиты перекрытия на наружной стене или предназначен¬
ным для прокладки труб. Все эти элементы рассматривают¬
ся с точки зрения предотвращения возможности перемеще¬
ния воздуха. Так, следует предпринять все возможные меры,
чтобы построенная наружная стена имела минимальную воз¬
духопроницаемость, чтобы все шахты были закрыты, все сквоз¬
ные отверстия были герметизированы. Для погрузочно-
разгрузочных площадок могут быть предусмотрены вести¬
бюли или тамбуры; двери, ведущие на эти площадки, дол¬
жны иметь хорошее уплотнение.На входе в высотные здания, расположенные в холодном
климате, должны всегда устанавливаться вращающиеся две¬
ри. Преимущество этого типа дверей заключается в том, что
на их панели, расположенные по разные стороны от цен¬
тральной оси, оказывается направленное в противополож¬
ные стороны давление одинаковой величины, в результате
чего достигается баланс давления на дверь. Благодаря это¬
му дверь сравнительно легко вращается без прикладывания
к ней больших усилий. Качественно сделанные вращающие¬
ся двери препятствуют также проникновению наружного
воздуха, т. к. они имеют специальные прокладки.43
Глава 2. Эффект тягиПогрузочно-разгрузочные площадки должны обогревать¬
ся и оборудоваться вестибюлями с двумя дверьми. Предпо¬
лагается, что двери расположены таким образом, что могут
открываться независимо, причем одна из них всегда закры¬
та. Тамбурное пространство между дверьми должным обра¬
зом обогревается. При надлежащем расположении дверей
может контролироваться одновременное открытие обеих
дверей по обе стороны от вестибюля. Однако двухдверный
вестибюль не подходит для прохода персонала, т. к. при боль¬
шом количестве людей, входящих в здание в разное время,
обе двери часто будут открыты одновременно, в результате
чего в здание может проникнуть значительное количество
наружного воздуха. В проектах высотных зданий в холодном
климате, в которых предпринимались попытки устройства
вестибюлей с двумя дверьми, неизбежно возникали пробле¬
мы. В соответствии с этим в вестибюле настоятельно реко¬
мендуется устанавливать вращающиеся двери.Для контроля возможного потока воздуха в шахте лифта
следует предусмотреть установку дверей при входе на пло¬
щадку блоков лифтов. Таким образом, у лифтов на каждом
этаже образуется вестибюль, уменьшающий поток воздуха
через открывающиеся двери лифтов.Желательно, чтобы лестничные пролеты перекрывались
дверьми с хорошим уплотнением, позволяющими уменьшить
вертикальный поток воздуха в здании. Особенно это отно¬
сится к эвакуационным лестницам, поднимающимся на вы¬
соту всего здания. Входные двери на эвакуационные лестни¬
цы должны снабжаться хорошими дверными и пороговыми
уплотнителями. Как будет рассматриваться в главе 9, шахты
лифтов представляют особую проблему, т. к. может потре¬
боваться, чтобы в верхней части шахты имелось наружное
отверстие. Все шахты, однако, могут быть уплотнены по вы¬
соте, благодаря чему уменьшается поток воздуха в шахту, ко¬
торый поднимался бы затем вверх по шахте к отверстию в
верхней части.Последнее, что следует отметить, это необходимость обес¬
печения дополнительной теплоизоляции наружных стен.
Этому служат надлежащие характеристики стен, их тщатель¬
ная проверка, выбор надежного подрядчика для их возведе¬
ния.Все упоминавшиеся выше меры предполагают участие
архитектора и заказчиков, перед которыми архитектор не¬
сет ответственность. Проектировщик систем ОВК должен
заложить для системы вентиляции и кондиционирования
воздуха большее количество приточного наружного воздуха,
чем удаляемого. Это относится ко всем системам, которые
для создания повышенного давления обеспечивают полный
воздушный баланс для всего здания, при котором при лю¬
бых рабочих условиях приток должен превышать вытяжку и
утечки через ограждающую конструкцию (эксфильтрацию)
минимум на 5 %. Кроме того, считается хорошим проект, где
для вестибюля применяется отдельная система вентиляции
и кондиционирования воздуха. Устройство отдельной систе¬44
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданиймы вентиляции вестибюля часто регламентируется норма¬
тивными документами для дымоудаления. Такая система мо¬
жет быть спроектирована для работы в условиях экстремаль¬
но низких зимних температур при 100 % использовании
наружного воздуха. В этом случае этот воздух используется
для создания повышенного давления в одной из самых уяз¬
вимых точек — в вестибюле здания, в рамках общих усилий
по минимизации вредного влияния эффекта тяги.45
Глава 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯВ предыдущих главах рассматривались проблемы рынка
недвижимости и технические проблемы, имеющие большое
значение для высотных общественных многофункциональных
зданий. Далее будут обсуждаться системы ОВК, применяемые
в высотных зданиях, а также технические вопросы, которые
могут относиться не только к высотным зданиям, но заслужи¬
вают специального рассмотрения. Эти вопросы должны быть
поняты, а методы их решения должны отражаться в конструк¬
циях систем ОВК соответствующего проекта.Для любого высотного общественного многофункцио¬
нального здания возможно несколько альтернативных ре¬
шений, и подход, выбранный для одного проекта, может не
подойти для другого. Выбор конструкции зависит от харак¬
тера проекта, в котором применяются решения, от их ис¬
пользования, местоположения здания, наконец, от заказчи¬
ка. Только на основании анализа всех возможностей и в
результате многократного определения потребностей в зда¬
нии с точки зрения рынка недвижимости, и учитывая пред¬
ложенный архитектурный проект, проектировщик систем
ОВК может выбрать наиболее подходящее решение.Этапы проектирования могут меняться в зависимости от
проекта или географических зон США, но зачастую они уста¬
навливаются Американским архитектурным институтом (AIA)
в стандартном соглашении между заказчиком и архитектором
(документ AIA В141). Этот документ или его модифицирован¬
ная версия регулирует процесс проектирования. В документе
фиксируется, что основные задачи архитектора и проектиров¬
щиков реализуются на следующих этапах:•	схемное решение,•	разработка проекта,•	составление строительной документации,•	переговоры,•	строительство.Специалист по ОВК должен иметь необходимые знания
для понимания того, что происходит на каждом из этапов,
и для надлежащей реализации процесса проектирования.3.1.	Альтернативные процессыПеред обсуждением каждого из указанных этапов важно
понимать, что данный список может быть дополнен другими
мероприятиями, разработанными заказчиком, застройщиком или
инвестором, имеющим опыт в подобной работе. Кроме того,47
Глава 3. Процесс проектированияКомитет по разработке контрактных документов для инжене¬
ров (EJCDC) подготовил множество документов, которые мо¬
гут использоваться инженерными фирмами. Документы EJCDC
разрабатываются и публикуются в ходе совместной работы Аме¬
риканским советом инженерных компаний (АСЕС), Нацио¬
нальным обществом профессиональных инженеров (NSPE) и
Американским обществом гражданских инженеров (ASCE).
Они включают соглашение, называющееся «Стандартная фор¬
ма координированного с несколькими сторонами соглашения
о проектировании, заключаемого между заказчиком и профес¬
сиональным проектировщиком для реализации строительных
проектов», которое содержит несколько последовательных эта¬
пов, отличающихся по названию и функциям от документа AIA
В141, но может использоваться инженерами-проектировщи-
ками для осуществления коммерческих и институциональных
проектов. В этом случае могут возникнуть определенные неу¬
добства, если взаимоотношения заказчика и архитектора опре¬
делены соглашением ALA. Контракты EJCDC широко исполь¬
зуются в гражданских инженерных проектах, таких как
строительство мостов и дорог.В соответствии со стандартными процедурами и этапа¬
ми проектирования, определенными в документе AIA, мы
будем рассматривать этапы проектирования, используемые
архитектурными фирмами и применяемые организациями,
проектирующими инженерное оборудование.3.2.	Этап схемного решенияВ начале этапа составления схем совместно с заказчиком
или застройщиком определяются пели проектирования и
область применения проекта. Для зданий, возводимых за¬
стройщиками первого и второго типа, должна быть разра¬
ботана полная программа проектирования, в которой отра¬
жаются все требования и аспекты проекта. Такое программное
определение рассматривалось в главе 1. Здание, возводимое
застройщиком третьего типа, определяется обычно менее
подробно, и для проектировщика систем ОВК необходимо
подготовить основные принципы проектирования.Одним из первых этапов проектирования является под¬
готовка документа «Критерии проектирования и описание
систем ОВК». При строительстве зданий, застройщики ко¬
торых относятся к первому и второму типам, в этом доку¬
менте задаются критерии проектирования для нескольких
функций, необходимость которых зафиксирована в програм¬
ме заказчика, и определяются инженерные системы, реали¬
зующие эти функции. Для здания застройщика третьего ти¬
па в дополнение к этому могут содержаться сведения об
арендаторах, которые будут находиться в этом здании. Они
могут включать сферу деятельности, потребности в простран¬
стве отдельных арендаторов и т. п. Информация такого рода
позволяет проектировщику систем ОВК определять неко¬
торые особенности проекта, такие как наличие дополни-48
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийтельных систем с охлаждающей оборотной водой, характе¬
ристики телекоммуникационных служб и т. д.Допуская, что различные проекты могут иметь различные
решения, в приложении к этой главе приводится образец ти¬
пового документа по критериям проектирования и описа¬
нию систем ОВК. Это сделано для того, чтобы были ясны со¬
держание и подробности информации, предоставляемой на
этом этапе заказчику, архитектору и другим членам группы
проектировщиков. Дополнительная информация готовится
для задания параметров электрических и водопроводных си¬
стем, а также систем противопожарной защиты. Объедине¬
ние этой информации с критериями проектирования и опи¬
санием систем ОВК даст возможность предоставить
заказчикам уже на ранних стадиях проектирования общее
описание возможностей инженерных систем. Благодаря это¬
му заказчики могут заблаговременно рассмотреть эти дан¬
ные, внести возможные изменения и окончательно утвер¬
дить предлагаемое решение. Критерии проектирования
непосредственно связаны с особенностями проекта и распо¬
ложением здания. Они крайне важны для определения прин¬
ципиальных решений, которые следует заложить в здание.
Электрическая нагрузка, обусловленная охлаждением, нуж¬
ным для освещения и оборудования небольшой мощности,
должна устанавливаться не только для офисов, небольших
торговых помещений и холлов, но и для любых помещений,
в которых необходимо наличие компьютеров, для торговых
залов, аудиторий и для других специальных помещений,
которые могут находиться в офисном здании.В настоящее время нагрузки на освещение офисных по¬
мещений не превышают 22 Вт на 1 м2 рабочей площади,
а зачастую они достигают 16 Вт на 1 м2 рабочей площади,
как показано в прилагаемом документе по критериям про¬
ектирования. Вклад маломощного оборудования в большин¬
стве офисных помещений обычно эквивалентен 22 Вт на 1 м2
рабочей площади и более, вплоть до 40 Вт на 1 м2 рабочей
площади. Эта разница объясняется различной возможной
концентрацией персональных компьютеров, принтеров и
т. д. Центральные корпоративные офисы обычно характе¬
ризуются большими нагрузками, обусловленными маломощ¬
ной аппаратурой, а в зданиях застройщиков третьего типа,
которые, как правило, предназначаются для арендаторов с
менее сложными потребностями, обычно отмечаются мень¬
шие нагрузки.Следует отметить, что документ «Критерии проектиро¬
вания и описание систем ОВК» задает принципиальное ре¬
шение, которое рассматривается и утверждается заказчиком
на одном из самых ранних этапов процесса проектирования.
Документ также предоставляет системные решения, кото¬
рые будут в дальнейшем отражены в схематичных проект¬
ных чертежах. Последние обязательно должны включать
блочное представление, показывающее расположение эле¬
ментов оборудования и необходимое для них пространство,
размеры шахт, компоновку систем распределения для всех49
Глава 3. Процесс проектированиясистем. Данные производительности основных элементов
оборудования каждой системы приводятся с учетом того,
что производительность и компоновка систем могут моди¬
фицироваться по мере включения и более детального опре¬
деления различных элементов проекта. Наконец, предоста¬
вляется общая спецификация, задающая стандарт для
оборудования, необходимого для проекта, с достаточным
уровнем детализации для того, чтобы можно было произве¬
сти оценку финансовой сметы проекта.В итоге схемная проектная документация будет содер¬
жать достаточную информацию для понимания предлага¬
емых решений и для выполнения предварительной оценки
стоимости будущего строительства. Документация и пока¬
затели стоимости систем ОВК объединяются с документа¬
ми других членов проектной группы и с их оценками необхо¬
димых затрат. Такая обобщенная информация позволяет дать
заказчику реальную оценку предлагаемых проектных реше¬
ний и ожидаемую стоимость этих подходов.3.3.	Этап разработки проектаСхемная проектная документация утверждается после
рассмотрения заказчиком. Утверждение может быть окон¬
чательным или содержать требования по внесению измене¬
ний. На основании этого проектировщик систем ОВК под¬
готавливает документацию для разработки проекта, в которой
детализируются схематические чертежи, подтверждаются
или пересматриваются показатели производительности си¬
стемы. В документы включается более подробная специфи¬
кация и элементы, кратко обозначенные в схематичных чер¬
тежах.Часто к моменту завершения документации по разработ¬
ке проекта группа проектировщиков заканчивает общее опи¬
сание плана пожарной безопасности, который содержит до¬
статочно деталей, для того чтобы можно было рассмотреть
предложения группы проектировщиков. На основании это¬
го документа органы государственной власти обсуждают и
комментируют предложенный план. Представляемый мате¬
риал обычно включает в себя следующие сведения:•	Строительные нормы и правила, применяемые при про¬
ектировании.•	Общие сведения о проекте, например, фамилия заказ¬
чика, юридический адрес проекта, высота и общая площадь
здания, количество этажей и их использование (например, по¬
мещения розничной торговли, уровень входа, этажи офисных
помещений, этажи с механическим оборудованием и т. д.).
Обычно также указывается информация о людях и органи¬
зациях, которые будут находиться в здании.•	Архитектор включает такие физические данные про¬
екта, как точки входа в здание, конфигурацию системы лиф¬
тов и средства эвакуации из здания, степень пожарной опас¬
ности стенок шахт и других мест в здании.50
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий•	Инженер-конструктор предоставляет краткое описание
корпуса и конструкции плит, включая средства противопо¬
жарной безопасности как для элементов стальных конструк¬
ций, так и для плит.•	Специалисты по механической и электрической системам,
системе пожарной безопасности дают подробную информацию
о системе обеспечения безопасности для людей и оборудования,
которую предполагается использовать в проекте. Стандартные
аспекты системы обеспечения безопасности рассматриваются
в главе 10. Предоставляемая информация должна включать в се¬
бя необходимые детали, касающиеся центрального командно¬
го пункта пожарной охраны, системы пожарной сигнализации,
коммуникационных систем, спринклерных систем и стацио¬
нарной трубопроводной противопожарной системы, системы
вызова лифтов, аварийной и резервной энергетической систе¬
мы, а также системы противодымной защиты.Вся проектная группа использует этот план противопо¬
жарной защиты и необходимые чертежи, прилагаемые для
пояснения и получения необходимых одобрений проекта
органами государственной власти.Подготавливается также обновленная финансовая сме¬
та, основанная на документации разработки проекта, кото¬
рая подтвердит или модифицирует прежние оценки стоимо¬
сти проекта. Финансовая и проектная документации вновь
передаются на ознакомление заказчику, который утвержда¬
ет или вносит изменения в проект.3.4.	Этап составления строительной документацииУтверждение документов разработки проекта со всеми изме¬
нениями заказчика дает возможность проектной группе завер¬
шить создание строительной документации. Она включает в се¬
бя полностью согласованные чертежи систем ОВК и полную
спецификацию, позволяющую, вместе с планами и специфика¬
циями, подготовленными проектировщиками других специаль¬
ностей, выставить проект на тендер и заключить договоры с
несколькими субподрядчиками. Для этого требуется, чтобы бы¬
ли спроектированы и согласованы с другими специалистами все
помещения для инженерного оборудования. Кроме того, должны
быть указаны все требования к шахтам, схемы стояков, системы
трубопроводов и воздуховодов. Разрабатывается очередность ра¬
бот, для чего предоставляются размер и производительность всех
элементов оборудования, нужного для проекта. Таким образом,
в документации должна содержаться вся информация, необхо¬
димая подрядчикам для реализации проекта.3.5.	Этап переговоровПосле выдачи документации подрядчикам архитектор и
разработчики помогают заказчику, при необходимости, про¬
водить переговоры. Они присутствуют на встречах с по¬51
Глава 3. Процесс проектированиядрядчиками и отвечают на вопросы, касающиеся деталей
проекта.От инженеров-проектировщиков может потребоваться
проанализировать детали предложений подрядчиков, в том
числе и по ценам. Этап переговоров завершается заключе¬
нием контракта на реализацию проекта.3.6. Этап строительстваЭтап строительства начинается с момента заключения
контракта на реализацию проекта и обычно заканчивается
выдачей заказчиком свидетельства о завершении работ или
подобного документа. Этот этап почти всегда в два раза длин¬
нее четырех предыдущих этапов, вместе взятых. На нем ин¬
женер-проектировщик должен выполнять несколько функ¬
ций, включающих просмотр рабочих чертежей и параметров
оборудования, поставляемого для проекта, утверждение уста¬
новочных чертежей подрядчика, ответы на вопросы подряд¬
чика, касающиеся деталей работы, осуществление авторско¬
го надзора и составление списка отклонений от заданных
параметров в работе, выполненной подрядчиком. Часто ин¬
женер утверждает счета, выставленные подрядчиком за про¬
деланную работу.По завершении проекта члены проектной группы, в том
числе проектировщик систем ОВК, помогают в определении
даты завершения работы подрядчика. Это очень важные да¬
ты, т. к. обычно они определяют время начала гарантийных
обязательств подрядчика и производителя оборудования.Во время этапа строительства инженер-проектировщик
систем ОВК выполняет множество работ для ускорения про¬
цесса строительства и для обеспечения того, чтобы цели про¬
екта были реализованы в построенном здании.52
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийКритерии проектирования и описание систем ОВК
для общественного многофункционального здания
со множеством арендаторов*1.	Общие положенияВсе установки должны соответствовать требованиям
государственных и местных нормативных документов.2.	Критерии проектирования2.1.	Температурные и влажностные условия1.	Параметры наружного воздуха:а)	температура в холодный период
-18 °С по сухому термометру;б)	температура в теплый период
35 °С по сухому термометру
24 °С по мокрому термометру.2.	Параметры внутреннего воздуха:а)	Отопление:-	офисные помещения 22 °С — макси¬
мальная температура по сухому термо¬
метру (влажность не нормируется);-	зоны хранения и установки инженер¬
ного оборудования 18 °С по сухому тер¬
мометру;-	машинные отделения лифтов 18 °С по
сухому термометру.б)	Вентиляция и кондиционирование
воздуха:-	офисные помещения 24 ±1 °С по су¬
хому термометру, относительная влаж¬
ность макс. 50 ±5 %;-	зоны хранения и установки инженерно¬
го оборудования — только вентиляция-	помещения с электрическим оборудо¬
ванием — вентиляция или кондицио¬
нирование воздуха при температуре от
30 °С по сухому термометру;-	машинные отделения лифтов конди¬
ционирование воздуха при температу¬
ре от 27 °С по сухому термометру.53Приложение к главе 3
Глава 3. Процесс проектирования2.2.	Внутренние тепловые нагрузки1.	Офисные помещения:-	освещение 16 Вт на 1 м2 рабочей площади;-	маломощное оборудование 27 Вт на 1 м2
рабочей площади;-	люди 1 чел/9,3 м2 рабочей площади.2.	Помещения розничной торговли:-	освещение и маломощное оборудование 180 Вт
на 1 м2 рабочей площади;-	люди 1 чел/4,6 м2 рабочей площади.3.	Вестибюли:-	освещение и маломощное оборудование 100 Вт
на 1 м2 рабочей площади;-	люди 1 чел/9,3 м2 рабочей площади.2.3.	Минимальное количество наружного воздуха1.	Офисные помещения — 34 м3/ч на человека.2.	Помещения розничной торговли — 34 м3/ч на
человека при условии заполнения помеще¬
ний людьми на 50 %.2.4.	Акустические критерии проектирования1.	Офисные помещенияУровень шума должен соответствовать Крите -
риям шума NC35*, за исключением зоны в
пределах 3 м от венткамеры на этаже, где уро¬
вень шума должен соответствовать критериям
шума NC40.2.	Помещения розничной торговли
Уровень шума должен соответствовать кри¬
териям шума NC35, в зависимости от архи¬
тектурных и инженерных параметров поме¬
щений конкретных арендаторов.3.	Специальное проектное решение
для дополнительного охлажденияНаряду с удовлетворением потребности в расходе холо¬
да для поддержания указанных выше параметров внутрен¬
него воздуха, а также для охлаждения стен здания, охлажда¬
ющая оборотная вода, подаваемая на каждый этаж, должна*	Noise criterion (NC) - американский критерий шума.54
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийобеспечивать дополнительное охлаждение из расчета 22 Вт
на 1 м2 рабочей площади у каждого арендатора. Арендато¬
ры, использующие это дополнительное охлаждение, должны
установить свои собственные установки кондиционирова¬
ния воздуха и вывести отводы оборотной воды от отключаю¬
щей арматуры, находящейся в венткамере.4.	Системы кондиционирования воздуха4.1.	Офисные этажиВ качестве систем кондиционирования воздуха должны
применяться системы с централизованной подачей и
переменным расходом воздуха. Воздух подается систе¬
мами кондиционирования с секциями прямого испа¬
рения с конденсаторными блоками, охлаждаемыми обо¬
ротной водой и расположенными на каждом этаже в
венткамере. Каждая установка среднего давления соби¬
рается на заводе, обеспечивает переменный расход воз¬
духа, использует рециркуляционный воздух и комплек¬
туется вентиляторами приточного или смешанного типа
с переменным числом оборотов. Установка включает в
себя фильтры предварительной и тонкой очистки, про¬
тивопожарные клапаны на приточном и рециркуля*
ционном воздуховодах, автоматические жалюзийные
заслонки, секцию охлаждения прямого испарения с воз¬
духоохлаждаемым конденсаторным блоком, с утилиза¬
тором, с подводом оборотной воды. Установка имеет
звукопоглощающее покрытие, теплоизоляцию, элек¬
тродвигатели и привод с переменной скоростью и фильт¬
ром радиопомех, фильтр шума электродвигателя, ста¬
билизатор переменного напряжения для подавления
гармоник, производимых приводной системой пере¬
менной скорости, блок управления электродвигателем,
систему воздуховодов, детекторы дыма. Каждая систе¬
ма работает с использованием цикла утилизатора на сто¬
роне воды, благодаря чему обеспечивается непосред¬
ственное охлаждение в зимний период работы системы.
Вентиляторные системы могут регулировать расход воз¬
духа от 100 до 20 % расчетного расхода при помощи при¬
водов от электродвигателей с переменным числом обо¬
ротов. Каждая локальная венткамера имеет следующую
конфигурацию:а) Наружный воздух подается на каждый этаж по
вертикальному воздуховоду, проходящему че¬
рез локальную венткамеру, расположенную на
каждом этаже. Это помещение используется как
смесительная воздушная камера. Система име¬
ет регулятор постоянного расхода для подачи в
каждую смесительную секцию минимального
количества наружного воздуха. В каждой вент¬
камере для подачи максимального количества
наружного воздуха имеется также клапан с ав-55
Глава 3. Процесс проектированиятематической жалюзийной заслонкой, которая
обеспечивает подачу на определенные этажи
только наружного воздуха при начальной про¬
дувке для удаления летучих органических ком¬
понентов, выделяющихся после завершения
установки первоначального оснащения, а так¬
же при последующем дооснащении. Этот кла¬
пан применяется также для обычной, периоди¬
чески проводимой продувки на этажах для
удаления находящихся внутри здания загряз¬
няющих веществ и как вспомогательное сред¬
ство дымоудаления и/или подпора во время или
после пожара. Эта система может обеспечить
наружным воздухом как минимум три этажа.б)	Вертикальные вытяжные дымоходы, находя¬
щиеся в ядре здания, обеспечивают отвод ды¬
ма с каждого этажа. Эти дымоходы имеют раз¬
меры, позволяющие производить удаление
одновременно как минимум с трех этажей с ми¬
нимальным шестикратным воздухообменом в
час всего объема воздуха на этаже, включая и
объем камеры рециркуляционного воздуха.в)	Все подключения к вертикальным воздухо¬
водам оснащаются противопожарными и ды¬
мовыми клапанами, которые могут работать
в качестве автоматической жалюзийной за¬
слонки. Эти клапаны и заслонки должны быть
представлены в списке продукции, поддер¬
живаемой Американской лабораторией по
технике безопасности. Они должны удовле¬
творять требованиям UL555S этой лаборато¬
рии и относиться к типу устройств с малой
утечкой (класс II).г)	Каждая установка кондиционирования воздуха
должна обеспечивать минимальное статическое
давление 625 Па. Минимальное статическое
давление на стенке ядра, отходящей от вентка-
меры, должно быть не менее 375 Па.д)	Каждая установка оснащается предваритель¬
ным фильтром класса I с эффективностью
фильтрации 20 % (для частиц размером 1 мк)
и карманным жестким фильтром тонкой
очистки с эффективностью фильтрации 95 %
(для частиц размером 1 мк), охлаждающим
змеевиком непосредственного испарения и
высокоэффективными электродвигателями
с переменным числом оборотов.е)	Наряду с фильтрами для удаления твердых
частиц каждая установка снабжается смен¬
ными адсорбционными фильтрами с активи¬
рованным углем для уменьшения концентра¬
ции газообразных химических загрязняющих
веществ.56
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийж)	Установки имеют звукопоглощающие стен¬
ки, и их акустические характеристики вме¬
сте с конструкцией стен и входных дверей
венткамеры должны обеспечивать непосред¬
ственно рядом с венткамерой уровень шума,
не превышающий показатель NC40.з)	Все заслонки и клапаны имеют автоматиче¬
ские приводы. Управление установкой осу¬
ществляется при помощи скомпонованных и
установленных на заводе панелей прямого
цифрового управления, которые, в свою оче¬
редь, соединены при помощи сети с централь¬
ной системой прямого цифрового автомати¬
зированного управления и температурного
контроля в здании. Все системы подачи све¬
жего воздуха и венткамеры на каждом этаже
снабжены детекторами дыма, как это требу¬
ется строительными нормами и правилами.и)	Количество подаваемого воздуха определя¬
ется перепадом температур в 10 °С между вну¬
тренним и приточным воздухом.4.2.	Установки кондиционирования воздуха централь¬
ной станции1.	Системы подачи наружного воздуха (100 % на¬
ружный воздух) размещены в основных залах
механического оборудования. Эти системы по¬
дают наружный воздух на каждый офисный этаж
по вертикальному воздуховоду, расположенно¬
му в локальной венткамере. Системы с перемен¬
ным расходом воздуха оснащены предваритель¬
ными фильтрами класса I с эффективностью
фильтрации 20 % (для частиц размером 1 мк) и
карманным 300 мм жестким фильтром тонкой
очистки с эффективностью фильтрации 95 %
(для частиц размером 1 мк). Кроме этого, систе¬
мы снабжены змеевиками с горячей водой для
нагрева наружного воздуха и для отопления зда¬
ния и высокоэффективными электродвигателя¬
ми с переменной частотой вращения.2.	Установленные центральные вентиляторы
дымоудаления подключаются к вытяжным
дымоходам (описанным выше), обслуживаю¬
щим офисные этажи. Центральные вентиля¬
торы дымоудаления установлены также на пер¬
вом этаже и в подвале.3.	В вестибюле первого этажа имеется система
кондиционирования непосредственного ис¬
парения с централизованной подачей воздуха
и постоянным расходом. Эта система может
подавать в вестибюль только наружный воз-57
Глава 3. Процесс проектированиядух. Она оснащается специальным вентиля¬
тором рециркуляционного воздуха и дымо¬
удаления.5.	Системы отопленияЗдание отапливается нагревательными элементами из ре¬
бристых труб в изолированном кожухе, расположенными у
наружной стены на каждом офисном этаже. Система запи¬
сывается приточным и возвратным контурами, обслуживаю¬
щими стояки с водяными трубами, расположенные по пе¬
риметру колонн, и снабжается трубами в обратной возвратной
компоновке.6.	Градирня6.1.	Градирня расположена на крыше и состоит из мно¬
жества секций, размер которых должен соответ¬
ствовать требуемой мощности охлаждения агрега-
тированного оборудования непосредственного
испарения и норме, эквивалентной 22 Вт на 1 м2
полезной площади для дополнительных нагрузок
на офисных этажах.6.2.	Система оборотной воды градирни снабжается бай¬
пасной системой фильтрации с песчаным фильтру¬
ющим слоем.6.3.	В градирне применяются агрегатированные сек¬
ции с искусственным побуждением и поперечным
потоком. В них используются электродвигатели с
переменной частотой вращения. Секции градирни
содержат резервуары из нержавеющей стали и от¬
стойники с рамами, оцинкованными методом го¬
рячего погружения в расплав, и негорючим напол¬
нителем. Все секции градирни подготовлены для
работы в зимних условиях.6.4.	Резервная мощность для дополнительного охлаж¬
дения должна распределяться при помощи вторич¬
ных вертикальных каналов для оборотной воды,
выходящих из градирни, расположенной в поме¬
щении механического оборудования в надстрой¬
ке на крыше, и протянутых вниз в венткамеры на
каждом этаже. Каждая венткамера на этаже снаб¬
жена выводами с клапанами для последующих от¬
водов.6.5.	Вода из конденсаторов распределяется по этажам
при помощи центральных первичных и вторичных
насосов оборотной воды и рамных теплообменни¬58
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийков, расположенных в помещении механического
оборудования в надстройке на крыше. Применяют¬
ся центробежные насосы с двухсторонним всасы¬
ванием, с размерами, обеспечивающими полную
номинальную производительность градирен, кото¬
рые эти насосы обслуживают.6.6.	Для обработки оборотной воды и воды для градир¬
ни в здании должна устанавливаться полностью
автоматизированная система водоподготовки, ос¬
нащенная автоматизированными питающими
насосами, используемыми для введения в воду
антикоррозийных ингибиторов, диспергаторов,
биоцида и т. д.7.	Системы снабжения горючим7.1.	Аварийная генераторная установкаДля аварийной генераторной установки здания уста¬
навливается вторая система снабжения горючим.
Вместимость хранилища для горючего должна быть
достаточной для работы с полной нагрузкой аварий¬
ного генератора системы безопасности в течение24	часов.8.	Система безопасности и система противодымной защиты8.1.	Для противодымной защиты при помощи подпо¬
ра воздуха в помещениях и устройства вытяжки
должны применяться специальные вентиляторы
дымоудаления и вертикальные вытяжные дымо¬
ходы (оснащенные противопожарными/дымо¬
выми клапанами в отводах на каждом этаже).
Контроль дымоудаления осуществляется с пере¬
ключательной панели дымовых заслонок и венти¬
ляторов, находящейся в пульте управления пожар¬
ной охраны.8.2.	Системы подачи наружного воздуха должны обес¬
печивать 100 % производительность для подпора
воздуха на этаже. Управление этими системами осу¬
ществляется с пульта управления пожарной охра¬
ны таким же образом, как и вентиляторами дымоу¬
даления.8.3.	Система подпора воздуха на лестницах1.	Для противодействия инфильтрации дыма
предусматриваются две внутренние лестнич¬
ные башни. Каждая из башен будет снабже¬
на специальной системой подпора воздуха,
подавая воздух непосредственно снаружи.
Воздух будет распределяться по вертикали от
каждой системы вентиляторов к точкам на¬59
Глава 3. Процесс проектированиягнетания на лестницах, расположенных поч¬
ти на каждом этаже.Каналы сброса давления, имеющие в сво¬
ем составе регулируемые барометрические
клапаны обратной тяги и противопожарные
клапаны, будут установлены почти на каж¬
дом втором этаже между лестничной баш¬
ней и смежным помещением на этаже. Все
системы вентиляторов должны контроли¬
роваться с пульта управления пожарной
охраны.2.	Объем подаваемого в каждую лестничную
башню воздуха должен быть таким, чтобы при
всех закрытых дверях создавалось давление25	Па, а при трех открытых дверях должно
формироваться давление 12,5 Па.9.	Залы лифтового оборудования9.1.	В помещения лифтового оборудования подается
кондиционированный воздух при помощи агрега-
тированных установок, охлаждаемых оборотной
водой.9.2.	Все шахты лифта должны снабжаться специаль¬
ными отверстиями, выводящими дым из шахты
непосредственно в атмосферу. Эти отверстия для
дыма снабжаются противопожарными/дымовыми
клапанами, активируемыми детекторами дыма,
расположенными в верхней части соответствую¬
щей шахты. Каждый вертикальный канал для вы¬
пуска дыма на всем протяжении от шахты до ре¬
шетки выпускного отверстия изолируется кожухом,
выдерживающим двухчасовой пожар.10.	Прочие системы10.1.	Специальные системы вентиляции должны устана¬
вливаться на погрузочно-разгрузочной площадке, в
системе вентиляции аварийного генератора, в туа¬
летах, в помещениях подачи воды для хозяйствен¬
ных нужд и в помещениях для пожарных насосов, в
стойках электросети, центральных помещениях с
механическим оборудованием и т. д. Помещения с
электрической распределительной аппаратурой снаб¬
жаются установками кондиционирования воздуха.10.2.	Для удаления продуктов сгорания от аварийных ге¬
нераторов предусматривается устройство воздухо¬
водов с теплоизоляцией и глушителями.60
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий10.3.	Должны устанавливаться отопительные агрегаты,
предназначенные для отопления входа в здание,
погрузочно-разгрузочных площадок, помещений
с механическим оборудованием и прочих функ¬
циональных зон в здании.10.4.	Вытяжка из туалетов ядра, расположенных на каж¬
дом этаже, должна производиться с расходом 10 л/с
на 1 м2 при помощи вертикальных каналов, про¬
ложенных в ядре здания. Расход приточного воз¬
духа определяется величиной 5 л/с на 1 м2.10.5.	Все базовые вращающиеся или вибрирующие ма¬
шины, оборудование или трубы оснащаются над¬
лежащими компонентами виброизоляции, вклю¬
чая бетонные массивные основания и стальные
пружинные виброизоляторы, позволяющие сни¬
зить уровень шума в соседних зонах с людьми в со¬
ответствии с указанными ранее критериями.10.6.	Все системы должны быть сейсмически устойчи¬
выми в соответствии с требованиями местных стро¬
ительных норм и правил.10.7.	Должны проводиться испытания и регулирование
всех систем гидроники, паровых и воздушных систем.10.8.	Должна предусматриваться химическая обработ¬
ка и начальная водообработка всех водяных и па¬
ровых систем.10.9.	Предусматривается наличие системы идентифи¬
кации трубопроводного оборудования и клапанов.10.10.	Обслуживающий персонал должен снабжаться
инструкциями, касающимися эксплуатации и тех¬
нического обслуживания всех систем ОВК.10.11.	Должны проводиться заводские испытания и ис¬
пытания на месте эксплуатации всех наиболее важ¬
ных компонентов системы ОВК (например, чилле-
ров, агрегатов кондиционирования воздуха и т. п.).10.12.	Все системы снабжаются термометрами, мано¬
метрами и т. д.11.	Система температурного контроля и автоматизации
обслуживания зданияДолжна применяться микропроцессорная система упра¬
вления потреблением энергии с распределенной прямой
цифровой обработкой данных. В ней предусматривается61
Глава 3. Процесс проектированияиспользование устройств прямого цифрового управления
для всех центральных элементов механического оборудова¬
ния. В качестве устройства локального зонального контро¬
ля (блок переменного расхода воздуха) применяется устрой¬
ство с прямым цифровым управлением с электрическими
исполнительными механизмами. Выход на конечные устрой¬
ства (клапаны, заслонки и т. д.), обслуживающие централь¬
ное механическое оборудование, осуществляется при помо¬
щи пневматических средств. Это должна быть совершенно
автономная система. Все локальные, находящиеся на соот¬
ветствующих этажах системы и основные установки конди¬
ционирования воздуха, каждая водяная система снабжают¬
ся отдельным блоком прямого цифрового управления.
Система автоматизации дает возможность отслеживать, ре¬
гулировать и оптимизировать работу всех систем ОВК в зда¬
нии и предоставляет необходимые интерфейсы для надле¬
жащей работы систем безопасности здания. Система должна
также включать средства защиты от замерзания, для чего она
должна автоматически запускать циркуляцию охлажденной
воды, когда температура наружного воздуха опускается
ниже определенного уровня.62
Глава 4.
СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
ВОЗДУХАЗа последние десятилетия системы, применяющиеся в высот¬
ных общественных многофункциональных зданиях, значительно
модифицировались в связи с изменением целей застройщиков,
возросшими потребностями потенциальных пользователей, а так¬
же актуальностью вопросов доступности и стоимости энергии и
вытекающей из этого величины расходов, необходимых для обслу¬
живания здания. С недавних пор озабоченность состоянием окру¬
жающей среды, в том числе качеством внутреннего воздуха, и ра¬
стущая потребность создавать более безопасные здания оказали
влияние на подход к системе кондиционирования воздуха. Соот¬
ветственно, для создания систем, способных решать эти основ¬
ные проблемы, были видоизменены некоторые конструктивные
характеристики имеющегося на рынке оборудования и способов
его компоновки. Конечно, данный эволюционный процесс бу¬
дет продолжаться и в будущем, но общие системные категории,
имеющиеся в настоящее время и рассматриваемые в этой главе,
без сомнения, будут широко применяться в высотных обществен¬
ных многофункциональных зданиях. Изменяться будут, скорее
всего, лишь технические детали конструкции системы.Руководство ASHRAE — Системы и оборудование ОВК
(ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment) дает возмож¬
ность произвести количественную оценку альтернативных
систем, из которых осуществляется выбор. Руководство
ASHRAE — Основные положения (ASHRAE Handbook —
Fundamentals) предлагает средства оценки годовых затрат на энер-
гию, а в руководстве ASHRAE — Приложения (ASHRAE
Handbook — Applications) рассматриваются вопросы техническо¬
го обслуживания и затрат на протяжении всего срока службы обо¬
рудования, которые могут помочь при опенке и выборе альтер¬
нативных систем.В этой главе рассматриваются общие вопросы систем кон¬
диционирования воздуха, в настоящее время применяющих¬
ся в высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях. Соответствующие детали установки таких систем
приводятся в последующих главах книги.4.1.	Выбор системы кондиционирования воздуха 	В полностью готовом проекте высотного общественного
многофункционального здания, включающем стоимость63
Глава 4. Системы кондиционирования воздухаофисных помещений, затраты на инженерные системы (си¬
стемы ОВК, электрические системы, водопроводную и ка¬
нализационную сети, системы противопожарной защиты)
могут доходить до 35 %, а обычно они составляют 25 % об¬
щих затрат на возведение здания (не считая стоимости
земли). В зависимости от размера здания, выбранной системы
и монтажа инженерное оборудование и соответствующие
шахты могут занимать от 7 до 10 % общей площади здания.
Более того, на архитектурное решение внешнего вида зда¬
ния и его ядра во многом влияет выбор системы. В приня¬
тии этого решения должны участвовать все члены проект¬
ной группы: заказчик, архитектор, инженеры-проектировщики,
подрядчик.Существует ряд альтернативных средств обеспечения кон¬
диционирования воздуха в современном высотном обще¬
ственном многофункциональном здании. Это относится как
к выбранной системе и деталям оборудования, так и к рас¬
положению устанавливаемого оборудования, необходимого
для создания операционного базиса выбранной системы.
Определение подходящей системы ОВК и соответствующе¬
го оборудования должно зависеть, прежде всего, от следую¬
щих характеристик:•	объем капитальных затрат;•	начальные и последующие требования по занятости
помещений;•	архитектурные и конструктивные ограничения и цели;•	приемлемый уровень шума в помещениях с людьми;•	требования по сейсмической устойчивости (при необхо¬
димости);•	потребление энергии и источник энергии;•	годовые эксплуатационные расходы и затраты на тех¬
ническое обслуживание;•	противопожарная и противодымная защита.Данный список также можно отнести и к системам ОВКмалоэтажных зданий. Однако не все альтернативные систе¬
мы подходят для высотных зданий.4.2.	Альтернативные системы
кондиционирования воздухаВ высотных многофункциональных общественных зда¬
ниях может применяться большое число альтернативных си¬
стем. Точные конфигурации систем определяются опытом
и воображением инженера-проектировщика; системы, ис¬
пользуемые наиболее часто, являются вариантами базовых
систем с централизованной подачей воздуха и воздушно¬
водяных систем.Системы с использованием хладагента, такие как внутри-
стенные блоки, находят применение при совместной рабо¬
те с системами централизованной подачи воздуха, подаю¬
щими кондиционированный вентиляционный воздух из
внутренней зоны; но такое комбинированное решение огра-64
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийничено реконструируемыми старыми зданиями, в момент
постройки которых не предусматривалась установка систем
кондиционирования воздуха, а также небольшими мало¬
этажными проектами. В высотных общественных много¬
функциональных зданиях подобные системы используются
нечасто ввиду присущих им недостатков, а именно:•	высокого потребления энергии;•	необходимости регулярной смены фильтров на каждом
блоке и периодической чистки охлаждающих и конденса¬
ционных змеевиков для поддержания производительности
системы на должном уровне;•	сравнительно небольшого срока службы оборудования;•	невозможности борьбы с образованием тяги и потоком
наружного воздуха через блок;•	уровня шума, превышающего значение, приемлемое
для офисного помещения;•	невозможности должного соблюдения требований по
охране окружающей среды из-за недостаточного уровня
фильтрации, плохого регулирования вентиляционного воз¬
духа, недопустимых колебаний температуры воздуха в по¬
мещениях из-за того, что компрессор работает не постоян¬
но, а включается и выключается по мере необходимости.В высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях, строящихся в США, ограничено применяются также
панельные системы охлаждения, в том числе системы с ох¬
лаждаемыми потолками и балками. Такие системы исполь¬
зуются в Европе при реконструкции зданий, в момент по¬
стройки которых не предусматривалась установка систем
кондиционирования воздуха, т. к. установка панельных си¬
стем охлаждения не влияет на высоту потолка в существую¬
щем здании.4.2.1.	Системы кондиционирования с переменным расходом
воздуха (VAV) с централизованной подачей воздухаНаиболее частым решением является использование раз¬
личных конфигураций систем VAV с централизованной по¬
дачей воздуха. Кондиционированный воздух для системы
VAV подается из центральной или локальных венткамер, на¬
ходящихся на соответствующих этажах. Подобные альтер¬
нативные средства обеспечения кондиционированным воз¬
духом обсуждаются в главе 5. В этой главе рассматривается
функционирование системы, конфигурации применяемых
систем и возможные варианты конструкции системы.Регулирование температуры в системе VAV производится
путем непосредственного изменения количества холодного
приточного воздуха в зависимости от холодильной нагрузки.
Применявшиеся ранее в высотных общественных много¬
функциональных зданиях системы кондиционирования с
централизованной подачей воздуха работали с постоянным
расходом воздуха и изменяемой температурой приточного
воздуха при помощи его нагрева или, в случае двухканаль¬
ных систем, смешивания подогретого и охлажденного воз¬
духа. Однако в настоящее время, из-за присущего таким65
Глава 4. Системы кондиционирования воздухасистемам повышенного потребления энергии, они приме¬
няются редко.Широко применяются конечные устройства VAV различ¬
ных конфигураций, позволяющие поддерживать температу¬
ру воздуха в помещении за счет изменения количества по-
даваемого холодного воздуха. Для большинства проектов
рекомендуются независимые от давления конечные блоки.
Конечные устройства, используемые в системах VAV, варьи¬
руются в зависимости от деталей конструкции и от характе¬
ра помещений, в которые подается кондиционированный
воздух.В помещениях с круглогодичной (независимо от темпе¬
ратуры наружного воздуха) холодильной нагрузкой могут
использоваться устройства переменного расхода воздуха сле¬
дующих трех типов:•	Ограничительное устройство, которое уменьшает объем
приточного воздуха при сокращении расхода холода. Этот
тип конечных устройств широко используется в коммерче¬
ских проектах. Преимуществом является его небольшой вер¬
тикальный размер, что весьма ценно для офисных зданий.
Недостаток заключается в том, что при небольшом расходе
холода поток воздуха может быть уменьшен до такой степе¬
ни, что в помещении установится недостаточный воздухо¬
обмен. Такая ситуация может быть исключена при помощи
задания минимального значения, ниже которого конечное
устройство не может снижать расход воздуха. В этом случае
при небольших нагрузках будет невозможно поддерживать
термостатические условия в помещении.•	Воздухораспределительное устройство, комбинирую¬
щее систему VAVh нагреватели воздуха по последовательной
схеме. Это устройство поддерживает постоянный расход при¬
точного воздуха посредством смешивания необходимого ко¬
личества холодного наружного воздуха с рециркуляционным
воздухом. Устройство VAV содержит небольшой, все время
работающий вентилятор, подающий в помещение воздух с
постоянным расходом. В результате этого потребление энер¬
гии вентилятором приточного кондиционированного возду¬
ха может быть уменьшено, т. к. потери в устройстве перемен¬
ного расхода воздуха компенсируются вентилятором,
встроенным в агрегат. Но поскольку этот вентилятор имеет
очень низкий показатель эффективности, общее потребле¬
ние энергии всей системой обычно немного больше, чем для
ограничительного устройства. Однако увеличение потребле¬
ния энергии столь незначительно, что оно редко принима¬
ется во внимание в конечном устройстве, выбираемом для
определенного проекта. Основным преимуществом устрой¬
ства с вентилятором является то, что подаваемый им поток
воздуха постоянен при всех условиях нагрузки, а также то,
что постоянный расход воздуха обеспечивает хорошее ра¬
спределение воздуха при любых нагрузках. Это имеет особое
значение в условиях, если холодный воздух используется для
уменьшения количества распределяемого воздуха и энергии,
необходимой для распределения воздуха в системе.66
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий•	Всасывающее устройство, использующее меньшее ко¬
личество приточного воздуха и всасывающее комнатный воз¬
дух, смешивая его с приточным, благодаря чему поддержи¬
вается постоянный расход приточного воздуха в помещении.
Для таких устройств требуется более высокое статическое
давление на входе, чтобы обеспечить скорость, необходи¬
мую для всасывания с сопутствующим увеличением энер¬
гии, потребляемой приточным вентилятором. Более того,
с устройствами этого типа связаны определенные операци¬
онные проблемы, ограничивающие их широкое использо¬
вание в больших проектах. Несмотря на то что они имеют
свою область применения в коммерческих проектах, этот
тип конечных устройств не часто выбирается инженерами-
проектировщиками.Во внешней зоне могут использоваться устройства VAV
любого из трех указанных типов, но в регионах, где необхо¬
дим подогрев подаваемого воздуха, в системе должны быть
предусмотрены дополнительные средства подогрева. Подо¬
грев воздуха можно осуществлять вне конечных устройств
VAV, используя одну из следующих двух возможностей. Во-
первых, может быть установлен плинтусный нагреватель с
горячей водой. Расход горячей воды регулируется в конвек¬
торе с помощью термореле, но чаще температура воды зада¬
ется обратно пропорционально температуре наружного воз¬
духа, чтобы при снижении температуры наружного воздуха
увеличивалось количество подаваемого тепла. Такая компо¬
новка устраняет необходимость регулирующего клапана в
плинтусных нагревателях с горячей водой. Во-вторых, мо¬
гут применяться электрические плинтусные нагреватели в
наружных стенах с отдельным регулированием конечных
устройств переменного расхода воздуха с помощью термо¬
реле.В подходе, в котором не используются плинтусные на¬
греватели, в конечное устройство VAV — ограничительное
или с вентилятором — встраивается змеевик с горячей водой
или электрическая спираль, которые включаются, если тем¬
пература в помещении продолжает падать после снижения
расхода приточного воздуха до заданного заранее минималь¬
ного значения.4.2.1.1.	Системы VAV с низкой температурой воздухаУказанные варианты систем могут проектироваться та¬
ким образом, чтобы в них использовалась обычная разность
температуры приточного и внутреннего воздуха. Эта раз¬
ность может лежать в диапазоне от 8,8 до 10 °С. Во множе¬
стве построенных ранее зданий используется холодный при¬
точный воздух с температурой от 8,9 до 10 °С. Благодаря
этому разность температуры возрастает приблизительно до
16 °С.Такой низкой температуры воздуха можно достичь, ис¬
пользуя холодильные машины, вырабатывающие охлажден¬
ную воду с температурой 4,4 °С. Вода такой температуры мо¬
жет также поступать из хранилища льда, если оно используется67
Глава 4. Системы кондиционирования воздухав качестве средства снижения потребления электроэнергии.
Однако использование холодного воздуха само по себе еще
не является аргументом в пользу применения хранилища
льда. Холодный воздух может быть получен также при ис¬
пользовании холодильного оборудования, вырабатывающе¬
го холодную воду для охлаждения воздуха. При работе чил-
лера, вырабатывающего воду с температурой 4,4 °С,
эксплуатационные расходы холодильной установки возра¬
стают, и для того чтобы использовать цикл экономайзера,
чиллеру надо работать дольше. Кроме того, может быть
невозможным использование абсорбционных холодильных
машин, т. к. обычно они не могут вырабатывать охлажден¬
ную воду с температурой 4,4 °С.Более важен тот факт, что при использовании приточно¬
го воздуха с низкой температурой наблюдается значитель¬
ное сокращение объема воздуха, подаваемого в здание.
Такое сокращение объема распределяемого воздуха и умень¬
шение мощности вентиляторов позволяет достичь эконо¬
мии энергии, компенсирующей дополнительное потребле¬
ние энергии чиллером. Применение холодного воздуха
диктует использование конечных устройств с вентилятора¬
ми и VAV, устраняющих проблему пониженного расхода воз¬
духа при нагрузках ниже расчетных, особенно во внутрен¬
них зонах проекта.4.2.2.	Воздушно-водяные системыИсторически воздушно-водяные системы включают в се¬
бя системы всасывания, но в современных системах обычно
используются вентиляторные конвекторы. При таком реше¬
нии вентиляторные конвекторы располагаются по периме¬
тру здания, внутреннее пространство обычно обслуживают
системы с переменным расходом и централизованной пода¬
чей воздуха, а во внешнее пространство подается воздух с
постоянным расходом. Вентиляторные конвекторы в высот¬
ных зданиях, в которых в зимнее время необходимо отопле¬
ние, обычно проектируются с четырехтрубной вторичной
водяной системой. Воздух из канальной системы, по кото¬
рой производится снабжение внутренних помещений, мо¬
жет также подаваться во внешнее пространство, обеспечи¬
вая таким образом необходимую вентиляцию наружным
воздухом, но конечными устройствами для внешней зоны
обычно являются камеры с постоянным расходом для обес¬
печения перемещения воздуха и постоянной подачи венти¬
ляционного воздуха в это пространство.Преимуществом воздушно-водяной системы является
снижение необходимой мощности систем подачи приточ¬
ного и рециркуляционного воздуха и уменьшение размеров
распределительных воздуховодов по отношению к размерам
воздуховодов, которые были бы необходимы при использо¬
вании системы кондиционирования с централизованной по¬
дачей воздуха (в том числе и в рамках решения с холодным
воздухом и централизованной подачей воздуха). Этому со¬
путствует также сокращение пространства, необходимого68
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийдля установки систем подачи кондиционированного воздуха
в зале для механического оборудования и для распредели¬
тельных воздуховодов, располагающихся в полости между
потолком и стальными конструкциями и перекрытиями сле¬
дующего выше этажа. При этом в полости уже размещают¬
ся элементы осветительного оборудования. Но в воздушно¬
водяной системе необходимо дополнительное пространство
для теплообменников и насосов, обеспечивающих горячей
и холодной вторичной водой вентиляторные конвекторы.
Как уже указывалось в главе 1, уменьшение расстояния меж¬
ду потолком и фальшпотолком приводит к уменьшению сто¬
имости здания за счет сокращения площади внешних стен
и уменьшения размеров других вертикальных элементов
здания.4.2.3.	Системы кондиционирования воздуха,
расположенные под поломВ последнее время все чаще применяются системы кон¬
диционирования воздуха, использующие для прокладки ка¬
налов распределения воздуха или для размещения конечных
воздухораспределительных устройств пространство под
фальшполом, в отличие от традиционных систем, конечные
устройства которых располагаются над потолком. Следует
отметить, что при грамотном проектировании обе системы
обеспечивают комфортные условия для людей, находящих¬
ся в помещении. Обычно системы кондиционирования воз¬
духа, расположенные под полом, характеризуются большими
первоначальными затратами по сравнению с традици¬
онными системами. Величина дополнительных затрат на
устройство фальшпола зависит от конкретных деталей и па¬
раметров проекта. Однако расходы могут быть существенно
снижены, если фальшполы будут использоваться также для
прокладки силовых кабелей и проводов телекоммуникацион¬
ного оборудования. При отсутствии такого решения высо¬
кая стоимость пола и возможное увеличение высоты этажа,
которое повлечет дополнительные затраты, связанные с
увеличенными площадью внешних стен, размером шахт,
труб и лестниц, может настолько повысить общую стои¬
мость здания, что использование данной системы будет
неоправданным.Система кондиционирования воздуха, расположенная
под полом, имеет множество вариантов. Они используют
принципы вытесняющей вентиляции. Соответствующие про¬
екты реализуются на основе систем кондиционирования с
централизованной подачей воздуха, в которых воздух ра¬
спределяется под полом, а именно в полости между плитой
перекрытия и фальшполом, служащей также в качестве ра¬
спределительной камеры подаваемого воздуха. Кондицио¬
нированный воздух, образующийся при смешивании холод¬
ного приточного и теплого рециркуляционного воздуха,
поставляется при относительно высокой температуре (от 16
до 18 °С). Затем он выходит с небольшой скоростью через
выпускные отверстия в полу и под действием гравитацион-69
Глава 4. Системы кондиционирования воздуханой силы поднимается вверх к потолку, ассимилируя быто¬
вые теплопоступления людей и офисного оборудования. По¬
толок и пространство над ним действует как распредели¬
тельная камера рециркуляционного воздуха, в которой
распределяемый воздух собирается и возвращается в систе¬
му подачи кондиционированного воздуха, в качестве кото¬
рой могут выступать центральная система кондициониро¬
вания воздуха или локальная система для каждого этажа.
Благодаря отсутствию приточных воздуховодов высота про¬
странства над потолком может быть меньше, чем высота,
необходимая для системы с верхней разводкой каналов рас¬
пределения.В качестве варианта применяемой на практике системы
кондиционирования воздуха, расположенной под полом,
можно упомянуть систему, использующую конечные устрой¬
ства системы централизованной подачи воздуха, такие как
вентиляторные конвекторы, установленные под полом во
внешней зоне. Применение конечного устройства, регули¬
руемого с помощью термореле, позволяет изменять выход¬
ную мощность конвектора во внешней зоне при значитель¬
ных изменениях нагрузки. Благодаря этому, а также из-за
присущей этому типу устройств большей производительно¬
сти по сравнению с конечными устройствами систем с цен¬
трализованной подачей воздуха, использование вентилятор¬
ного конвектора может обеспечить экономически более
выгодное решение для высотных общественных многофунк¬
циональных зданий. Особенно это относится к зданиям,
имеющим большую площадь остекления наружных стен.
Проект с использованием вентиляторных конвекторов ана¬
логичен проектам с конечными устройствами с централизо¬
ванной подачей воздуха в том плане, что воздух распределя¬
ется через напольные решетки, а потолок в этом случае
действует в качестве распределительной камеры рециркуля¬
ционного воздуха.Как указывалось в главе 1, в европейских проектах для про¬
кладки силовых кабелей и проводов информационно-техно¬
логического оборудования всегда используются фальшполы,
вследствие этого широкое распространение в Европе получи¬
ли системы распределения воздуха с использованием простран¬
ства под полом. В США такой подход используется довольно
ограничено. Вероятно, это связано с нечастым использовани¬
ем в США фальшполов и с требованиями Национальных элек¬
тротехнических норм и правил США, согласно которым все
кабели, прокладываемые в воздухораспределительной камере,
должны заключаться в трубы или соответствовать номиналь¬
ным параметрам камеры. Если фальшпол используется толь¬
ко для прокладки кабелей, то необходимость в трубах и в со¬
ответствии номинальным параметрам отпадает. Однако если
фальшпол используется также и для свободного распределе¬
ния приточного воздуха, указанное требование становится обя¬
зательным. Это может значительно увеличить стоимость про¬
кладки кабелей, поэтому при принятии окончательного
решения данный фактор должен учитываться.70
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийОжидается, что, возможно, в будущем системы распре¬
деления с конечными устройствами с переменным расходом
воздуха или с вентиляторными конвекторами, расположен¬
ные под полом, найдут более широкое применение из-за по¬
тенциальных преимуществ этих систем, связанных с мень¬
шими издержками при реконфигурации пространства, т. к.
все, что необходимо сделать в этом случае, — это изменить
положение напольных диффузоров в соответствии с новы¬
ми потребностями. Это аналогично смене расположения
электрических розеток при изменившейся схеме нахожде¬
ния людей в помещении. При небольших затратах возмож¬
ность быстрых и гибких модификаций внутреннего про¬
странства, связанная с применением систем распределения
воздуха, расположенных под полом, заслуживает серьезно¬
го рассмотрения заказчиком и членами проектной группы.4.3.	Выводы по системам подачи
кондиционированного воздухаПрименяющиеся в высотных общественных многофунк¬
циональных зданиях установки кондиционирования возду¬
ха подразделяются на две большие категории, отличающие¬
ся типом системы распределительных воздуховодов. Первая
категория включает в себя центральные системы подачи кон¬
диционированного воздуха, располагающиеся в залах для
механического оборудования внутри здания и обслуживаю¬
щие все этажи сверху и снизу этих залов. Ко второй катего¬
рии относятся локальные системы кондиционирования, об¬
служивающие обычно только этаж, на котором расположено
соответствующее оборудование. Эти системы, в свою оче¬
редь, могут иметь две альтернативные конфигурации. В пер¬
вой используются установки кондиционирования воздуха,
содержащие змеевики с охлажденной водой. Во второй — ав¬
тономные агрегаты кондиционирования непосредственно¬
го испарения. Оба подхода рассматриваются в следующей
главе.Комбинация системных компонентов и конечной кон¬
фигурации системы для определенного здания ограничена
только воображением проектировщика. Как отмечалось ра¬
нее, выбор одного из вариантов зависит от задач, поставлен¬
ных заказчиком, архитектором, техническим консультан¬
том, поэтому он должен производиться очень тщательно при
участии всех членов проектной группы еще до принятия
окончательного проектного решения.71
Глава 5.ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ЗАЛ С МЕХАНИЧЕСКИМ
ОБОРУДОВАНИЕМ И ЛОКАЛЬНЫЕ
ВЕНТКАМЕРЫ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ
НА КАЖДОМ ЭТАЖЕОсновное решение, принимаемое при проектировании
здания, заключается в том, системы какого типа будут осу¬
ществлять кондиционирование воздуха — установленные в
центральном зале механического оборудования и обслужи¬
вающие несколько этажей или установленные на каждом
этаже в отдельной венткамере и поставляющие воздух толь¬
ко на этажи, на которых они установлены. В определении
системы должны принимать участие заказчик, все члены
проектной группы и строительные подрядчики, которые бу¬
дут возводить здание по готовой проектной документации.Выбор системы важен для заказчика, т. к. влияет на воз¬
можности использования и сдачи внаем здания, а также на
одновременные и эксплуатационные затраты; для архитек¬
тора, т. к. этот выбор будет определять внешний вид здания;
для инженера-проектировщика, т. к. выбранная система об¬
уславливает структуру здания и конструкцию перекрытий
(в определенных зонах), задаваемых проектом; для подряд¬
чиков, т. к. система кондиционирования воздуха определя¬
ет средства, методы и очередность строительных работ; для
консультантов по инженерным системам, т. к. в соответствии
с выбранной системой устанавливаются параметры рассчи¬
тываемой ими продукции в нескольких очевидных и важ¬
ных аспектах.Следовательно, принятие этого решения требует макси¬
мального участия всех членов проектной группы, включая
подрядчиков, которым предстоит реализовывать проект. Ча¬
сто решение принимается по аналогии с уже существующим
схожим проектом или в зависимости от предпочтений од¬
ного или нескольких членов проектной группы, имеющих
решающий голос, однако для принятия объективного реше¬
ния необходимо сравнить отдельные параметры системы.5.1.	Варианты систем
кондиционирования воздухаВ главе 4 отмечалось, что решения с центральной и ло¬
кальными венткамерами, расположенными на каждом эта-73
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыже, подразделяются на три варианта. Перед проведением
сравнительного анализа необходимо рассмотреть более по¬
дробно каждый из вариантов,5.1.1.	Вариант 1 - центральная венткамераВ этом решении приточный воздух для каждого офисно¬
го этажа подается из нескольких установок кондициониро¬
вания воздуха, расположенных в одной или нескольких вент-
камерах, которые часто называют центральными залами
механического оборудования. В качестве установок конди¬
ционирования воздуха могут применяться изготовленные на
заводе агрегаты, но обычно из-за разного назначения обслу¬
живаемых этажей и различного потребного расхода воздуха
эти агрегаты возводятся на месте эксплуатации. Каждая си¬
стема кондиционирования воздуха в зависимости от годо¬
вых показателей температуры и влажности, а также от тре¬
бований строительных норм и правил, может быть снабжена
экономайзером наружного воздуха, использующим клапа¬
ны минимального и переменного расхода воздуха. Несколь¬
ко систем, находящихся в одной венткамере, могут функци¬
онировать совместно и подавать воздух в общий коллектор.Воздух из одной или нескольких центральных венткамер
распределяется по всем этажам по вертикальным каналам, про¬
ложенным в шахтах с двухчасовым пределом огнестойкости,
расположенных в ядре здания. На каждом этаже в каждом ка¬
нале имеется горизонтальный отвод, оборудованный противо¬
пожарным клапаном. Кроме этого, часто применяется допол¬
нительный двухпозиционный клапан с автоматическим
дистанционным управлением, который, как будет показано в
главе 10, представляет собой дымовой клапан и используется
на этаже в нерабочее время, а также для противодымной за¬
щиты. Клапан управляется системой автоматизации здания,
задающей текущее положение клапана (открыт или закрыт).Рециркуляционный воздух из полости над фальшпотол-
ком на каждом этаже подается по горизонтальным каналам
в вертикальные шахты рециркуляционного воздуха, по ко¬
торым он возвращается в центральные венткамеры. В месте
соединения полости фалынпотолка с шахтой рециркуля¬
ционного воздуха установлен второй двухпозиционный кла¬
пан с дистанционным управлением. Так же как и клапан в
воздуховоде приточного воздуха, этот двухпозиционный кла¬
пан используется на этаже в нерабочее время и для проти¬
водымной защиты. Его положение тоже регулирует система
автоматизации здания.Рециркуляционный воздух в шахте не заключается в ка¬
нал и подается в центральную венткамеру непосредственно
по шахте с двухчасовым пределом огнестойкости. В каждой
центральной венткамере имеется несколько вентиляторов
рециркуляционного воздуха, забирающих его из шахт и по¬
дающих в коллекторную канальную систему рециркуляцион¬
ного воздуха, находящуюся в центральной венткамере.При наличии экономайзера наружного воздуха рецирку¬
ляционный воздух возвращается в систему приточного воз¬74
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийдуха или выводится в атмосферу, в зависимости от относи¬
тельной энтальпии рециркуляционного воздуха и подавае¬
мого в здание наружного воздуха. Объем наружного и ре¬
циркуляционного воздуха, используемого центральной
установкой кондиционирования воздуха или выводимого
в атмосферу, зависит от времени года и, соответственно,
от температуры и влажности воздуха вне здания. В более те¬
плом климате, когда системы постоянно работают с мини¬
мальным расходом наружного воздуха, рециркуляционный
воздух всегда возвращается в систему приточного воздуха,
за исключением периода утреннего запуска или в условиях,
когда вентиляторы работают под управлением системы про-
тиводымной защиты, как будет показано в главе 10.На рис. 9 изображена типичная компоновка централь¬
ной венткамеры, а также шахт приточного и рециркуляцион¬
ного воздуха. Этот рисунок иллюстрирует проектное реше¬
ние, включающее четыре системы приточного и четыре
системы рециркуляционного воздуха, с распределением при¬
точного воздуха по воздуховодам двух шахт над вентилятор¬
ным о борудованием и под ним. Рециркуляционный воздух
подается в залы механического оборудования по той же шах¬
те, в которой проложен воздуховод приточного воздуха,
но рециркуляционный воздух подается непосредственно,
т. е. без отдельного воздуховода в шахте. По воздуховодам
рециркуляционный воздух подается только в залы механи¬
ческого оборудования. Такая компоновка имеет множество
альтернативных конфигураций, в зависимости от опыта и
предпочтений инженера-проектировшика системы ОВК,
результатов анализа и отдельных деталей проекта здания.5.1.2.	Вариант 2 - локальные венткамеры с водоохладителями,
расположенные на каждом этажеПри такой компоновке приточный воздух на каждый
офисный этаж подается из локальной венткамеры, обычно
расположенной в ядре здания. В ней находится изготовлен¬
ная на заводе установка кондиционирования воздуха с во¬
дяным охлаждением, оснащенная охлаждающим змеевиком,
фильтрами и вентилятором. В холодном климате прогрев во
время утреннего запуска обеспечивается отопительным зме¬
евиком установки кондиционирования воздуха или отдель¬
ным воздухонагревателем, размещаемом в локальной вент¬
камере. Обычно локальная венткамера обслуживает тот этаж,
на котором находится, за исключением этажей большой пло¬
щади, например, большей 2 400 м2, для которых может по¬
надобиться установка нескольких агрегатов. Охлажденная
вода подается из центрального водоохладителя здания, про¬
изводительность которого удовлетворяет потребностям про¬
екта. Приточный вентилятор в системе кондиционирования
воздуха служит также в качестве вентилятора рециркуля¬
ционного воздуха. В варианте, обсуждаемом в этой главе,
рециркуляционный воздух подается по воздуховодам в вент¬
камеру, но в других случаях воздуховоды могут не использо¬
ваться. В соответствии с этим в большинстве случаев вент-75
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыРис. 9. Компоновка центральной венткамерыкамера служит в качестве камеры рециркуляционного воз-
духа, а все провода и кабели в зале должны быть рассчита¬
ны на условия прокладки в камере или заключены в кабель¬
ные каналы.Такая система, независимо от географического положе¬
ния, колебаний температуры и влажности в течение года,
работает с минимальным расходом наружного воздуха в те¬
чение всего периода, когда в здании находятся люди.76Разрез А-А. Магистральный канал
приточного воздухаВентилятор приточного
воздухаМагистральный канал
рециркуляционного воздуха4Фильтры -ACS-40.3.Н.С.Обозначения:Н. С. - нагревательная спираль
0.3. - охлаждающий змеевикШахта приточного воздухаШахта рециркуляционного
воздухаВентиляционнаярешеткавытяжного воздухаНижняя смесительная
камера наружного
и рециркуляционного воздухаМагистральный канал
приточного воздухаПолость длярециркуляционноговоздухаШахта рециркуляционного
воздухаШахта приточного воздухаВентиляционнаярешеткавытяжного воздухаЗапорный клапан
приточного воздухаКанал рециркуляционного /
вытяжного воздухаКлапан минимальной
и переменной —v
подачи наружного >
воздухаКлапанрециркуляционного^воздухаВпускная вентиляционная _
решетка наружного воздухаМагистральный канал	^рециркуляционного воздухаACS-1ACS-2ACS-3Канал рециркуляционного /
вытяжного воздухаACS-4
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийНаружный воздух поступает в систему из установки кон¬
диционирования воздуха, расположенной на крыше или в
центральном зале механического оборудования. В этом за¬
ле он подается в установку из вертикального воздуховода,
имеющего отводы к локальным установкам кондициониро¬
вания воздуха, расположенным на каждом этаже. Подача на¬
ружного воздуха, в зависимости от параметров окружающей
среды, непосредственно в локальную установку кондицио¬
нирования осуществляется при помощи блока, содержаще¬
го охлаждающий змеевик и, возможно, отопительный зме¬
евик для предварительной обработки наружного воздуха
перед его подачей в здание.Для систем кондиционирования, постоянно работающих
с минимальным расходом наружного воздуха, требования
для экономайзера, задаваемые нормами и правилами, могут
обеспечиваться в периоды низкой температуры по мокрому
термометру при использовании воды в конденсаторе из гра¬
дирни в качестве средства охлаждения воды, подаваемой в
локальные системы кондиционирования воздуха, располо¬
женные на этаже. Это может быть выполнено двумя спосо¬
бами. Первый способ — использование пластинчатого те¬
плообменника между охлажденной водой и водой в
конденсаторе и контурами с оборотной водой. Второй спо¬
соб — впрыскивание оборотной воды непосредственно в си¬
стему охлажденной воды после пропускания оборотной во¬
ды через байпасный песочный фильтр для удаления из нее
загрязняющего материала.Возможность использования этой системы в качестве
средства противодымной защиты в случае пожара рассма¬
тривается в главе 10.На рис. 10 показана типичная схема локальной вентка¬
меры с компоновкой устройств приточного и рециркуля¬
ционного воздуха, а также каналов наружного воздуха. Изо¬
браженный на рисунке обогреватель системы предназначен,
как уже упоминалось ранее, для натопа зала во время утрен¬
него запуска системы. В качестве источника тепла этот обо¬
греватель может использовать электричество или горячую
воду. Положение клапанов соответствует положению в обыч¬
ный рабочий день. Положение клапанов в случае возникно¬
вения в здании дыма рассматривается в главе 10. Вариант,
представленный на рис. 10, может изменяться в зависимо¬
сти от положения локальной венткамеры в ядре и от предыду¬
щего опыта инженера-проектировщика систем ОВК, но в
любом случае для установки оборудования требуется про¬
странство площадью от 24 до 42 м2. Необходимая площадь
зависит от общего размера помещений на этаже с кондици¬
онированным воздухом и от производительности системы
кондиционирования. На рис. 10 показано также закрытое
подключение с клапаном трубопроводов с охлажденной во¬
дой, которое может использоваться для удлинения трубо¬
провода до того места на этаже, где может понадобиться уста¬
новка дополнительного оборудования кондиционирования
воздуха, например, для аппаратуры информационно-техно-77
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыОбозначения:1	- клапан системы дымоудаления (закрыт)2	- стояк системы дымоудаления3	- стояки охлажденной воды4	- стояк приточного наружного воздуха (на все этажи)5	- наружный воздух для создания повышенного давления для защиты от дыма6	- ввод рециркуляционного воздуха с клапаном (открыт)7	- клапан (открыт)8	- дополнительные подключения установки кондиционирования воздуха9	- обогреватель10	- наружный воздух для нормальной работы11	- установка кондиционирования воздуха (включена)ПК - противопожарный клапанВД - входная дверь*	о Автоматическая жалюзийная заслонка (открыта)	» Автоматическая жалюзийная заслонка (заткрыта)—О— Детектор дымаНаправление потока воздухаРис. 10. Схема локальной венткамеры на этаже (при нормальном режиме работы)логического комплекса или для небольшой зоны с высокой
концентрацией устройств обработки данных. Вероятно, та¬
кое трубное соединение не может обеспечить потребности
многофункционального центра обработки данных из-за огра¬
ниченного объема воды в этом месте. Потребности могут
быть обеспечены, только если они будут заложены в исход¬
ный проект трубопроводной системы и при условии доста¬
точной производительности этой системы.Стены локальной венткамеры не рассчитаны на экстре¬
мальные условия (рис. 10). Вертикальная шахта, содержа¬
щая воздуховод с наружным воздухом, идущий из централь¬
ной венткамеры, и, возможно, каналы дымоудаления,
представляет собой элементы шахты с повышенной огне¬
стойкостью. В соответствии с этим противопожарные кла¬
паны присутствуют только в тех точках, где каналы прони¬
зывают стену шахты, а не в местах, где они выходят или
входят в локальную венткамеру на этаже.5.1.3.	Вариант 3 - локальные венткамеры с установками
непосредственного испарения, расположенные на каждом этажеВариант 3 локальных систем включает в себя размеща¬
емую на этаже систему кондиционирования воздуха, анало-78
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийгичную системе варианта 2, за исключением того, что уста¬
новленный на этаже компактный агрегат является автоном¬
ным, с непосредственным испарением и водяным охлажде¬
нием, оснащенным одним или несколькими компрессорами
для холодильных машин и конденсаторами с водяным ох¬
лаждением. Отбор тепла от компрессора производится си¬
стемой оборотного водоснабжения и градирней. Если из-за
низкой температуры и пониженной влажности наружного
воздуха необходимо применение экономайзера, соответствую¬
щие функции обеспечиваются змеевиком с естественным ох¬
лаждением, установленным в компактном агрегате, который
работает только тогда, когда температура подаваемой в агре¬
гат оборотной воды ниже заданного значения приблизитель¬
но на 9 °С Единственными элементами центрального обо¬
рудования в этом варианте являются градирня, насосы
оборотной воды и центральная система подачи наружного
воздуха. Функционально рассматриваемая система анало¬
гична варианту 2, но в отличие от последней она должна быть
с непосредственным испарением, что позволяет не разме¬
щать в здании установку охлажденной воды.Компоновка установки не отличается от представленной
на рис. 10, за исключением того, что стояки охлажденной
воды используются для оборотной воды. Еще одна разница
заключается в том, что обычно применяется электрический
обогреватель, т. к. потребляемая им мощность идет взамен мощ¬
ности компрессора холодильной установки. Схема электро¬
оборудования проекта должна предусматривать средства
контроля, предотвращающие одновременную работу холо¬
дильных компрессоров и электрического обогревателя.5.1.4.	Локальные агрегаты, устанавливаемые на внешней стенеЗаслуживает отдельного упоминания модификация ва¬
риантов 2 и 3. Это решение с использованием на этаже
компактного агрегата, размещаемого на внешней стене.
В этом случае агрегат может устанавливаться в зоне ядра
здания, которое при этом находится на внешней стене.
Такой способ размещения может также использоваться при
наличии центрального ядра; агрегат на этаже устанавли¬
вается вдали от него. Подобная компоновка встречается
не часто, т. к. зоны вблизи внешних стен, значительную
долю которых занимают окна, являются очень важными
участками офисного пространства, а при размещении аг¬
регата на внешней стене определенная часть этого про¬
странства теряется.При размещении агрегата на внешней стене отпадает
необходимость в отдельной системе подачи наружного воз¬
духа, размещаемой в центральной венткамере, т. к. наруж¬
ный воздух может непосредственно подаваться в установку
на этаже через жалюзи и автоматическую жалюзийную за¬
слонку для каждой установки. Более того, такое размещение
позволяет использовать в варианте 3 конденсатор с воздуш¬
ным охлаждением для отвода тепла. Потребность в эконо¬
майзере при указанном размещении агрегата обеспечивается79
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерывключением в проект клапана минимального и переменно¬
го расхода воздуха, расположенного за жалюзи наружного
воздуха.При такой компоновке следует принять некоторые меры
предосторожности. Во-первых, если в варианте 2 или 3 исполь¬
зуется экономайзер наружного воздуха, следует тщательно вы¬
бирать положение клапана сброса рециркуляционного возду¬
ха, чтобы гарантировать невозможность смешивания наружного
и удаляемого воздуха. Во-вторых, если используется конден¬
сатор с воздушным охлаждением для подачи наружного воз¬
духа, то необходимо, чтобы приток и выброс в атмосферу на¬
ружного воздуха производились таким образом, чтобы была
исключена возможность смешивания нагретого приточного
воздуха с воздухом на входе в конденсатор или с наружным воз¬
духом, подаваемым в здание установкой кондиционирования.
В результате может быть выбран вариант системы со сложной
компоновкой, предусматривающей установку конденсатора с
воздушным охлаждением вдалеке от локальной венткамеры.5.2.	Сравнение различных систем
кондиционирования воздухаСравнение трех вариантов систем может быть частью об¬
щего анализа, проводимого на самых ранних этапах проекти¬
рования, т. к. решение о выборе одного из вариантов повлия¬
ет на архитектурное решение проекта, а также на такие важные
характеристики здания, как расположение и конфигурация
помещений с механическим оборудованием на плошадях, ко¬
торые могут отличаться от обычных офисных этажей.5.2.1.	Первоначальные затратыОтносительная стоимость трех вариантов, рассматрива¬
емых в этой главе, может зависеть от конкретных характе¬
ристик проекта, а также от географической зоны, в которой
строится здание. Более того, анализ первоначальных затрат
должен включать не только механические, но и электриче¬
ские системы, а также общую стоимость сооружения раз¬
личного рода помещений, предусмотренных в проекте. Су¬
ществует только один способ выполнения корректного
сравнения, а именно: предоставить комплект детально про¬
работанных схемных планов подрядчику или специализи¬
рованной организации для определения стоимости всего
проекта. Эта оценка затрат должна также учитывать общую
площадь, необходимую для каждого из трех рассматривае¬
мых вариантов. В табл. 1 приводятся некоторые параметры
сравнения. Эти данные предназначены только для выделе¬
ния критериев оценки отдельных сторон проекта, а оконча¬
тельная величина сравнительных затрат может быть опре¬
делена на основании полной оценки общей стоимости
проекта.Величина капитальных затрат во многом зависит от мест¬
ных строительных организаций, например, от их способности80
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийТаблица 1Первоначальные затраты для различных схемВариант 1Центральная венткамераВариант 2Локальные венткамеры
с водоохладителями,
расположенные на каждом
этажеВариант 3Локальные венткамеры
с установками непосред¬
ственного испарения,распо¬
ложенные на каждом этажеВлияние на стоимость систем ОВК-	Меньшее количество уста¬
новленных на месте эксплу¬
атации систем-	Более сложная и дорогая
система воздуховодов-	Более сложные устано¬
вленные на месте эксплуа¬
тации системы управления-	Наличие центральной уста¬
новки охлажденной воды-	Большее количество изго¬
товленных и собранных на
заводе систем-	Более простая система
воздуховодов-	Устанавливаемые на ме¬
сте эксплуатации системы
управления-	Наличие центральной уста¬
новки охлажденной воды-	Большее количество изго¬
товленных и собранных на
заводе систем-	Более простая система воз¬
духоводов-	Устанавливаемые на заво¬
де системы управления-	Отсутствие центральной
установки охлажденной во¬
ды, имеется только градирняСтоимость системы управления зданиемСложные системы управле¬
ния, интерфейс системы
управления зданием и си¬
стемы противодымной за¬
щитыСистемы управления срав¬
нительно простые, но уста¬
навливаются на месте эк¬
сплуатации. Менее слож¬
ный интерфейс системы
управления зданием и си¬
стема противодымной за¬
щитыСистемы управления уста¬
новками предоставляются
производителем. Простой
интерфейс системы упра¬
вления зданием и система
противодымной защитыВлияние на стоимость электрических систем-	Электрические нагрузки
сконцентированы в цен¬
тральной зоне-	Возможно, наименьшие
затраты на электроэнергию-	Немного большая стои¬
мость за счет распределен¬
ных электродвигателей вен¬
тиляторов-	Возможно, большие зат¬
раты на электроэнергию,
чем в варианте 1-	Дополнительные расходы
на подвод электроэнергии
к распределенным установ¬
кам непосредственного ис¬
парения-	Самые большие затраты
на электроэнергиюОбщие строительные затраты-	Требуется дополнительное
пространство-	Отсутствие отдельных
шахт для наружного возду¬
ха или для вытяжки дыма-	Дополнительные затраты
на звукоизоляционное по¬
крытие локальных вентка¬
мер, расположенных на
каждом этаже-	Необходимость в отдельных
шахтах для наружного возду¬
ха и для вытяжки дыма-	Дополнительные затраты
на звукоизоляционное по¬
крытие локальных вентка¬
мер, расположенных на
каждом этаже-	Необходимость в отдель¬
ных шахтах для наружного
воздуха и для вытяжки дыма81
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыпрокладывать сложные трубопроводные системы, создавать
конструкции из листового металла и устанавливать системы
управления, необходимые для варианта 1. В вариантах 2 и 3 ис¬
пользуются компактные установки кондиционирования, раз¬
мещаемые в локальных венткамерах и обычно находящиеся на
каждом этаже высотного здания. Вариант 3 проще варианта 2,
т. к. в системе нет центральной холодильной установки и свя¬
занной с ней сложной трубопроводной системы. Более того,
в варианте 3 внутренняя кабельная разводка и установка си¬
стем контроля систем кондиционирования воздуха выполня¬
ется производителем установки, а конструкцию системы тем¬
пературного контроля определяет инженер-проектировщик
систем ОВК, который ограничен характеристиками устройств
сопряжения установки и системы автоматизации здания.Опыт проектирования в северных районах США крупных
зданий, имеюших 20 и более этажей, общей площадью от
37 тыс. до 46 тыс. м2, показал, что для всех трех схем стоимость
инженерных систем примерно одинакова. Если учитывать сто¬
имость дополнительной площади для размещения оборудова¬
ния, используемого в варианте 1 и в меньшей степени в вари¬
анте 2, то вариант 3 представляется самым дешевым решением
по первоначальным затратам. Однако разница не очень вели¬
ка, поэтому при рассмотрении других критериев выбора мо¬
жет быть принято решение в пользу вариантов 1 или 2.Для зданий с меньшим количеством этажей решение с систе¬
мами непосредственного испарения варианта 3 является, как
правило, самым дешевым. Таким образом, чем меньше здание и
количество этажей, тем более выгодно применение варианта 3.Понятно, что критерий первоначальных затрат, хотя и
очень важный при любых условиях, не является единствен¬
ным. Как рассматривалось в главе 1, для того чтобы владелец
мог выбрать решение, наилучшим образом соответствующее
его представлениям о максимальном удовлетворении требо¬
ваний, предъявляемых к проекту; в нем должны учитываться
требования самого владельца и текущая рыночная ситуация.Например, в центральных корпоративных офисах пред¬
почтение обычно отдается одному из вариантов с охлажден¬
ной водой или варианту 1 с центральным залом механическо¬
го оборудования, обеспечивающему более простое техническое
обслуживание, более гибкую работу систем и потенциально
больший срок службы оборудования после ввода здания в эк¬
сплуатацию. Кроме того, преимущество варианта 1 заключа¬
ется в том, что для осуществления технического обслужива¬
ния персоналу не придется ходить по всем этажам, что, в свою
очередь, способствует обеспечению безопасности в здании.Для зданий, сооружаемых застройщиками второго и третье¬
го типов, предпочтение может быть отдано варианту 3, в ко¬
тором уменьшается или вообще устраняется необходимость
выполнения каких-либо действий в нерабочее время, следо¬
вательно, снижаются соответствующие эксплуатационные
расходы, характерные для варианта 1 и в меньшей степени
для варианта 2. Более подробно проблема снижения эксплу¬
атационных затрат будет рассматриваться далее в этой главе.82
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий5.2.2.	Строительные работыОт выбранной системы зависит характер проводимых
строительных работ (табл. 2).Таблица 2Параметры, влияющие на строительные работыВариант 1Центральная венткамераВариант 2Локальные венткамеры
с водоохладителями,
расположенные на каждом
этажеВариант 3 jЛокальные венткамеры с
установками непосредствен¬
ного испарения,располо¬
женные на каждом этажеОбщая сложность установкиВыделение пространства для
центрального зала механиче¬
ского оборудования, приме¬
нение сложной технологии
строительства помещений
для размещения водоохлади¬
тельной установки и венти-
! ляторной системы
1Необходимость выделения
помещения для водоохлади-
тельной установки и приме¬
нения сложной технологии
строительстваЗоны, для которых необхо¬
дима сложная технология
строительства, имеют огра¬
ниченный размерНеобходима трубопроводная
система для основной водо-
охладительной установкиНеобходима трубопроводная
система для основной водо-
охладительной установки; - Отсутствие основной во¬
доохладительной установки
- Имеется только градирня}Размещение водоохлади-
i тельной установки зависит
| от плана строительных ра-
j ботРазмещение водоохлади¬
тельной установки очень за¬
висит от плана строитель¬
ных работ1Водоохладительная установ¬
ка не нужнаI Необходимость мощной си-
j стемы перекрытий в цен-
| тральном зале механическо-
i го оборудованияНеобходимость мощной си¬
стемы перекрытий только
для водоохладительной уста-
j новки!Очень ограниченная спе¬
циальная система перекры¬
тий1i Обширная и сложная систе-
• ма воздуховодов в централь-
1 ном зале механического
| оборудованияОграниченная система воз¬
духоводов, повторяющаяся
на каждом этаже схема вент¬
камерыОграниченная система воз- 1
духоводов, повторяющаяся |
на каждом этаже схема вент- j
камеры j1Наибольшее влияние при рассмотрении плана строитель¬
ных работ на вариант 1 оказывают такие характеристики,
как наличие монтируемых на месте эксплуатации установок
кондиционирования воздуха, сложность обширной систе¬
мы воздуховодов и трубопроводов охлажденной и оборот¬
ной воды. Кроме того, залы с механическим оборудовани¬
ем могут значительно различаться в зависимости от проекта.В главе 6 будет показано, как местоположение воздухо¬
охладительной установки влияет на общий план выполне¬
ния проекта. Если предполагается поместить эту установку
на верхних этажах здания, которые будут сооружаться в по-83
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыследнюю очередь, большой объем работ, связанных с ее мон¬
тажом, может значительно увеличить время выполнения все¬
го проекта. Сходная проблема возникает в случае, если цен¬
тральная венткамера размещается в надстройке на крыше:
прокладка системы воздуховодов требует больших затрат
времени, что тормозит окончание строительства и установ¬
ку оборудования.Вариант 3 представляет собой противоположный вари¬
ант, при котором оборудование производится и монтирует¬
ся на заводе, включая всю внутреннюю кабельную развод¬
ку для систем управления. При этом на каждом этаже
устанавливаются практически одинаковые комплекты обо¬
рудования. Схемы раскройки листового металла для изго¬
товления воздуховодов, трубопроводная система установок,
система силовых кабелей и подключений, системы управле¬
ния зданием на всех этажах абсолютно одинаковы и срав¬
нительно просты. Экономические преимущества этих фак¬
торов отражаются в оценках вариантов схем, их влияние на
общий ход выполнения работ может быть весьма значитель¬
ным.Времени на реализацию проектов вариантов 2 и 3 требу¬
ется примерно одинаково. Однако на осуществление вари¬
анта 2 может быть затрачено больше времени из-за необхо¬
димости обеспечения более сложной трубопроводной
системы для установки охлажденной воды, а также из-за про¬
кладки силовых кабелей для установки и подключений си¬
стемы управления зданием к установке и системам на эта¬
жах. Тем не менее, эта разница во времени незначительна.
Более того, если применяются варианты 1 или 2, повторяю¬
щийся характер устанавливаемого оборудования может ис¬
пользоваться для ускорения работы.5.2.3.	Вопросы, решаемые заказчикомПри выборе системы кондиционирования воздуха заказ¬
чик, кроме вопросов, связанных с первоначальными затра¬
тами и общим временем реализации проекта, решает и ряд
других вопросов (табл. 3). Проблемы маркетинга и измере¬
ния потребления электроэнергии особенно важны для зда¬
ний, сооружаемых застройщиками третьего типа, т. к. при
сдаче помещений в аренду встает вопрос об оплате эксплу¬
атационных расходов. В большинстве высотных зданий каж¬
дый из арендаторов имеет отдельные электрические счетчи¬
ки. Измерение общей электроэнергии не вызывает
трудностей, но измерение тепловой энергии представляет
более сложную проблему.В зданиях со многими арендаторами и с длительными
сроками аренды, во время которых стоимость электроэнер¬
гии и зарплата персонала, обслуживающего системы зда¬
ния, могут изменяться, проблема может стоять чрезвычай¬
но остро. Особенно это актуально для зданий, системы
кондиционирования воздуха которых относятся к вариан¬
ту 1, т. е. предусматривают использование центральной вент¬
камеры и центральной установки охлажденной воды.84
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийТаблица 3Вопросы, решаемые заказчикомВариант 1Центральная венткамераВариант 2Локальные венткамеры
с водоохладителями,
расположенные на каждом
этажеВариант 3Локальные венткамеры
с установками непосред¬
ственного испарения,распо¬
ложенные на каждом этажеМаркетинг и измерение потребления электроэнергииЭлектроэнергия, потребляе¬
мая осветительными прибо¬
рами и маломощным обору¬
дованием, может измеряться
непосредственноЭлектроэнергия, потребляе¬
мая осветительными прибо¬
рами, маломощным обору¬
дованием и вентиляторами,
может измеряться непосред¬
ственно на каждом этаже с
одним арендатором. На эта¬
жах с несколькими аренда¬
торами необходимо распре¬
делять только стоимость
энергии вентиляторовЭлектроэнергия, потребляе¬
мая осветительными прибо¬
рами, маломощным обору¬
дованием и вентиляторами,
может измеряться непосред¬
ственно на каждом этаже с
одним арендатором. На эта¬
жах с несколькими аренда¬
торами необходимо распре¬
делять стоимость энергии
вентиляторов и охлажденияРаспределяется стоимость
энергии вентиляторов и во¬
доохладительной установки,
а также эксплуатационные
затраты на отопление, если
оно осуществляется не элек¬
тронагревателямиРаспределяется стоимость
энергии водоохладительной
установки, а также эксплуа¬
тационные затраты на отопле¬
ние, если оно осуществляет¬
ся не электронагревателямиДолжны распределяться зат¬
раты на отопление, если оно
осуществляется не электро¬
нагревателямиРаспределяются другие обыч-
! ные эксплуатационные рас¬
ходы в зданииРас предел яются другие
обычные эксплуатационные
расходы в зданииРаспределяются другие
обычные эксплуатационные
расходы в зданииЭксплуатационные расходы1В течение обычного рабоче¬
го дня эксплуатационные
расходы на всех этажах с
людьми ниже, чем для вари¬
анта 3, и приблизительно
одинаковы с вариантом 2В течение летнего рабочего
дня из-за меньшего потре¬
бления энергии эксплуата¬
ционные расходы на всех
этажах с людьми ниже, чем
для варианта 3, и прибли¬
зительно одинаковы с ва¬
риантом 1В течение летнего рабочего
дня из-за большего потре¬
бления энергии эксплуата¬
ционные расходы на всех
этажах с людьми выше, чем
для вариантов 1 и 2, вслед¬
ствие меньшей эффектив¬
ности компрессоров непо¬
средственного испаренияЛетом водоохладительная
установка должна работать и
во внеурочное время. При на¬
личии системы управления
вентиляторами с переменной
скоростью, коллекторной по¬
дачи и вентиляторов рецир¬
куляционного воздуха затра¬
ты на энергию равны затратам
варианта 2. Больший объем
работ. Расходы, связанные с
работой вентиляторов и водо¬
охладительной установки,
должны распределятьсяЛетом водоохладительная
установка должна работать
и во внеурочное время. При
всех других условиях учет
эксплуатационных расходов
не представляет проблемы.
Расходы, связанные с рабо¬
той водоохладительной уста¬
новки, должны распреде¬
лятьсяУчет работы во внеурочное
время производится самым
простым образом, но, воз¬
можно, затраты больше, чем
для вариантов 1 или 2. Дол¬
жна распределяться только
стоимость работы градирни
на каждом этаже85
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыВ таких проектах за энергию, потребляемую при эксплуа¬
тации здания, платит владелец, поэтому необходимо опре¬
делить способ распределения этих затрат между нескольки¬
ми арендаторами. Например, если все арендаторы
используют помещения с 8:00 до 18:00 и только в рабочие
дни, проблема решается сравнительно просто, но многие
фирмы, специализирующиеся в области бухгалтерского де¬
ла, права, архитектуры и технических разработок, часто ра¬
ботают в вечернее время и выходные дни. В этом случае дол¬
жны применяться сложные и дорогостоящие устройства,
позволяющие, например, пользоваться системой кондици¬
онирования отдельным фирмам. Это должно учитываться
при оплате работы персонала и при оплате электроэнергии
за установку охлажденной воды и вентиляторов, которые
могут понадобиться для доставки кондиционированного
воздуха арендатору. В большинстве договоров аренды пре¬
дусматривается оплата отопления арендодателем, т. к. эти
затраты незначительны и, входя в эксплуатационные, не
представляют собой особую проблему.Одним из основных преимуществ варианта 3 является
то, что стоимость энергии, расходуемой на кондициониро¬
вание воздуха для отдельного арендатора, располагающего¬
ся на всем этаже, может быть замерена по показаниям элек¬
трического счетчика. Если для отопления используется
электричество, а не природное топливо, стоимость отопле¬
ния также может быть включена в показания счетчика. Сле¬
довательно, наиболее просто указанная проблема решает¬
ся в варианте 3. В фирмах, работающих по расширенному
графику, должен определяться способ распределения стои¬
мости работы градирни и оплаты работы обслуживающего
персонала. В этом случае условия варианта 2 более слож¬
ны, т. к. необходимо определить затраты воды или электри¬
чества. которые следует учитывать при работе установки ох¬
лаждения воды, в го время как общая электроэнергия, в том
числе тепловая, оплачивается по счетчику арендатора.Решение этой проблемы довольно трудное, но системы
варианта 3, использующие на каждом этаже установки не¬
посредственного испарения, получили широкое распростра¬
нение, т. к. это удобно для владельца. Так, владелец может
не искать арендатора, который сможет занять весь этаж, по¬
тому что система может работать, когда это необходимо, и
затраты на ее эксплуатацию предсказуемы и находятся под
контролем арендатора.Более того, оборотная вода бывает необходима для функ¬
ционирования какой-либо установки в нерабочее время, поэто¬
му снабжение арендаторов оборотной водой для охлаждения
помещений с компьютерным оборудованием или небольших
информационных центров может быть реализовано при помо¬
щи градирни и насосов для конденсаторной воды.Рыночное преимущество применения варианта 3 в зда¬
ниях, застройщики которых относятся к третьему типу, оче¬
видно. В зданиях застройщиков первого и второго типов как
таковой проблемы распределения эксплуатационных затрат86
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийне существует, поэтому обычно используются решения с ох¬
лажденной водой, являющиеся частью вариантов 1 или 2.5.2.4.	Проблемы выбора оборудованияПри выборе системы кондиционирования воздуха дол¬
жны учитываться характеристики оборудования, устанавли-Таблица 4Вопросы, связанные с использованием оборудованияВариант 1 Вариант 2! Локальные венткамеры
Центральная венткамера | с водоохладителями,| расположенные на каждом| этаже1			 1 	Вариант 3Локальные венткамеры с
установками непосредствен¬
ного испарения, располо-
j женные на каждом этажеТехническое обслуживание оборудованияВсе оборудование устано¬
влено в центральном зале
механического оборудова¬
ния, техническое обслужи¬
вание осуществляется цен¬
трализованоiiI! i-	Требуется уделять больше
внимания техническому об¬
служиванию, чем для вари¬
анта 1, но меньше, чем для
варианта 3, из-за большего
числа установок с фильтра-
м и, электродвигателям и,
при водами вентил яторов.
подшипниками и т. д.-	Чиллер установлен в цен¬
тральном зале механическо¬
го оборудования, благодаря
чему обеспечивается его цен-i трализованное обслуживание1j Требуется уделять больше
j внимания техническому об-
; служиванию, чем для вари-
! антов 1 или 2, из-за наличия
| большего числа установок с
i фильтрами, электродвигате-
! лями, приводами вентиля¬
торов, подшипниками и т. д.,
а также из-за наличия ком¬
прессорного оборудования
на каждом этаже11i !i! Надежность и эксплуатационная гибкость использования оборудованияI .				 	При несложной поломке воз- !
можна работа в режиме пони- ;
женной производительности
благодаря расположению вен- j
тиляторов в магистральном
i канале. Обеспечивается ра-
1 бота при изменяющемся
! расходе холода и/или нерав-
! номерном расходе холода на !
j разных этажах. Обычно ра-
| бота системы может быть .
ограничена подачей воздуха |
только на один этаж j
1 iПри поломке установки
; этаж остается без кондици¬
онированного воздуха. Без
| задания в процессе проек¬
тирования дополнительной
производительности систе¬
мы работа при изменяю¬
щемся расходе холода и/или
! неравномерном расходе хо¬
лода на разных этажах не
- обеспечивается1|; 1
		 	] При поломке установки
! этаж остается без кондици- ■
j онированного воздуха. Без j
I задания в процессе проек- 1
j тирования дополнительной
производительности систе¬
мы работа при изменяю¬
щемся расходе холода и/или
неравномерном расходе хо- j
j лода на разных этажах не j
1 обеспечивается ji 	! Ожидаемый срок службы оборудованияБолее 25 летI1jБолее 25 летi-	Компрессора — около 10 лет-	Остального оборудования -
более 25 лет87
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерываемого в здании после завершения его постройки (табл. 4).
Для применяемого оборудования не требуется его дальней-
шая разработка, но в процессе выбора учитываются такие
параметры, как надежность и эксплуатационная гибкость,
ожидаемый срок службы, особенности технического обслу¬
живания оборудования, применяемого в каждом из альтер¬
нативных решений.Поскольку легче найти подходящих арендаторов при при¬
нятии варианта 3. для застройщика предпочтителен именно
он, даже несмотря на то, что в вариантах 1 и 2 обеспечива¬
ется наименьшая стоимость технического обслуживания и
замены оборудования.Недостатки, связанные с меньшей степенью надежности,
характерной для вариантов 2 и 3, редко учитываются, хотя
к ним следует относиться серьезно. Если в установке слома¬
ется компрессор, мало что можно сделать для сокращения
времени простоя. В соответствии с этим большинство уста¬
новок может снабжаться несколькими компрессорами, и при
поломке одного из них происходит только частичное сни¬
жение холодопроизводительности. Кроме этого, компрес¬
соры непосредственного испарения обычно обладают боль¬
шим сроком службы, и опыт эксплуатации установок
свидетельствует о редких поломках. Более того, наличие зап¬
частей и возможность ремонта компрессора позволяют не
заострять внимание на этой проблеме при оценке данного
варианта.5.2.5.	Архитектурные вопросыВыбор проекта высотного общественного многофунк¬
ционального здания с центральной венткамерой или с од¬
ним из вариантов с локальной венткамерой на каждом эта¬
же значительно влияет на архитектурное решение здания.
В табл. 5 приводятся сравнительные характеристики различ¬
ных архитектурных решений, каждое из которых требует бо¬
лее подробного рассмотрения.Массивность здания может значительно изменяться в за¬
висимости от выбранного варианта. Любой из вариантов с
поэтажным размещением однотипного оборудования мень¬
ше влияет на архитектурную схему, чем вариант с централь¬
ной установкой, т. к. центральная венткамера ограничена в
размере, из-за того что кондиционированный воздух подает¬
ся на офисные этажи установками кондиционирования, рас¬
положенными на соответствующих этажах. Для вариантов 2
и 3 также ограничивается размер центральной венткамеры,
которая, однако, существенно меньше, чем в варианте 1.Для варианта 1 необходимо наличие одного или несколь¬
ких двухэтажных залов механического оборудования, где
должны содержаться возводимые на месте эксплуатации
установки кондиционирования воздуха с обширной систе¬
мой каналов приточного и рециркуляционного воздуха. Эти
каналы проходят от приточных вентиляторов к шахтам при¬
точного воздуха и от шахт рециркуляционного воздуха к вен¬
тиляторам рециркуляционного воздуха, с последующим про-
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийТаблица 5Архитектурные вопросыВариант 1Центральная венткамераВариант 2Локальные венткамеры
с водоохладителями,
расположенные на каждом
этажеВариант 3 jЛокальные венткамеры с
установками непосредствен¬
ного испарения, располо¬
женные на каждом этажеВлияние на архитектуру зданияДля центральной венткаме¬
ры обычно необходим зал
механического оборудова¬
ния высотой два этажаДля локальной венткамеры
достаточна высота офисно¬
го этажаДля локальной венткамеры
достаточна высота офисно¬
го этажаДля помещения с водоохла¬
дительной установкой обыч¬
но необходим зал механиче¬
ского оборудования высотой
два этажаДля помещения с водоохла¬
дительной установкой обыч¬
но необходим зал механиче¬
ского оборудования высотой
два этажаНет необходимости в поме¬
щении с водоохладительной
установкойВлияние на полезную площадьЗанимает наименьшее ко¬
личество общей площади на
офисном этаже1Занимает наибольшее ко¬
личество общей площади
на офисном этажеЗанимает наибольшее ко¬
личество общей площади
на офисном этаже1IОбеспечивается макси-
1 мальная полезная площадь
на офисном этажеМеньшее количество полез¬
ной площади, чем для вари¬
анта 1Меньшее количество полез¬
ной площади, чем для вари¬
анта 1Влияние на обшую площадь1 Занимает большее количе-
1 ство общей площади здания,| чем для вариантов 2 и 31111Занимает большее количе¬
ство обшей площади здания,
чем для варианта 3, но ме¬
ньшее, чем для варианта 1Занимает меньшее количе¬
ство общей площади здания,
чем для вариантов 1 и 2должением до системы подачи кондиционированного воз¬
духа и к клапанам сброса воздуха в атмосферу. Необходи¬
мость нескольких двухэтажных залов механического обору¬
дования определяется количеством этажей, общей площадью
здания и расположением центрального зала в проекте.Положение центрального зала механического оборудо¬
вания в высотном общественном многофункциональном
здании часто определяется конструкцией системы верти¬
кального транспорта. Как отмечается в главе 9, в каждом
здании данного типа необходимо наличие нескольких бло¬
ков лифтов, каждый из которых обслуживает разные секции
этажей. На этаже, находящемся над последним этажом, об¬
служиваемым каким-либо блоком лифтов, должен быть ма¬
шинный лифтовый зал, в котором размещается оборудова¬
ние, управляющее кабинами лифтов этого блока. Лифтовый
зал может быть высотой 5,5 м (больше высоты этажа) и пре-89
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерывышать по ширине шахту лифта. Зачастую на таком этаже
располагаются также многочисленные установки кондици¬
онирования воздуха, вентиляторы, насосы и холодильные
машины. Таким образом, он становится этажом для меха¬
нического оборудования. Там же может размещаться обору¬
дование водопроводной и канализационной систем.Распределение воздуха из центральной венткамеры ва¬
рианта 1 ограничено количеством этажей над центральным
залом механического оборудования и под ним, принятым
размером шахт для каналов приточного и рециркуляцион¬
ного воздуха и площадью отдельных этажей. Опыт реализа¬
ции больших проектов показывает, что максимальное коли¬
чество этажей выше и ниже центрального зала механического
оборудования ограничивается 20—24 этажами. Вместе с тем
приемлемое в архитектурном плане положение этого зала
может определяться эстетическими соображениями. От при¬
нятого решения зависит, какое количество этажей будет об¬
служиваться из данного центрального зала механического
оборудования.Например, если архитектор предполагает расположить
центральный зал механического оборудования, содержащий
системы приточного и рециркуляционного воздуха, в центре
высотного здания, то теоретически он может обслуживать
40—48-этажное здание. На практике это часто не предста¬
вляется возможным. Более того, для архитектора и, возмож¬
но, для заказчика может быть неприемлема полоса из вен¬
тиляционных решеток вокруг центра здания. Они могут
предпочесть, чтобы центральный зал механического обору¬
дования располагался в надстройке на крыше, непосредствен¬
но под градирней и находящимися на крыше машинными
задами для лифтов. В этом случае понадобится второй цен¬
тральный зал механического оборудования для 40—44-этаж¬
ного здания, расположенный, возможно, непосредственно
над входным вестибюлем здания.Кроме этого, для вариантов 1 и 2 должно быть определе¬
но местонахождение водоохладительной установки. Как бу¬
дет показано в главе 6, она может находиться в любом ме¬
сте: от подвала здания до помещения с механическим
оборудованием в надстройке на крыше. Высота в чистоте за¬
ла механического оборудования, включающего холодильное
оборудование, может варьироваться в пределах от 4,6 до 5,5 м
в зависимости от требований, предъявляемых к установке
холодильного оборудования. Эта высота должна быть доста¬
точно большой для удобного размещения холодильного обо¬
рудования и для проводки трубопроводов для охлажденной
и оборотной воды, со всеми необходимыми для этого кла¬
панами и элементами арматуры. Вариант 3 не предполагает
установку охлажденной воды, поэтому нет необходимости в
соответствующем помещении.Выбранное решение влияет также на размер полезной и
общей площади. Под полезной понимается площадь на лю¬
бом офисном этаже, которая может быть эффективно ис¬
пользована людьми. Ясно, что центральный зал механиче-90
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийского оборудования занимает меньше места на офисном эта¬
же, чем однотипное оборудование, размещаемое на каждом
этаже. Все, что требуется для центрального зала, — это шахт¬
ное пространство, в то время как для вариантов 2 и 3 необхо¬
димо наличие одной или нескольких венткамер площадью
от 24 до 42 м2 каждая. При этом площадь зависит от разме¬
ра установки, необходимой для обеспечения нужной произ¬
водительности на соответствующем этаже.Анализ полезной и общей плошади должен выполняться
в проекте еще до принятия решения о выборе одной из схем
кондиционирования воздуха. Это объясняется тем, что до¬
полнительное полезное пространство является одним из пре¬
имуществ проекта на рынке недвижимости. В США размер
сдаваемой в аренду площади может зависеть от соответствую¬
щих территориальных норм, которые могут значительно раз¬
личаться в разных регионах страны и существенно отличать¬
ся от правил в странах Европы и Восточной Азии. Но в любом
случае полезная площадь может быть измерена для различ¬
ных вариантов компоновки оборудования кондиционирова¬
ния воздуха. В качестве критерия эффективности проекта при
выборе размера этой площади предпочтение обычно отдает¬
ся центральным системам кондиционирования.Дополнительная общая площадь здания с центральным
залом механического оборудования должна учитываться при
определении общей стоимости здания.5.3.	Акустические параметрыВ любом проекте, разрабатываемом для коммерческого
использования, для различных зон здания должны быть уста¬
новлены определенные акустические критерии. Например,
офисное помещение должно удовлетворять требованиям по
уровню шума NC40, в то время как конференц-залы — тре¬
бованиям NC35 или ниже. Допустимые уровни шума уста¬
навливает инженер-акустик, и инженер систем ОВК должен
учитывать их при проектировании системы.Выбор одного из трех рассматриваемых в этой главе вари¬
антов влияет на параметры звукоизоляции помещений, и в ре¬
зультате - на уровень шума в офисных помещениях. Для лю¬
бого варианта важно, чтобы наряду с заданием акустических
стандартов проекта специалист по акустике проанализировал
предлагаемую схему и подтвердил, что в окончательной кон¬
струкции будут обеспечиваться требования по уровню шума.
Присутствие такого специалиста в проектной группе рекомен¬
дуется для всех проектов, но в особенности при выборе вари¬
анта с локальными венткамерами, расположенными на каж¬
дом этаже, по причинам, которые будут указаны ниже.5.3.1.	Звукоизоляция систем кондиционирования воздуха
с центральной венткамеройВ варианте 1 для любого офисного помещения возможно
обеспечение уровня шума NC35 или ниже, в зависимости от91
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерытипа оборудования, выбранного для системы кондициони¬
рования, конструкции здания и средств поглощения шума
закрытой системы кондиционирования, в том числе систе¬
мы каналов приточного и рециркуляционного воздуха, а так¬
же от выбора оборудования воздухораспределения, в том чи¬
сле конечных воздухораспределительных устройств и
диффузоров, предназначенных для распределения воздуха в
офисных помещениях.Для обеспечения акустического разделения технических
и офисных помещений плиты перекрытий из обычного мо¬
нолитного бетона сверху и снизу зала механического обору¬
дования (при условии, что сверху и снизу располагаются эта¬
жи с офисными помещениями) должны иметь толщину
минимум 200 мм для поглощения шума, производимого вен¬
тиляторным оборудованием в зале. Тип конструкции зала
механического оборудования, содержащего холодильное обо¬
рудование, рассматривается в главе 6. В любом случае, эта
конструкция должна поглощать шум, производимый меха¬
ническим оборудованием.Офисные помещения, находящиеся на том же уровне,
что и центральный зал механического оборудования, и смеж¬
ные с этим залы, где размещаются вентиляторы и прочее
оборудование, должны быть отделены стеной минимально¬
го класса STC 50*. Это может быть достигнуто при исполь¬
зовании стены из шлакобетонных блоков толщиной от 150
до 200 мм или конструкции, состоящей из гипсового обши¬
вочного листа, металлической стойки толщиной 90 мм, про¬
ходящей от плиты до плиты, с обертывающей звукоизоля¬
цией в полости стойки и двух слоев гипсового обшивочного
листа толщиной 16 мм по обеим сторонам стойки. Типич¬
ный пример такой конструкции показан на рис. 11.Еще один вопрос, который должен быть рассмотрен для
зала механического оборудования, расположенного в зда¬
нии выше уровня земли, заключается в возможности про¬
никновения шума вдоль ненесущей стены на торце плиты
или через отверстия на этаже с механическим оборудовани¬
ем и обратно через остекление офисных этажей над залом
механического оборудования и под ним. Для предотвраще¬
ния этого торцы плит у ненесущей стены на этаже с меха¬
ническим оборудованием должны быть тщательно уплотне¬
ны. Кроме этого, в стене зала механического оборудования
не должно быть незакрытых отверстий.Воздуховоды, ведущие из центральных установок конди¬
ционирования воздуха, должны иметь звукоизоляционное
покрытие. Обычно рекомендуется внутренняя звукоизоля¬
ционная футеровка канала на протяжении 9 м от установки
кондиционирования. Некоторые владельцы зданий опасают¬
ся применять футеровку каналов по экологическим сообра¬
жениям, несмотря на то, что звукоизоляционная обшивка
покрывается материалом, предотвращающим отрывание его
волокон под действием напора воздуха и их перенос из*	Sound Transmission Class (STC) - американский класс звукопроницаемости.92
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 11. Конструкция стен зола механического оборудованияканальной системы распределения в офисные помещения.
В этом случае необходимо использовать шумоглушители. Наи¬
лучшее место для установки устройства шумоглушения на¬
ходится в составе системы кондиционирования, где скорость
воздуха, проходящего через змеевик охлаждения, приблизи¬
тельно равна 2,5 м/с, поэтому в шумоглушителе она не очень
велика. В результате может быть выбрано устройство с наи¬
лучшим шумоглушением на отрезке от 0,9 до 1,5 м/с и с не¬
большим статическим падением давления. Альтернативным
решением является установка глушителя в канале приточно¬
го воздуха. Скорость воздуха в канале может составлять бо¬
лее 12,5 м/с, но для уменьшения статического падения да¬
вления на устройстве ослабления в глушителе скорость воздуха
может быть не выше 6 м/с. Эта разность значений скорости
вызывает необходимость применения переходника, изме¬
няющего площадь поперечного сечения шумоглушителя и
обеспечивающего снижение скорости в устройстве до нуж¬
ных значений. Длина шумоглушителя может изменяться в
пределах от 1,5 до 2,1 м, не учитывая длину переходника.
Комбинация из шумоглушителя и переходника существен¬
но усложняет конструкцию системы.93Источник: ®Cerami & Associates, Inc.Звукоизоляционный уплотнитель_ Металлический
горизонтальный брусНижняя часть конструкцииВерхняя часть конструкцииМеталлический
горизонтальный брусБетонная плитаЗвукоизоляционный уплотнительСхема этажаОбертывающая теплоизоляция
толщиной 75 мм. 25 оцинкованных металлических стоек
толщиной 90 мм и максимальной высотой 5 м. Гипсовый обшивочный лист толщиной 16 мм
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерыВ варианте 1 с центральной венткамерой рециркуляцион¬
ный воздух также может представлять проблему на этажах,
ближайших к центральному залу механического оборудова¬
ния, в местах, находящихся в непосредственной близости от
вентилятора рециркуляционного воздуха. На этих несколь¬
ких этажах, возможно, понадобится нанесение звукоизоля¬
ционного покрытия в коленах шахт или проведение экви¬
валентных мероприятий по предотвращению проникновения
шума вентиляторов рециркуляционного воздуха по шахтам
рециркуляционного воздуха в офисные помещения.Наконец, для вентиляторов подачи кондиционирован¬
ного воздуха и вентиляторов рециркуляционного воздуха
необходимо обеспечить внешнюю звукоизоляцию между
вентилятором и бетонным основанием, на котором он уста¬
новлен. Ее детальная проработка должна быть проведена
участвующим в реализации проекта инженером-акустиком.5.3.2.	Звукоизоляция систем кондиционирования воздухас локальными венткамерами» расположенными на этажахХарактер проблем, связанных с вариантами 2 и 3, пре¬
дусматривающими локальное использование оборудования
на этажах, зависит от близости установок к офисным поме¬
щениям, конфигурации установок, типа используемых вен¬
тиляторов и видов компоновки каналов приточного и ре¬
циркуляционного воздуха, которые могут быть реализованы
в проекте.В помещениях, не смежных с локальной венткамерой,
уровень шума может быть снижен до NC35 и ниже, т. е. до
уровня, характерного для варианта 1. В помещениях, смеж¬
ных с венткамерой, при обеспечении рассматриваемых ни¬
же проектных показателей, на расстоянии около 3 м от сте¬
ны этого зала может быть достигнут уровень шума,
соответствующий только критериям, лежащим в диапазоне
от NC40 до NC45. Точное расстояние, определяющее высо¬
кий уровень шума, зависит от выбора вентилятора, компо¬
новки воздуховодов в локальной венткамере и конструкции
зала. Немного повышенный уровень шума обычно не явля¬
ется препятствием для использования этих вариантов на ти¬
пичных офисных этажах, тем не менее, члены проектной
группы и особенно заказчик должны учитывать это при под¬
готовке документов аренды.Системы подачи кондиционированного воздуха, исполь¬
зуемые в любом из вариантов с локальной венткамерой, мо¬
гут реализовываться как в рециркуляционной, так и в про¬
дувочной конфигурации. Обе конфигурации обладают
различными акустическими характеристиками и, соответ¬
ственно, различными требованиями контроля шума. В на¬
стоящее время вместо направляющих лопаток на входе прак¬
тически во всех проектах используются системы контроля
скорости вращения вентиляторов при помощи частотно-
регулируемых приводов. Таким образом, снижается уровень
шума от установки, т. к. устраняется турбуленция, произво¬
димая направляющими лопатками на входе. Более того,94
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 12. Сдвоенная компоновка дверей для локальной венткамерыв связи с тем, что при частичной нагрузке скорость враще¬
ния вентиляторов уменьшается, уровень шума становится
ниже, чем если бы вентиляторы работали при полной на¬
грузке. Это обстоятельство, наряду с тем, что обычно 90 %
времени система работает в условиях нагрузки, меньше рас¬
четной, определяет меньший уровень шума, чем при венти¬
ляторах, работающих все время на максимальной скорости.В системах с поэтажным расположением оборудования
применяются установки с продувкой, с вентилятором, рас¬
положенным перед охлаждающим змеевиком. Преимуще¬
ством такой конфигурации является то, что тепло вентиля¬
тора отводится змеевиком, находящимся после вентилятора.
Однако такая конфигурация характеризуется более высоким
уровнем шума на стороне рециркуляционного воздуха в уста¬
новке, в результате чего уровень шума в венткамере выше,
чем в рециркуляционных установках. Для того чтобы при по¬
даче рециркуляционного воздуха шум не распространялся за
пределы локальной венткамеры, необходимо принять соот¬
ветствующие меры звукоизоляции, которые включают в се¬
бя покрытие распределительной камеры рециркуляционного95Источник: ® Cerami & Associates, Inc.Две сдвоенные двериСдвоенные регулируемые
неопреновые прокладки
по верху порогаПорог-Разрез А-АБетонная плитаСдвоенныерегулируемые неопреновые
прокладки по всем
четырем сторонам двериСтена заламеханического оборудованияДве сдвоенные металлические
двери на общей раме
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерывоздуха звукоизоляционным слоем, использование минималь¬
ного количества каналов рециркуляционного воздуха со зву¬
коизоляционным покрытием и такие специальные конструк¬
ции, как стена для перемещения рециркуляционного воздуха
(рис. 13).Однако в системах кондиционирования воздуха, распо¬
ложенных на этажах, чаще применяются рециркуляцион¬
ные установки, в которых отсутствуют проблемы, связан¬
ные с шумом от корпуса вентиляционной установки или от
входного отверстия. В этом типе установок возможна кон¬
фигурация с подачей рециркуляционного воздуха в локаль¬
ную венткамеру при помощи более простых подключений
каналов рециркуляционного воздуха, чем при продувочной
компоновке, для которой необходима значительная звуко¬
изоляция оборудования.Наряду с компоновкой установки тип используемого вен¬
тилятора изменяет спецификацию контроля шума в проекте.
Выделяют три основных типа.С акустической точки зрения приоритетным является
смешивающий вентилятор, для которого характерен самый
большой уровень шума на более высоких частотах, чем для
двух других типов. Смешивающий вентилятор создает мак¬
симальный шум в диапазоне от 250 до 500 Гц. Уровень шума
в таком диапазоне зачастую понижается легче, чем в более
низком, производимом, например, центробежными венти¬
ляторами.Второй тип — приточный вентилятор. Он тише центро¬
бежного, т. к. нагнетает давление в открытой камере и луч¬
ше изолирован в установке кондиционирования. Камера со
вставными насосами расширяет возможности проекта бла¬
годаря тому, что каналы могут разводиться по множеству на¬
правлений. Это может быть большим преимуществом в том
случае, если от локальной венткамеры прокладываются ка¬
налы по многим направлениям из общего приточного кол¬
лектора, обеспечивающего хорошую шумоизоляцию.Третьим типом являются центробежные вентиляторы.
Они занимают меньше места, но подающий канал должен
идти в направлении вращения вентилятора с минимальны¬
ми отклонениями, позволяющими сохранять ламинарный
характер потока воздуха при изменении направления. Кро¬
ме того, звуковая мощность центробежных вентиляторов вы¬
ше, чем вентиляторов двух других типов, поэтому для них
могут быть необходимы дополнительные меры подавления
шума, наряду с нанесением звукоизоляционного покрытия
или увеличением длины подающего воздуховода до его
ввода в потолочную полость офисного помещения.Единственным отличием, в акустическом плане, второ¬
го и третьего типов является то, что в вентиляторах третье¬
го типа есть компрессор, а второго — нет. Для частичного
снижения шума производитель вентилятора третьего типа
обеспечивает на компрессорах звукоизоляцию с помощью
пружин. Там, где офисные помещения соседствуют с локаль¬
ными венткамерами, установка кондиционирования с вен-96
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 13. Стена для перемещения рециркуляционного воздухатиляторами второго и третьего типов должна монтировать¬
ся на пружинных виброизоляторах. Установка двойных пру¬
жинных виброизоляторов не представляет сложностей, но
позволяет уменьшить шум, вызываемый вибрацией при ис¬
пользовании вентилятора третьего типа. При такой звуко¬
изоляции компрессора основной проблемой будет шум от
вентилятора, который потребует от проектировщика прило¬
жения больших усилий для разработки необходимых реше¬
ний по звукоизоляции.Существуют проблемы, общие для вентиляторов второ¬
го и третьего типов: конструкция перегородки, образующей
стену между локальной венткамерой и офисным помеще¬
нием, часто граничащим с ней, конструкция входной две¬
ри в венткамеру, контроль шума вентилятора, подающего
кондиционированный воздух, который может переносить¬
ся по приточному воздуховоду или с рециркуляционным
воздухом.Для достижения минимального показателя STC, равно¬
го 50, должна быть установлена стенная перегородка. Она
может быть такой же, как в варианте с центральной вентка-97Примечание: через каждые 1,5 м
стена по всей высоте должна иметь
стойки, выполненные в видеИсточник: ®Cerami & Associates, Inc.Металлические стойки толщиной
90 мм с проложенными между
ними слоями звукопоглощающего
покрытия толщиной 50 мм
и плотностью 48 кг/м3Размер отверстия
при скорости 5 м/сПотолокПерегородка зала
механического оборудованияПомещение с людьмиВнутренняя облицовка канала
толщиной 50 мм и плотностью
48 кг/м3, укрепленная на внутренней
стороне перегородкиТри слоя гипсовой
плиты толщиной 15 ммЗал механического
оборудованияЭтот размер не более 380 ммРазмер отверстия
при скорости 5 м/с380
Глава 5. Центральный зал с механическим оборудованием и локальные венткамерымерой в случае смежных с венткамерой или находящихся на
том же уровне помещений, т. е. толщиной 150—200 мм, или
такой конструкции, которая показана на рис. 11.Характеристики дверей зависят от их положения относи¬
тельно офисных помещений и компоновки локальной уста¬
новки кондиционирования в венткамере. Для продувочной
установки, более шумной, чем рециркулирующая, потребу¬
ется более мощная звукоизоляция. В качестве вариантов кон¬
струкции дверей в венткамере можно указать сдвоенную ме¬
таллическую дверь с заполненной внутренней полостью,
проложенной по периметру прокладкой и автоматическим
уплотнением; сдвоенные двери с уплотнением по порогу, звуко¬
изолирующий модуль из двери и рамы. На рис. 12 более по¬
дробно показана компоновка сдвоенных дверей.Для уменьшения распространения шума по системе при¬
точных воздуховодов в эту систему включается прямой отре¬
зок канала подачи длиной не менее 3 м со звукоизоляцион¬
ным покрытием. Этот отрезок должен находиться перед
входом канала в потолочную камеру в офисном помещении.В случае если прямой отрезок канала ограничен по длине,
более важным для решения проблемы шума становится вы¬
бор установки. Важность этого отрезка определяется тем,
что в нем не только гасится шум вентилятора, но и умень¬
шается турбуленция воздуха, благодаря чему повышается
равномерность потока воздуха в системе воздуховодов. Если
позволяет имеющаяся площадь и тип используемого венти¬
лятора, рекомендуется разделять приточный воздуховод,
т. к. акустическая энергия не сосредотачивается в одном ка¬
нале, а распределяется по двум. При ограниченном соответ¬
ствующем пространстве и параметрах венткамеры, не по¬
зволяющих установить в венткамере два канала, следует
разделить один канал после его выхода из венткамеры, в ре¬
зультате чего в паре этих каналов существенно гасится зву¬
ковая энергия.Канал рециркуляционного воздуха из потолочной каме¬
ры также должен иметь звукоизоляционное покрытие на
протяжении не менее чем 4 м. Одним из способов достиже¬
ния этого является спуск канала рециркуляционного возду¬
ха с внутренним покрытием к полу венткамеры. В результате
образуется вертикальное колено от потолочной до вентиля¬
ционной камер со звукоизоляционным покрытием длиной
приблизительно 3 м. Это позволяет сократить в потолочной
камере длину участка с покрытием до 1 м. Другой вариант
изображен на рис. 13. Здесь применяется стена для перено¬
са рециркуляционного воздуха, позволяющая отказаться от
канала рециркуляционного воздуха благодаря тому, что воз¬
дух проходит в специально сконструированной стене вент¬
камеры.Каналы приточного и рециркуляционного воздуха дол¬
жны быть сделаны из листового металла достаточной тол¬
щины для поглощения низкочастотного шума вентилятора.
Это требование особенно важно для каналов с большим зна¬
чением отношения длины к ширине, позволяющим не вый¬98
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийти за рамки пространственных ограничений, определяемых
необходимостью минимизации высоты потолочной камеры.
Как указывается в нескольких источниках, толщина мате¬
риала канала может быть больше, чем требуется для обеспе¬
чения прочности канала. Особенно важна данная характе¬
ристика для первых секций каналов, проходящих над
офисными помещениями.99
Глава 6. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ
И ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИВо многих высотных общественных многофункциональ¬
ных зданиях необходима центральная установка, вырабаты¬
вающая охлажденную и горячую воду или пар для обеспече¬
ния кондиционирования и отопления здания. Если
используются локальные венткамеры, расположенные на
каждом этаже, с установками непосредственного испарения,
то отдельный водоохладитель не требуется. Аналогично в хо¬
лодном климате для отопления используется тепло, выраба¬
тываемое электронагревателями, расположенными либо
вдоль основания внешней стены, либо в приточном конеч¬
ном устройстве с вентилятором, подающем кондициониро¬
ванный воздух в периферийную часть здания. В этом случае
централизованное горячее водоснабжение или паровой ко¬
тел не нужны. Если возможно использование тепла от го¬
родских тепловых сетей, в индивидуальной котельной уста¬
новке нет необходимости.Для большинства других систем необходима централь¬
ная холодильная установка, использующая холодильные
машины, а также центральная отопительная установка.
Факторами, которые должны рассматриваться для приня¬
тия рационального решения, касающегося типа и распо¬
ложения отопительного и холодильного оборудования, яв¬
ляются:•	вес, необходимое пространство, влияние на конструк¬
цию здания;•	влияние на выполнение строительных работ;•	изменения оснащения зала механического оборудова¬
ния и конструкции плит перекрытия, на которых распола¬
гается оборудование;•	вопросы звукоизоляции;•	удобство и стоимость эксплуатации и технического об¬
служивания;•	наличие доступных источников энергии;•	эксплуатационные затраты в течение года и возмож¬
ные затраты в течение всего срока службы оборудования;•	занимаемое пространство;•	затраты, связанные с высокой вертикальной дымовой
трубой из котла, работающего на природном топливе.Методы расчета затрат, связанных с эксплуатацией раз¬
личных систем, рассматриваются в руководстве ASHRAE —
Приложения (ASHRAE Handbook — Applications). Альтерна¬
тивные холодильные машины подробно обсуждаются в руко¬
водстве ASHRAE - Охлаждение (ASHRAE Handbook -101
Глава 6. Центральные отопительные и холодильные установкиRefrigeration), а нагревательные котлы — в руководстве
ASHRAE — Системы и оборудование (ASHRAE Handbook -
Systems and Equipment). Полезные ссылки содержатся в то¬
мах правил ASME по применению котлов и сосудов под
давлением (AS ME Boiler and Pressure Vfessel Code).6.1.	Экономические аспекты использования отопительных
и холодильных установок	Выбор холодильной системы, используемой в проекте,
обычно ограничивается центробежными или абсорбцион¬
ными холодильными машинами. Для работы центробежных
холодильных машин требуется электричество или пар, и поч¬
ти всегда необходимо водяное охлаждение. Абсорбционные
холодильные машины могут быть простого или двойного
действия. Преимущество машин двойного действия заклю¬
чается в меньших затратах на потребляемую энергию, но для
их работы необходим пар высокого давления, который ред¬
ко применяется в коммерческих проектах, кроме случаев,
когда он поступает из системы централизованного тепло¬
снабжения.Холодильные машины с воздушным охлаждением в вы¬
сотных зданиях устанавливаются нечасто. Основная причи¬
на этого — размер предлагаемого на рынке холодильного
оборудования с воздушным охлаждением и, соответственно,
размер пространства, необходимого для установки данного
оборудования. Самая большая холодильная машина с воз¬
душным охлаждением обеспечивает 1 400 кВт. В высотных
зданиях для обеспечения потребности в холоде возможно
использование нескольких холодильных систем с воздуш¬
ным охлаждением, при условии наличия значительного про¬
странства для такого оборудования.Кроме этого, оборудование с воздушным охлаждением
требует значительных эксплуатационных затрат из-за высо¬
кой температуры конденсации, характерной для холодиль¬
ного оборудования. Это объясняется тем, что температура
конденсации хладагента в оборудовании с воздушным ох¬
лаждением зависит от температуры наружного воздуха по
сухому термометру, в то время как температура конденсации
хладагента с водяным охлаждением определяется более низ¬
кой температурой наружного воздуха по мокрому термо¬
метру. Такая разность эксплуатационных затрат существует,
даже если в системе отсутствует вентилятор градирни, на¬
сос оборотной воды и электродвигатель насосов, необходи¬
мых для оборудования с водяным охлаждением.Оборудование с воздушным охлаждением в основном ис¬
пользуется для проектов высотных общественных много¬
функциональных зданий, расположенных в географических
регионах, где вода, необходимая для подачи в градирни, ли¬
бо отсутствует, либо слишком дорога.Как в высотных, так и в малоэтажных зданиях отопитель¬
ными установками, не использующими электрические на¬102
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийгреватели, могут быть котлы, работающие на мазуте, на газе
или на обоих видах топлива, а также котлы, работающие на
электрической энергии. Эти котлы могут использоваться в
производстве тепла для нагрева воды, выработки пара низ¬
кого давления, распределяемого по помещениям здания, или
производства дополнительного тепла для тепловых насосов
или систем утилизации тепла. Выбор одного из решений
определяется исходя из результатов экономического анали¬
за, учитывающего объем пространства, необходимого для
установки оборудования, величину первоначальных затрат
и эксплуатационных затрат, зависящих от стоимости исполь¬
зуемого вида топлива и технического обслуживания.6.2.	Размещение оборудованияРазличные варианты размещения оборудования в здании
влияют на стоимость строительной конструкции, архитек¬
турное решение проекта, сроки строительства здания и эф¬
фективность кондиционирования или отопления офисных
помещений.Для некоторых проектов последнее требование зачастую
становится существенным фактором при решении вопросао	размещении центральных отопительных и холодильных
установок ниже уровня земли, даже несмотря на то, что в
некоторых случаях это приводит к усложнению системы и
возможному удорожанию всего проекта. С другой стороны,
размещение водоохладителей и отопительных установок на
этажах, расположенных выше уровня земли, вплоть до про¬
странства непосредственно под крышей, является не толь¬
ко обычным, но и желательным для упрощения строитель¬
ства и удобства доставки необходимого вентиляционного
воздуха и других средств обеспечения нормальной рабо¬
ты оборудования. Более того, отсутствует необходимость
размещать оба типа установок на одном уровне здания,
т. к. между ними обычно нет непосредственных соединений.Место расположения отопительной установки и холо¬
дильных машин с водяным охлаждением определяется с уче¬
том требований к оборудованию. Котельные и холодильные
установки могут размещаться на уровнях ниже уровня земли
или в зале механического оборудования под самой крышей,
а также где-либо на промежуточном уровне.Если котел устанавливается выше уровня земли, топли¬
во (мазут, газ или электричество) должно доставляться к кот¬
лу, а дым, в случае использования мазута или газа, должен
выводиться из топки котла в атмосферу. Поэтому место раз¬
мещения котельной установки определяется с учетом всех
указанных до этого параметров. Независимо от места уста¬
новки, проектные решения должны учитывать способы сни¬
жения уровня шума и обеспечения виброизоляции.Место размещения холодильной установки определяется
более сложным образом, т. к. охлажденная и оборотная вода
должна накачиваться к месту размещения холодильной уста¬103
Глава 6. Центральные отопительные и холодильные установкиновки и откачиваться оттуда к оборудованию кондициони¬
рования воздуха, для которого нужна охлажденная вода.Кроме этого, должны приниматься во внимание параме¬
тры градирни и рабочее давление холодильных машин, ха¬
рактеристики трубопроводной системы, арматуры и клапа¬
нов, рассматриваемые в главе 7. Для обеспечения работы
оборудования к машинам нужно подавать электроэнергию
и пар.Одним из ключевых является вопрос снижения уровня
шума и вибрации. Заказчики часто выражают озабоченность
по поводу возможного шума, распространяемого холодиль¬
ным оборудованием в офисных помещениях на этажах вы¬
ше и ниже установки и в смежных с ней помещениях. Во из¬
бежание этой проблемы архитектурные и строительные
решения, а также решения, связанные с механическим обо¬
рудованием, должны в полном объеме учитывать требова¬
ния к установке, касающиеся снижения вибрации и уровня
шума.6.3.	Вопросы снижения уровня шума в зависимости
от расположения оборудованияПроблема выбора положения отопительной и холодиль¬
ной установок, а также другого оборудования, которое пред¬
полагается использовать в проекте, должна решаться про¬
ектировщиком систем ОВК совместно с участвующим в
проекте специалистом по акустике, с целью достижения
необходимого уровня шума в помещениях сверху и снизу от
центральной установки, а также в смежных с ней помеще¬
ниях. Правильное решение предполагает понимание харак¬
теристик шума, издаваемого оборудованием, и альтернатив¬
ных путей переноса шума и вибрации оборудования в
офисные помещения. Существует два основных пути. Пер¬
вый — передача самого шума по полу, потолку и стенам за¬
ла механического оборудования. Второй — вибрация и шум,
связанный с вибрацией, передаваемой по корпусу здания в
офисные помещения.Исходными данными являются состав оборудования и
характеристики издаваемого оборудованием шума. Если при¬
нято, что в качестве холодильного оборудования могут ис¬
пользоваться центробежные холодильные или абсорбцион¬
ные машины, должны быть рассмотрены акустические
характеристики машин обоих типов. Из-за вращения ком¬
прессора, электродвигателя или паровой турбины, приво¬
дящей в действие компрессор, а также из-за пропускания
газообразного хладагента через компрессор и из компрессо¬
ра в конденсатор центробежные холодильные машины из¬
дают значительный шум. Кроме того, дополнительным ис¬
точником шума могут быть зубчатые передачи от
электродвигателя к компрессору. Абсорбционные чиллеры
относительно бесшумны, т. к. кроме циркуляционных насо¬
сов в них нет никаких движущихся деталей, поэтому изда-104
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийваемый ими шум обычно ограничен высокими частотами,
которые издает пар, проходящий через регулирующие кла¬
паны машины.Независимо от типа установленной в проекте машины,
существует максимальный уровень шума, издаваемого ма¬
шиной в определенном диапазоне мощности. Обычно не
требуется задавать максимальное значение в каждой октав¬
ной полосе, т. к. уровни по октавным полосам могут менять¬
ся, в определенных границах, от производителя к произво¬
дителю в зависимости от конкретных характеристик
конструкции. Однако можно установить максимально до¬
пустимый уровень шума, т. е. число, выражающее взвешен¬
ный уровень шума, который может быть измерен любым
стандартным шумомером. Максимально допустимый уро¬
вень шума, приемлемый для всех производителей холодиль¬
ных машин, составляет 90 дБ для машины и для любой зуб¬
чатой передачи между приводом электродвигателя и
компрессором, который может быть использован произво¬
дителем в случае центробежных машин с приводом от элек¬
тродвигателя. Данный уровень шума подходит и для абсорб¬
ционных машин.6.3.1.	Вопросы акустики для зала механического оборудованияс холодильной установкойДля ограничения шума, проникающего из зала механи¬
ческого оборудования с холодильной установкой в смежные
офисные помещения, особое внимание должно уделяться
конструкции пола, потолочных перекрытий и стен между
помещениями. Плиты перекрытия над холодильной уста¬
новкой и под ней должны быть выполнены из щебеночно¬
го бетона толщиной 200 мм и плотностью 4,8 кПа. Это
более тяжелый бетон, чем рекомендуется для зала механи¬
ческого оборудования с вентиляторными системами конди¬
ционирования воздуха.Если офисные помещения находятся рядом с помещени¬
ем холодильной установки, должна быть установлена стена
стандартной толщины 150 или 200 мм, выполненная из шла¬
ковых блоков или из другого материала, обеспечивающего
класс звукоизоляции STC 55. Такая конструкция должна удо¬
влетворять требованиям звукоизоляции согласно стандарту
NC40 для центробежных или абсорбционных холодильных
машин или котлов, а также для насосов и другого оборудо¬
вания, которое может присутствовать в проекте. Если цен¬
тробежное холодильное оборудование находится рядом с по¬
мещениями с более жесткими критериями по уровню шума,
чем для случая размещения оборудования рядом с залом за¬
седаний, над или под ним, то может быть необходимо при¬
менение других вариантов. Например, если оборудование
находится над чрезвычайно критичной зоной, может пона¬
добиться устройство бетонного плавающего пола. Это очень
дорогое сооружение, которое используют только при край¬
ней необходимости. Конструкция бетонного плавающего
пола показана на рис. 14.105
Глава 6. Центральные отопительные и холодильные установкиРис. 14. Устройство плавающего бетонного пола6.3.2.	Требования по виброизоляции для холодильного оборудованияКак уже указывалось выше, вторым способом, при помо¬
щи которого шум от оборудования проникает в другие по¬
мещения, является шум, передаваемый по корпусу здания,
и вибрация, передаваемая через плиты помещения. Этот шум
может передаваться не только от холодильного оборудова¬
ния и котлов, но и от насосов и трубопроводной системы,
установленных в зале механического оборудования и служа¬
щих для распределения охлажденной и горячей воды от хо¬
лодильного оборудования и котлов. Для шумоизоляции, пе¬
редаваемой по корпусу здания, необходимо монтировать все
оборудование с вращающимися узлами в зале механическо¬
го оборудования на определенный виброизоляционный ма¬
териал. Холодильная машина с единой опорной рамой, уста¬
навливаемая на верхних этажах, должна монтироваться на
открытых, устойчивых пружинах. Деформация пружин зави¬
сит не только от веса машины, но и от собственной частоты
пролета этажа и размера стальной конструкции. На практике
деформация пружин обычно составляет около 50 мм.Большие насосы, подключенные к чиллерам, должны
снабжаться инерционными опорными блоками, опирающи¬
мися на пружины. Толщина опорного блока определяется
мощностью электродвигателя. В случае разделенных в гори¬
зонтальной плоскости насосов бетонный блок должен со¬
держать опоры и коленчатые патрубки для подключений вса¬
сывания и нагнетания. Типичная компоновка разделенного
в горизонтальной плоскости насоса показана на рис. 15.
Опорные коленные патрубки, как показано на этом рисун¬
ке, должны прикручиваться болтами к инерционному бе¬
тонному блоку и заливаться цементным раствором. Блок,106Источник: ©Cerami & Associates, Inc._ Самоподъемный изолятор
(пружина или неопрен, по требованию)Плита корпуса зданияНеизолированная стенаУложенная по периметру
изоляционная панель толщиной 12,5 ммПлавающая железобетонная плита
нормального веса толщиной 100 мм- Воздушный зазор 50 мм
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 15. Схема разделенного в горизонтальной плоскости насосав свою очередь, должен монтироваться на пружинных ви¬
броизоляторах, находящихся между блоками и фундамент¬
ной подушкой.Если холодильное или отопительное оборудование уста¬
новлено на плите фундамента, не всегда необходимо исполь¬
зовать внешние пружины. От них можно отказаться в зави¬
симости от близости офисного помещения к оборудованию
центральной установки. Если же оборудование расположено
непосредственно под используемым помещением или под
вестибюлем здания, пружинная виброизоляция должна при¬
сутствовать как часть стандартной спецификации.Трубопроводы в помещении центральной установки дол¬
жны снабжаться пружинными подвесками или опорами. Как
и другие изоляционные подвески, они должны крепиться к
наиболее массивным элементам корпуса здания. Обычно это
означает необходимость установки дополнительных сталь¬
ных конструкций между элементами корпуса. Трубопрово¬
ды не должны подвешиваться к самой плите. Для лучшей
шумо- и виброизоляции корпуса здания трубопроводы дол¬
жны протягиваться и крепиться пружинными виброизоля¬
торами вдали от установки. Расстояние от зала механиче¬
ского оборудования, в котором необходимо производить
пружинную виброизоляцию трубопроводов, не может быть
определено в общем случае. Оно должно устанавливаться
инженером-акустиком в ходе тщательного изучения уста¬
новки.107Труба с резьбой
(макс. диаметр -
1/3 диаметра колена)_ Трубная муфта,
приваренная к основаниюИсточник: Jaros Baum & Bolles- Опора анкерного колена
на фундаменте
с анкерными болтамиСпускной кран -Подключение слива
и заполнения, 25 ммТруба рециркуляционного
воздухаЗапорная задвижкаФильтр с продувочным
клапаномВыпускное отверстие
для насосов. Вспомогательная подушка
толщиной 100 ммНагнетательный 	,трубопровод насосаВыравнивающий клапан	ВыравнивающаязадвижкаМанометр	дифференциального давленияПрокладка 	на цементном раствореИнерционный блок
Глава 6. Центральные отопительные и холодильные установки6.4.	Влияние расположения оборудования на общий ход работы
над проектом	Окончательное решение о положении отопительной и
холодильной установок принимается в зависимости от его
влияния на ход строительных работ. Особенно это относит¬
ся к сложной холодильной установке, требующей много вре¬
мени для монтажа и наладки систем охлажденной и оборот¬
ной воды, для возможной прокладки паропроводов и для
установки систем электроснабжения машин. Самые объем¬
ные и сложные работы по прокладке трубопроводной систе¬
мы связаны с холодильной установкой. В результате, если
холодильная установка находится на верхней отметке зда¬
ния, работы по установке машин и прокладке трубопрово¬
дов могут задержать общие работы по завершению строи¬
тельства здания. Нежелательно располагать холодильное
оборудование ниже уровня земли, потому что данное про¬
странство выгоднее использовать для других целей, напри¬
мер, для стоянки автомобилей или для складских нужд, кро¬
ме того, такое решение не лишено определенных сложностей.
Наилучший вариант размещения холодильного оборудова¬
ния — в промежутке между входным вестибюлем здания и
верхним этажом. Кроме этого, при размещении отопитель¬
ной и холодильной установок на верхней отметке здания
офисные помещения на нижних этажах здания не могут ис¬
пользоваться до завершения работ на верхних этажах.108
Глава 7. СИСТЕМЫ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕН ИЯПроектирование трубопроводных систем водораспреде-
ления в высотных общественных многофункциональных
зданиях отличается от проектирования аналогичных систем
в малоэтажных зданиях в основном значением гидростати¬
ческого давления в трубопроводной системе, обусловлен¬
ным высотой здания. Это обстоятельство может влиять на
конструкцию рассматриваемых в этой главе трубопровод¬
ных систем охлажденного, горячего и оборотного водоснаб¬
жения. На трубопроводы, подающие воду для бытовых нужд
и спринклерной системы, проблемы гидростатического да¬
вления влияют в меньшей степени благодаря их стандарт¬
ной конструкции. Трубопроводная система водоснабжения
для бытовых нужд кратко рассматривается в главе 8, а сприн¬
клерной системы — в главе 10.Системы охлажденного и горячего водоснабжения всег¬
да являются замкнутыми, в то время как система оборотно¬
го водоснабжения, как правило, открытая система. Под зам¬
кнутой понимается система, в которой перекачиваемая
жидкость не имеет контакта с атмосферой. Примером мо¬
гут служить системы охлажденного и горячего водоснабже¬
ния, подающие воду в различное теплообменное оборудо¬
вание, снабжающее здание кондиционированным воздухом
и теплом. Такие системы всегда содержат расширительный
бак, который может быть либо открытым, либо закрытым.
Открытый расширительный бак находится всегда в самой
верхней точке системы и сообщается с атмосферой, но пло¬
щадь его поверхности настолько незначительна, что не мо¬
жет изменить определение замкнутой водной системы.Открытой называется система, в которой перекачивае¬
мая жидкость подвергается атмосферному давлению в од¬
ной или нескольких точках трубопроводной системы. Тру¬
бопроводная система распределения оборотной воды, при
условии, что в нее входит градирня, связана с атмосферой
через отверстие трубопровода градирни. Система сообщает¬
ся с атмосферой в резервуаре или отстойнике градирни.Если для охлаждения оборотной воды вместо градирни
используется испарительный или сухой охладитель (назы¬
ваемый обычно промышленным охладителем жидкости), ко¬
торый осуществляет отбор тепла от холодильного оборудо¬
вания, трубопроводная система из открытой системы
превращается в замкнутую. Для всего здания испаритель¬
ные или сухие охладители применяются чрезвычайно ред¬
ко. Однако они используются в отдельных секциях высот¬
ных общественных многофункциональных зданий в качестве109
Глава 7. Системы водораспределениясредства отбора тепла от дополнительных систем охлажде¬
ния, устанавливаемых в офисных помещениях, для которых
необходима дополнительная холодильная нагрузка, напри¬
мер в информационных центрах.Как указывается в руководстве ASHRAE — Системы и обо¬
рудование (ASHRAE Handbook — Systems and Equipment), «...ос¬
новная разница гидравлических характеристик открытой и
замкнутой систем заключается в том, что определенные ги¬
дравлические характеристики открытых систем не могут про¬
являться в замкнутых. Например, в отличие от открытой си¬
стемы, в замкнутой на расход не влияет разность статического
давления; насосы не обеспечивают статического напора;
трубопроводная система всегда полностью заполнена водой».7.1.	Решение вопросов гидростатического давленияКак упоминалось выше, основной проблемой при про¬
ектировании трубопроводной системы в высотном здании
является проблема гидростатического давления, обусловлен¬
ного высотой здания. Это давление влияет не только на тру¬
бопроводы, связанные с ними клапаны и фитинги, но и на
оборудование, установленное в здании. В случае системы
охлажденного водоснабжения это оборудование включает
холодильные машины, корпуса насосов охлажденной воды,
охлаждающие змеевики, установленные в системах конди¬
ционирования воздуха, и теплообменники. Кроме того,
в состав оборудования могут входить вентиляторные кон¬
векторы на внешней стене здания. Подобный перечень
устройств, кроме труб, клапанов и фитингов, может быть
представлен для других насосных систем проекта, напри¬
мер, для системы оборотного водоснабжения или любой си¬
стемы горячего водоснабжения.Кроме статической составляющей избыточного давле¬
ния, обусловленной высотой здания, имеется динамическое
давление, создаваемое насосами в любом высотном здании.
Чтобы определить рабочее давление каждого элемента тру¬
бопроводной системы здания, необходимо сложить значе¬
ния динамического и статического давления. Динамическое
давление насоса имеет следующие составляющие:•	потери на трение в трубах и в связанных с ними кла¬
панах и фитингах;•	остаточное давление в наиболее удаленном элементе
применяемого в проекте теплообменного оборудования,
необходимое для функционирования этого элемента обору¬
дования. К этому также относятся потери давления в регу¬
лирующих клапанах оборудования и потери на трение или
падение давления на оборудовании;•	избыточное давление, вызываемое насосами, когда они ра¬
ботают при низком расходе вблизи точки отключения насоса.Необходимо определить рабочее давление в трубах и в
оборудовании, подключенном к трубам, на разных высотах
здания. Это выполняется сложением гидростатического на-110
Проектирование систем ОБК высотных общественных многофункциональных зданийпора в определенном месте со скоростным напором, кото¬
рый могут обеспечивать насосы в этом месте. Рассматрива¬
емым скоростным напором должен быть напор, производи¬
мый насосом при полных оборотах, даже если применяются
насосы с переменной скоростью, т. к. возможна их работа в
точке отключения при полной скорости. В соответствии с
этим рабочее давление в трубах и оборудования снижается,
как только уменьшается статический напор в определенной
точке.7.2.	Компоновка трубопроводов охлажденной водыСуществует два основных варианта компоновки трубо¬
проводов охлажденной воды в высотных общественных мно¬
гофункциональных зданиях. Каждый из этих базовых вари¬
антов может варьироваться инженером-проектировщиком,
но любое решение будет лишь модификацией одного из ва¬
риантов.В первом варианте насосы, связанные с холодильными
машинами, распределяют охлажденную воду к охлаждающим
змеевикам и другому установленному теплообменному обо¬
рудованию, для которого необходима охлажденная вода.
Блок-схема такой компоновки показана на рис. 16 — три
чиллера трех холодильных машин. Каждая машина покры-Рис. 16. Непосредственное распределение от насоса охлажденной воды на нагрузки охлажденияшПодключение
первоначальной
промывки —Чиллер № 2Чиллер № 1Холодильные машиныВыравнивающая задвижка
Регулирующий клапан
ФильтрЗапорная задвижка- Трубопровод подачи охлажденной
воды на нагрузки охлажденияВыравнивающая задвижка -Запорная задвижка -Чиллер № 3Трубопровод возврата охлажденной
воды от нагрузок охлаждения	Трубопроводы подачи
и возврата охлажденной воды
на нагрузки охлажденияТрубопровод
подачи охлажденной
воды на нагрузки
охлажденияНасосы охлажденной
воды (один резервный)
Глава 7. Системы водораслределениявает треть всей нагрузки здания. Во многих проектах при-
меняются только две машины, каждая из которых рассчи¬
тана на 50 % общей нагрузки. Иногда система состоит из че¬
тырех машин. Две из них рассчитаны на одну треть общей
расчетной нагрузки, а две остальные — на одну шестую каж¬
дая. Такой режим работы эффективен при небольших на¬
грузках, например, при работе в здании небольшого инфор¬
мационного центра во внеурочное время. Решение о
количестве машин и их относительной производительности
принимает инженер-проектировщик в зависимости от
необходимой нагрузки в здании, а также от их использова¬
ния в нерабочее время и в выходные дни. При условии пре¬
доставления качественных сервисных услуг и своевремен¬
ной доставки запчастей часто используются запасные
машины. В случае проблем с осуществлением сервисного
обслуживания и приобретением запчастей, рекомендуется
изначально включать в спецификацию проекта запасные ма¬
шины и перечень необходимых запчастей.На рис. 16 изображено также четыре насоса для охлажден¬
ной воды. Каждый из них рассчитан на номинальный расход
в каждом из чиллеров. Если регулирование расхода охлажден¬
ной воды производится при помощи двухходовых регулирую¬
щих клапанов, что и происходит обычно на практике, то ко¬
личество перекачиваемой охлажденной воды будет меняться в
соответствии с изменением расхода холода в здании. Поэтому
указанные насосы должны обладать способностью работать с
переменной скоростью, и для них будут необходимы частотно¬
регулируемые приводы. Кроме этого, насосы, также как и чил-
леры, работают в параллель, поэтому любая машина может ра¬
ботать с любым насосом. Это обеспечивает взаимозаменяемость
насосов в случае выхода из строя одного из них. Достаточно
часто в проект включается запасной насос на случай ремонта
или сервисного обслуживания одного из насосов.На рис. 16 не представлены конденсаторы хладагента для
холодильных машин с аналогичным подключением, при ко¬
тором четыре насоса обслуживают три машины и каждый
насос может использоваться с любой из трех машин. Одна¬
ко эти насосы охлажденной воды не могут менять свою по¬
дачу с изменением нагрузки, поэтому для них не требуются
частотно-регулируемые приводы.Второй вариант компоновки состоит из основных и вспо¬
могательных насосов (рис. 17). В отличие от компоновки,
показанной на рис. 16, каждый чиллер работает со специаль¬
но предназначенным для него основным насосом, перека¬
чивающим воду с постоянной скоростью и постоянным рас¬
ходом. Возможно параллельное трубное подключение
чиллеров и насосов, обеспечивающее резерв, как и в вари¬
анте, изображенном на рис. 16.Вспомогательные насосы с переменной скоростью (рис. 17)
распределяют воду в змеевики охлажденной воды, устано¬
вленные в оборудовании кондиционирования воздуха, а так¬
же в другом теплообменном оборудовании, необходимом в
проекте. Сторонники этой компоновки указывают на тот112
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 17. Распределение от вспомогательного насоса охлажденной воды на нагрузки охлажденияфакт, что расход в каждом чиллере постоянен, т. к. регули¬
рующие клапаны охлаждающих змеевиков или теплообмен¬
ного оборудования снижают расход охлажденной воды при
уменьшении тепловой нагрузки на змеевике или на обору¬
довании. Большинство производителей чиллеров оговари¬
вают обеспечение максимальной скорости жидкости в ох¬
ладителе чиллера, составляющей обычно 3 м/с, но также
требуют, чтобы она не снижалась ниже минимального зна¬
чения, которое может быть около 1 м/с. Компоновка труб¬
ных соединений (рис. 17) обеспечивает постоянный расход
и устраняет возможные проблемы с ним.При регулировании расхода холода на каждом элементе
теплообменного оборудования при помощи двухходовых ги¬
дравлических дросселей в компоновке, показанной на рис. 16,
для насосов может понадобиться байпасный отвод. Любой
байпасный отвод, который может понадобиться в компо¬
новке, показанной на рис. 17, должен выполняться на вспо¬
могательных насосах. В любом случае, при небольшой на¬
грузке в системе перекачивается больше воды, чем это
необходимо для теплообменного оборудования, в результате
чего может понадобиться включение байпасного отвода для
вывода излишней перекачиваемой воды. Однако в реализу¬
емых в настоящее время проектах обычно есть насосы с пе¬
ременной скоростью. В такой конструкции расход пропор-113Выравнивающая задвижка
Регулирующий клапан
ФильтрЗапорная задвижкаЗапорная задвижкаЧиллер № 3Чиллер № 2Чиллер № 1Основные насосы
охлажденной водыОсновные трубопроводы
подачи охлажденной воды
на нагрузки охлажденияВспомогательный
трубопровод подачи
охлажденной воды
на нагрузки охлажденияВспомогательные насосы
охлажденной водыВспомогательный трубопровод
возврата охлажденной воды
от нагрузок охлаждения .Основные трубопроводы —
возврата охлажденной воды
от нагрузок охлаждения 	Вспомогательные трубопроводы
подачи и возврата охлажденной -
воды на нагрузки охлаждения
Глава 7. Системы водораслределенияционален нагрузке, поэтому необходимость в байпасном от¬
воде отпадает. Соответственно, на рис. 16 и 17 байпасный
отвод не показан, и при использовании насосов с перемен¬
ной скоростью этот отвод не нужен.7.3.	Влияние положения холодильной машиныРешение о том, на каком этаже здания установить холо¬
дильные машины и необходимые насосы охлажденной и обо¬
ротной воды, может повлиять на затраты, связанные с уста¬
новкой холодильного оборудования, насосов, трубопроводов,
фитингов и клапанов. Это влияние обусловлено изменени¬
ем по высоте рабочего давления, при котором будет рабо¬
тать вышеназванное оборудование.Как указывалось в главе 6, помещение с холодильной уста¬
новкой может находиться практически на любом этаже зда¬
ния, от подвала до крыши. Для иллюстрации влияния рас¬
положения холодильной машины на разных уровнях здания
на рис. 18 представлены три альтернативных варианта раз¬
мещения чиллера в 70-этажном 276-метровом высотном зда¬
нии, соответствующих установке охлаждающих змеевиков
или теплообменного оборудования в подвальном уровне, в
зале механического оборудования на средних этажах и на
крыше. Во всех вариантах используется расширительный бак
открытого типа, поэтому он расположен на самом верху зда¬
ния и, соответственно, в самой высокой точке системы. При
использовании закрытого расширительного бака замкнутой
системы максимальное давление должно задаваться и учи¬
тываться при определении рабочего давления в системе.Рабочее давление в любом оборудовании или в трубах,
клапанах и фитингах в любом месте здания является суммой
гидростатического напора воды в трубах выше рассматри¬
ваемой точки и динамического давления, создаваемого на¬
сосом, в этой точке. Оба давления измеряются в метрах во¬
дяного столба. Их сумма определяет общее или рабочее
давление в рассматриваемой точке. Для определения рабо¬
чего давления (кПа) общее давление (м вод. ст.) следует ум¬
ножить на коэффициент преобразования, равный 9,81.Например, в решении А на рис. 18 высота водяного стол¬
ба над холодильной машиной составляет 276 м. Насос, по¬
дающий воду машинам, имеет максимальный напор при пол¬
ных оборотах, равный 43 м. Следовательно, общее давление,
являющееся суммой этих двух значений, равно 319 м, и при
умножении на 9,81 дает значение рабочего давления на ма¬
шинах, равное примерно 3 100 кПа.На рис. 18 представлены также результаты расчетов для ва¬
риантов размещения холодильной установки на среднем и верх¬
нем уровнях здания. Рабочее давление в холодильном оборудо¬
вании на среднем уровне равно 1 760 Па, а на верхнем — 448 кПа.Стандартным рабочим давлением для охладителей и кон¬
денсаторов больших холодильных машин всех крупных про¬
изводителей в США является значение 1 ООО кПа. За допол-114
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРешение АСтатическое давление - 276 м
Запорный напор насоса - 43 м
Общий напор -319м
Общий напор - 3 100 кПаРешение БСтатическое давление - 138 м
Запорный напор насоса - 43 м
Общий напор - 181 м
Общий напор - 1 758 кПаРешение ВСтатическое давление - 3 м
Запорный напор насоса - 43 м
Общий напор - 46 м
Общий напор - 448 кПаРис. 18. Рабочее давление чиллера в 70-этажном здании высотой 276 м115НагрузкаЧиллерНасосНагрузкаНагрузкаНагрузкаНасосЧиллерРасширительный бак
г КрышаРасширительный бак
г Крыша	jРасширительный бак
г КрышаНагрузкаНагрузкаНасосЧиллерНагрузкаНагрузкаНагрузкаПодвалПодвалПодвал
Глава 7. Системы водораспределенияСтатическое давление (в каждой зоне) - 92 м
Остаточный напор насоса (в каждой зоне) -9м
Общий напор (в каждой зоне) - 101 м
Общий напор - 986 кПаРис. 19. Распределение охлажденной воды по зонам в 70-этажном здании высотой 276 мпроводной системе. Предлагались способы снижения давле¬
ния в холодильном оборудовании при изменении высоты
установки оборудования над уровнем земли. Но это не из¬
меняет значение максимального давления, которое в любом
месте будут испытывать трубы, фитинги и клапаны, исполь¬
зуемые, например, для протягивания труб до змеевиков ох¬
лажденной воды. Однако возможно снизить рабочее давле¬
ние охлажденной воды в машине и трубопроводной системе
при использовании пластинчатых теплообменников, что по¬
зволяет разделить группы этажей на отдельные зоны стати¬
ческого давления.Так, мы можем снизить статическое давление во всех тру¬
бах, фитингах и устройствах теплопередачи в здании, ис¬
пользуя пластинчатые теплообменники. Доступность пла¬
стинчатых теплообменников, способных поддерживать
температуру вторичной воды равной температуре первич¬
ной воды с точностью 1 °С и менее, позволила сделать при¬
менение вторичной системы распределения жизнеспособ¬
ной. Она не могла бы быть реализована, если бы коммерчески
доступная технология ограничивалась кожухо-трубными те¬
плообменниками с возможной разностью температуры пер¬
вичной и вторичной воды около 4,4 °С.В рассматриваемом ранее 276-метровом высотном зда¬
нии, холодильная машина которого размещается в подвале,
систему охлажденного водоснабжения можно разбить на три
отдельные зоны, как показано на рис. 19. Высота одной зо-116НагрузкаЧиллерПодвалТепло- х
обменникТепло¬обменникНагрузкаНасосКрышаРасширительный бак
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийны составляет 92 м, и статическое давление в системе ох-
лаждения каждой зоны соответствует данной высоте. Все на¬
сосы расположены на стороне нагнетания холодильных
машин или вторичных теплообменников каждой зоны.
В результате в каждой зоне обеспечивается максимальный
напор 986 кПа. Это значение ниже порогового расчетного
давления (1 ООО кПа) или точки, начиная с которой уже сле¬
дует рассматривать меры по повышению номинального да¬
вления чиллера или холодильной машины, а также другого
теплообменного оборудования.Напор находящегося в подвале основного насоса охлаж¬
денной воды не очень отличается от значения, необходимо¬
го при отсутствии вспомогательных систем, т. к. основной
насос охлажденной воды должен теперь компенсировать па¬
дение давления на пластинчатом теплообменнике. Кроме
этого, к каждому теплообменнику вторичной воды добавле¬
ны насосы с приводом от электродвигателя. Наконец, с до¬
бавлением двух дополнительных зон и ростом в связи с
этим температуры охлажденной воды, увеличивается расход
воды в системах на верхних этажах. В соответствии с этим,
несмотря на преимущества, связанные со снижением давле¬
ния, существуют факторы, частично нивелирующие эти пре¬
имущества и вынуждающие производить тщательный ана¬
лиз, направленный на определение общей экономической
эффективности использования пластинчатых теплообмен¬
ников, снижающих давление в оборудовании, трубопровод¬
ной системе, клапанах и фитингах на данном уровне здания.Инженер-проектировщик систем ОВК должен провести
экономический анализ использования пластинчатых тепло¬
обменников и их положения в трубопроводной системе ох¬
лажденной воды. Этот анализ необходим для определения
первоначальных затрат и разности эксплуатационных зат¬
рат, если такая разность присутствует, для всех альтернатив¬
ных схем компоновки. Показанная на рис. 19 схема, пред¬
полагающая применение двух теплообменников и трех
насосных агрегатов, редко бывает экономически эффектив¬
ной, поэтому она используется не часто. Однако нередки ре¬
шения с включением одного теплообменника, снижающе¬
го рабочее давление во всей системе охлажденной воды до
уровня, обеспечивающего уменьшение стоимости трубной
системы, клапанов и теплообменного оборудования, исполь¬
зуемого в проекте.Применение пластинчатых теплообменников для сниже¬
ния рабочего давления на конденсаторах холодильных ма¬
шин рассматривается нечасто, т. к. трубная система подачи
воды в конденсатор обычно прокладывается в одной шахте,
имеющей минимальное количество отводов и, как следствие
этого, небольшое число фитингов. Клапаны также устана¬
вливаются только в машинах, и их количество ограничено.
Такое минимальное количество фитингов и клапанов может
быть недостаточным для компенсации стоимости пластин¬
чатого теплообменника и его клапанов, а также дополни¬
тельного насоса на вторичной стороне теплообменника.117
Глава 7. Системы водорасп ределенияКроме этого, повышение температуры воды в конденсато¬
ре вызывает повышение эксплуатационных расходов холо¬
дильных машин.7.5.	Трубы, клапаны и фитингиДля задания правильной спецификации труб необходи¬
мо определить рабочее давление в трубах, клапанах и фи¬
тингах на различных уровнях здания. Для труб различных
диаметров толщина стенок определяется соответствующи¬
ми стандартами. Любой из них учитывает рабочее давление,
которое может быть в трубах любого предполагаемого диа¬
метра, применяемых в высотном общественном многофунк¬
циональном здании. Для гарантии того, что используемые
клапаны соответствуют заданным в проекте требованиям,
должны быть тщательно изучены сведения о клапанах, пред¬
ставляемые производителями.Для трубной системы парового конденсата или для обо¬
ротной воды, где существует потенциальная проблема кор¬
розии, необходимо рассмотреть возможность применения
труб с повышенной толщиной стенок, но это не должно ка¬
саться вопроса рабочего давления в какой-либо системе.Часто используются трубы, выполненные не из стали.
Для труб диаметром менее 100 мм, имеющих выпуски, или
для труб подачи воды в открытый конденсатор, где следует
учитывать коррозию, обычно применяются медные трубы.
Медные трубопроводы используются редко, но медные
трубы небольшого диаметра распространены довольно ши¬
роко. Ограничивающим фактором их применения является
то, что их сочленения обладают ограниченной способностью
выдерживать высокое рабочее давление.7.6.	Конструкция трубной системыКонструкция трубной системы должна учитывать мно¬
жество факторов, в том числе расширение и сжатие труб,
статические и динамические нагрузки в системе, отражаю¬
щиеся в параметрах каркаса здания, выполненного из кон¬
струкционной стали; необходимость доступа к компенса¬
торным муфтам, анкерам и направляющим трубам, которые
необходимо периодически осматривать по завершении стро¬
ительства здания. Кроме этого, должна учитываться проти¬
вопожарная защита между трубами и патрубками во всех
сквозных отверстиях плит, стен и перегородок; а при необхо¬
димости — сейсмические ограничения на трубные системы
и насосы.Наряду с необходимостью учета расширения и сжатия
труб из-за изменений температуры окружающей среды или
температуры перекачиваемой по трубам жидкости, может
возникнуть проблема, связанная с укорачиванием каркаса
здания из-за постепенной усадки бетона. Конструкции с бе-118
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийтонным каркасом из-за усадки могут со временем укоротить¬
ся на 3 мм на этаж. На это обстоятельство следует обратить
внимание проектировщику, который должен обеспечить до¬
статочную гибкость трубам выше и ниже точек анкерных
креплений и между этими точками, чтобы труба имела воз¬
можность двигаться относительно корпуса здания. Для над¬
лежащего учета этого эффекта проектировщик систем ОВК
должен получить от главного инженера точные данные о ве¬
личине возможных перемещений труб. На основании полу¬
ченных данных система должна проектироваться с учетом
усадки корпуса.7.6.1.	Расширение и сжатиеИнженер-проектировщик систем ОВК должен распола¬
гать информацией о полном диапазоне предполагаемых сме¬
щений труб во время различных периодов работы системы
и учитывать эту информацию при проектировании систем
ОВК. Такой анализ должен также принимать в расчет сме¬
щения во время строительства. Чрезвычайно важно, чтобы
определение величины смещений труб производилось во
время проектирования конструкции здания, т. к. нагрузки,
обусловленные смещениями труб, могут быть весьма значи¬
тельными. Во время строительства эти нагрузки могут быть
еще большими, т. к. трубы часто и на продолжительное вре¬
мя подвергаются большим перепадам температуры наруж¬
ного воздуха из-за того, что здание еще не отапливается и
не охлаждается.Инженер-проектировщик систем ОВК должен предоста¬
вить главному инженеру данные о предполагаемых динами¬
ческих и статических нагрузках в заполненных жидкостью
трубах, чтобы последний имел возможность рассчитать на¬
грузки, производимые трубной системой в точках, где тру¬
бы опираются на стальные конструкции здания.7.7.	Влияние разности температуры на экономические параметрыТрадиционно на практике при выборе холодильных ма¬
шин руководствуются разностью температуры воды на входе
и выходе чиллера, равной 5,6 или 6,7 °С, а аналогичная раз¬
ность для конденсатора - 5,6 °С или 0,054 мл/Дж произво¬
дительности. Эти правила подходят для небольших зданий,
т. к. мало влияют на стоимость проекта, но для высотных об¬
щественных многофункциональных зданий они не действу¬
ют. В проектах этого типа капитальные затраты на трубную
систему, клапаны и фитинги могут быть существенно уме¬
ньшены за счет возможного увеличения эксплуатационных
затрат на холодильные машины при использовании боль¬
шей разности температуры с меньшим расходом воды и со¬
ответствующим уменьшением диаметра труб.Для большого проекта с общей холодильной производи¬
тельностью 14 тыс. кВт расход охлажденной воды при раз¬
ности температуры 5,6 °С или 0,04 мл/Дж равен 600 л/с. При119
Глава 7. Системы водораспределенияразности температуры 8,9 °С или 0,027 мл/Дж общий расход
воды из холодильной установки будет составлять 380 л/с.
Диаметр трубы при разности 5,6 °С — 500 мм при скорости
потока ниже 3,0 м/с, а при разности температуры 8,9 °С ди¬
аметр трубы — 400 мм при скорости ниже 3,0 м/с. Как ви¬
дим, при большей разности температуры достигается суще¬
ственное уменьшение диаметра трубы. Более того, хотя
потребление энергии на киловатт холодильными машина¬
ми при обоих указанных условиях и при одинаковой темпе¬
ратуре нагнетания требует дополнительного изучения, эк¬
сплуатационное потребление энергии для обоих вариантов,
вероятно, одинаково.В холодильной установке производительностью 14 тыс. кВт
при разности температуры 5,6 °С расход воды в конденсато¬
ре равен 760 л/с. Если эту разность повысить до 8,3 °С, рас¬
ход воды в конденсаторе снизится до 500 л/с. Диаметр тру¬
бы при расходе 760 л/с равен 600 мм, а при расходе 500 л/с —
500 мм. Такое изменение приводит к значительной эконо¬
мии первоначальных затрат, которые зависят от расстояния
между холодильными машинами и градирнями.Потребление энергии холодильными машинами может
возрасти до предельной величины, т. к. температура конден¬
сации хладагента и, соответственно, потребление энергии в
значительной степени зависят от температуры воды на вы¬
ходе из конденсатора.Проблема более высокой разности температуры в чиллере
и конденсаторе холодильной установки в высотном обще¬
ственном многофункциональном здании заслуживает при¬
стального внимания, т. к. в этом случае достигается значи¬
тельная экономия средств на установку труб, фитингов и
клапанов, входящих в состав общей холодильной установ¬
ки проекта.120
Глава 8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
СИСТЕМ ОВК С СИСТЕМАМИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ,
КАНАЛИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯВопросы согласованности работы систем водоснабже¬
ния, канализации и электроснабжения с работой остальных
систем в высотных общественных многофункциональных
зданиях относятся к ведению инженера систем ОВК. В этой
главе кратко рассматриваются указанные системы и то. ка¬
ким образом они взаимодействуют с системами ОВК.8.1.	Системы водоснабжения и канализацииСистемы водоснабжения и канализации, включая ливне¬
вую канализацию, являются частью инженерной системы, но
только система хозяйственно-питьевого водоснабжения взаи¬
модействует с системами ОВК: подпиточной водой обеспе¬
чиваются системы охлажденного, горячего и оборотного
водоснабжения; вода для бытовых нужд нагревается водяным
котлом, являющимся частью системы ОВК. Подпиточная во¬
да необходима из-за потерь при испарении, а также из-за
небольших утечек, которые могут возникнуть на некоторых
участках трубопроводов системы ОВК, например, в насосах.
Наиболее интенсивное испарение происходит в системе обо¬
ротного водоснабжения в градирне. Нагрев воды для быто¬
вых нужд рассматривается в одном из последующих разделов
этой главы.Для конструкции системы водоснабжения в высотном об¬
щественном многофункциональном здании характерны две
проблемы, касающиеся давления на водоразборной арматуре.
Первая проблема — предоставление средств для поддержания
необходимого давления на элементах сантехнической арма¬
туры в самой высокой части здания. Вторая проблема — пре¬
доставление средств для предотвращения превышения мак¬
симальных значений давления на водоразборной арматуре на
нижних уровнях здания.Для ограничения давления до приемлемого уровня зда¬
ние делится на несколько вертикальных зон. Вода в эти зо¬
ны подается из емкостей или при помощи станций поддер¬
жания давления. Размеры зон ограничены в пределах 15 или
20 этажей при сохранении давления на самом нижнем этаже
зоны на допустимом уровне, обеспечивающем нормальную
работу всех подключенных элементов арматуры. Значение
этого давления обычно варьируется от 550 до 586 кПа.121
Глава 8. Взаимодействие систем ОВК с системами водоснабжения, канализации и электроснабженияСистема водоснабжения используется для начального за¬
полнения систем охлажденного, горячего и оборотного
водоснабжения. Обычно для этого применяется расшири¬
тельный бак, поставляемый вместе с системами охлажден¬
ного и горячего водоснабжения или градирни, расположен¬
ной в верхней части здания и служащей для снабжения
системы оборотного водоснабжения. Кроме этого, вода из
системы водоснабжения постоянно подается в систему обо¬
ротного водоснабжения для компенсации воды, испаряю¬
щейся в градирне в процессе адиабатического охлаждения
воды для конденсатора. Инженер систем ОВК должен пре¬
доставить проектировщику систем водоснабжения и кана¬
лизации данные о количестве воды, необходимой для под¬
питки градирни при максимальном потреблении холода.
Для проектировщика систем водоснабжения и канализации
эти данные могут сыграть решающую роль при оценке об¬
щей потребности воды в проекте. Данные о потреблении
воды, в свою очередь, будут переданы руководству город¬
ской службы водоснабжения в виде запроса на предоста¬
вление соответствующего объема воды. Кроме этого, для
оценки ежедневного потребления воды используется ин¬
формация о количестве воды, потребляемой в здании
одним человеком за день. Оценку осуществляет инженер
систем водоснабжения и канализации.Средства предоставления ограниченного количества горя¬
чей воды в санузлы и на технические нужды могут различаться
в зависимости от назначения здания и характера деятельно¬
сти находящихся в нем арендаторов, но, как уже отмечалось
выше, в системе трубопроводов должны решаться проблемы
с давлением, характерные для высотных зданий, и обеспечи¬
ваться минимальное и максимальное давления, необходимые
для работы сантехнической арматуры в санузлах. При проек¬
тировании центрального водонагревателя инженер систем
водоснабжения и канализации должен предоставить инжене¬
ру систем ОВК данные о среднечасовой и пиковой нагрузке.
Данные о нагрузке необходимы для определения параметров
котла, которые должны указываться в проектной документа¬
ции систем ОВК в качестве параметров водонагревателя. Дан¬
ные о необходимой нагрузке, представляющей пиковый рас¬
ход воды для бытовых нужд, используются для определения
параметров паропроводов или трубопроводов, подающих во¬
ду из котла в водонагреватель. Трубопровод подачи воды в на¬
греватель указывается в чертежах систем ОВК, а собственно
водонагреватель представлен в документации систем водо¬
снабжения и канализации.В качестве альтернативы на каждом этаже или на каждом третьем
или четвертом этаже часто устанавливается отдельный электриче¬
ский водонагреватель, что позволяет снизить первоначальные рас¬
ходы по сравнению с решением с центральным водонагревателем.
В случае включения в проект отдельного электрического водона¬
гревателя для системы нагрева воды для бытовых нужд в чертежах
систем ОВК, водоснабжения и канализации не надо будет указы¬
вать, как взаимодействуют между собой эти системы.122
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий8.2.	Электрические системыВ высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях устанавливаются такие электрические системы, как си¬
стема электроосвещения, система электроснабжения мало¬
мощного офисного оборудования, например, компьютеров,
принтеров, копировальных устройств и т. д., система элек¬
троснабжения инженерных систем, включающая систему
вертикального транспорта, механическое оборудование (на¬
пример, электродвигатель для насосов и вентиляторов, а так¬
же, возможно, электродвигатели холодильных установок).
Кроме того, электроэнергия необходима для расположен¬
ных в здании систем связи, а также для противопожарных и
прочих систем, таких как система автоматизации и управле¬
ния зданием и системы безопасности.На основании заявки, направленной в организацию элек¬
троснабжения, предоставляется потребная мощность в соот¬
ветствии с категорией нагрузки, к которой относится проект.
Заявка готовится участвующим в проекте инженером-элек-
триком, но большая часть содержащихся в этой заявке дан¬
ных основаны на потребности в электроэнергии систем ОВК,
водоснабжения и канализации. Эти данные подготавливают
проектировщики, ответственные за соответствующие систе¬
мы. Содержащаяся в заявке информация является совокуп¬
ностью параметров электрических систем или подключенной
нагрузки, которые, согласно нормам и правилам, должны ис¬
пользоваться в качестве базы для проектирования электро¬
оборудования. Мощность, предоставляемая организацией
электроснабжения, определяется исходя из рассмотренной
заявки и оценки действительной максимальной потребности
электроэнергии в здании. Такая оценка основывается обычно
на сведениях об опыте эксплуатации и потребностях анало¬
гичных систем в других зданиях.Инженер-электрик проводит анализ и выбирает наибо¬
лее выгодные параметры, предлагаемые организацией электро¬
снабжения. Анализ включает оценку потребности в электро¬
энергии для используемого в проекте механического
оборудования и расположения этого оборудования в здании
по отношению к точкам ввода силовых фидеров.Выбор параметров электропитания из вариантов, предла¬
гаемых организацией электроснабжения, осуществляется в
соответствии с возможными параметрами электропитания
для механического оборудования. Такой выбор производит¬
ся на основании экономических характеристик и наличия со¬
ответствующих возможностей. Например, при использова¬
нии схемы распределения высоковольтного электропитания
проектировщику систем ОВК необходимо оценить дополни¬
тельные затраты на пусковые устройства и электродвигатели,
необходимые для работы механического оборудования от та¬
кого высокого напряжения. В состав данного оборудования
могут входить и холодильные машины, если для проекта бу¬
дут выбраны вентиляторы и насосы с электроприводом. Эко¬
номия за счет прокладки высоковольтного кабеля будет123
Глава 8. Взаимодействие систем ОВК с системами водоснабжения, канализации и электроснабжениячастично нивелирована дополнительными затратами на хо¬
лодильное оборудование, а также на вентиляторы и насосы,
работающие при таком напряжении. Высоковольтная схема
распределения часто приводит к необходимости использова¬
ния трансформатора, устанавливаемого выше уровня земли.
Для отвода тепла, выделяемого трансформаторами, необхо¬
дима подача вентиляционного воздуха. Если подобные тран¬
сформаторы устанавливаются таким образом, что выделяемое
тепло не рассеивается естественным образом, проектиров¬
щику систем ОВК необходимо решать проблему отвода до¬
полнительного тепла при помощи устройства необходимых
впускных отверстий для наружного воздуха, установки вен¬
тиляторов, воздуховодов и заслонок удаляемого воздуха. Если
трансформаторы предоставляются организацией энергоснаб¬
жения, то она сама задает специальные требования для вен¬
тиляции помещений с такими трансформаторами.8.2.1.	Взаимодействие системы ОВК с аварийным/резервным генераторомСтроительные нормы и правила определяют необходи¬
мость системы безопасности, действующей от обычного ис¬
точника электроэнергии и имеющей высокую степень на¬
дежности и работоспособности даже при отключении
электроснабжения во всем здании. Для поддержания постоян¬
ной работоспособности системы безопасности и продолже¬
ния работы во время отключения электропитания в здании
каждое новое высотное общественное многофункциональ¬
ное здание должно иметь аварийную генераторную установку,
работающую на мазуте. Эта установка должна обеспечивать
электроснабжение компонентов системы безопасности в слу¬
чае отключения обычных источников энергоснабжения.Альтернативные типы аварийного генератора, применяе¬
мого в общественных многофункциональных зданиях, компо¬
ненты системы безопасности и компоновка определенных
устройств в аварийной генераторной установке здания рассма¬
триваются в главе 10. А в данной главе обсуждается взаимодей¬
ствие системы ОВК с электрическими системами, необходи¬
мое д ля разработки полной проектной документации.Аварийная генераторная установка, предназначенная для
обеспечения электроэнергией системы безопасности, может
также использоваться в качестве резервного устройства энерго¬
снабжения для другого оборудования и систем здания и обес¬
печивать непрерывность их работы во время отключения ос¬
новного электропитания. Такого рода подключение
ограничено только оборудованием, выполняющим наиболее
критические функции в здании, например, телекоммуника¬
ционными системами или устройствами обработки данных.
Обеспечение таких систем резервным электропитанием не
обязательно и не предписывается какими-либо нормами. Сле¬
довательно, их подключение к вторичным источникам элек¬
троэнергии может производиться на основании оценки, про¬
водимой согласно коммерческим критериям застройщиком
или организациями, использующими площади этого здания.124
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийСогласно требованиям координации проектирования си¬
стем ОВК и других электрических систем, инженер-проек¬
тировщик систем ОВК должен предоставить проектировщи¬
ку электрических систем требования для компонентов
системы безопасности, указанных на чертежах систем ОВК.
Такая же информация по нагрузкам предоставляется проек¬
тировщику электрических систем инженером противопо¬
жарных систем и проектировщиком вертикального транс¬
порта. Эта информация касается потребностей резервного
электроснабжения для компонентов системы безопасности,
отраженных в соответствующей документации.Информация, касающаяся других систем, наряду со зна¬
ниями проектировщика электрических систем о характери¬
стиках оборудования и систем, для которых необходимо ава¬
рийное энергоснабжение, позволяет определить необходимую
мощность генераторной установки. Как только эта инфор¬
мация о генераторной установке будет предоставлена про¬
ектировщику систем ОВК, он сможет рассчитать нужные
данные, представленные на чертежах систем ОВК.Информация, содержащаяся в проектной документации
систем ОВК, детализирует работу, которую предстоит вы¬
полнить подрядчику и которая касается обеспечения пода¬
чи мазута для резервного источника электроэнергии, вен¬
тиляционного воздуха и вытяжного воздуха из помещения
с генератором. Параметры системы подачи мазута, приве¬
денной в чертежах систем ОВК, включают положение и объем
основных емкостей с мазутом (обычно они располагаются
на самом нижнем уровне в подвале, ниже уровня земли), па¬
раметры емкости в помещении генератора, труб с мазутом,
протянутых от емкостей к резервному генератору, и схемы
прокладки труб заполнения и слива мазута. Запас мазута
определяется соответствующими строительными нормами
и правилами, в соответствии с которыми его должно хватать
для работы генератора на полной мощности в течение как
минимум двух часов. В некоторых территориальных нормах
содержится требование о хранении большего количества ма¬
зута. Например, в нормах Нью-Йорка требуется наличие за¬
паса топлива на 6 часов работы. В больших проектах часто
необходим большой запас топлива (на 24 часа и более) для
обеспечения непрерывной работы системы безопасности,
а также другого оборудования, которое может работать от
аварийной генераторной системы.Кроме мазута для работы генератора необходима подача
в помещение с генератором определенного количества вен¬
тиляционного воздуха, необходимого для горения и для рас¬
сеивания тепла, которое излучает блок генератора. В доку¬
ментации систем ОВК должна также задаваться вытяжная
труба нужных размеров для удаления продуктов горения,
выделяемых работающим генератором. Может быть задана
труба со сложным каналом вывода выхлопных газов, с боль¬
шим числом изгибов и поворотов перед выводом выхлопных
газов в атмосферу, с устройствами ограничения противо¬
давления в аварийном генераторе.125
Глава 8. Взаимодействие систем ОВК с системами водоснабжения, канализации и электроснабженияНаконец, проектировщик систем ОВК должен обеспе¬
чить должную звукоизоляцию генераторной установки и си¬
стемы воздухораспределения, чтобы уменьшить распростра¬
нение шума от генераторной установки в здании и во
внешнюю для здания зону. Это особенно важно, если учи¬
тывать, что через определенные промежутки времени про¬
изводятся пробные пуски генераторной установки при нор¬
мальной подаче электроэнергии в здание. Они необходимы
для того, чтобы убедиться — генераторная установка рабо¬
тоспособна и сможет выполнять свои функции при действи¬
тельном отключении электроснабжения.126
Глава 9. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТКак уже отмечалось во введении, строительство высот¬
ных зданий стало возможным только после разработки пре¬
дохранительной тормозной системы вертикального транс¬
порта и, соответственно, безопасной доставки людей на
различные этажи высотного здания. Система вертикально¬
го транспорта не относится к ведению проектировщика си¬
стем ОВК. Он соприкасается с ней исключительно в вопро¬
сах охлаждения машинного лифтового зала. Охлаждение
обеспечивает в помещении температуру, необходимую для
надежной работы управляющей электроники лифтов. Кро¬
ме этого, как будет рассматриваться далее в этой главе, си¬
стемы ОВК осуществляют вентиляцию шахт лифтов и ма¬
шинного отделения лифтов с выбросом воздуха в атмосферу.9.1.	Основные положения конфигурации системыВ любом высотном здании необходима система верти¬
кального транспорта. Она всегда включает лифты, реже —
эскалаторы. Эскалаторы, если они присутствуют, удовлетво¬
ряют ограниченные потребности — перемещают людей с
входного уровня в основной вестибюль, который находит¬
ся этажом выше. Они также часто используются для пере¬
мещения большого количества людей на уровень, содержа¬
щий помещения общественного питания, если они находятся
на уровне, расположенном под входным вестибюлем. Кро¬
ме этого, эскалаторы необходимы, если переходные лифто¬
вые холлы и двухсекционные лифты, рассматриваемые да¬
лее в этой главе, являются архитектурной частью проекта
здания. Но в большинстве высотных зданий эскалаторы не
нужны.Выбор лифтов и их компоновка в ядре очень важны для
архитектора. Теоретически необходимое количество лифтов
определяется площадью здания или количеством людей в
этом здании, но практический опыт свидетельствует о том,
что в реальных проектах все происходит иначе из-за множе¬
ства различных типов лифтов, из-за большого количества
компоновок этих лифтов, а также из-за внутренней сложно¬
сти возможных решений, которые могут применяться в про¬
екте. Застройщик, формирующий проектную группу, должен
осознавать необходимость привлечения опытного независи¬
мого консультанта по вертикальному транспорту. Как толь¬
ко строительство здания с определенной компоновкой лиф¬
тов завершится, будет невозможно существенным образом127
Глава 9. Вертикальный транспортизменить или улучшить производительность установленной
системы. Можно изменить какие-либо настройки, но не ко¬
личество кабин или этажи, обслуживаемые каждой кабиной.Конфигурация системы вертикального транспорта, вклю¬
чающая определенное количество лифтов и компоновку ка¬
бин в блоках лифтов, вместимость каждой кабины, опреде¬
ляемая в соответствии с количеством людей, которые могут
одновременно в нее войти, а также скорость перемещения
лифтов зависят от ряда критериев. Этими критериями мо¬
гут быть количество этажей в здании, количество людей на
каждом этаже, местонахождение специальных помещений,
таких как столовые, и т. д. Кроме того, здание, которое за¬
нимает одна организация, может иметь систему вертикаль¬
ного транспорта, отличную от соответствующей системы
здания со многими арендаторами.Консультанты по вертикальному транспорту и компании,
занимающиеся производством лифтов, подразделяют зда¬
ния в зависимости от назначения (например, использова¬
ние в качестве офисного здания общего вида, наличие ор¬
ганизаций с различным характером деятельности,
использование помещений административными органами).
Такое разделение основывается на полезной площади зда¬
ния и на анализе характера занятости здания. Исследова¬
ния показывают, что на одного человека приходится от 14
до 15 м2 полезной площади здания. Более того, проекты в
Европе и Азии обычно допускают большую плотность лю¬
дей, чем в Соединенных Штатах, т. к. на каждого человека
приходится меньшей рабочей площади.Критерий плотности заполнения людьми помещений,
используемый для расчета параметров системы вертикаль¬
ного транспорта, отличается от критериев, используемых
для расчета систем ОВК. Для определения нагрузок ОВК
вместо показателя количества людей, входящих в разнород¬
ные группы по всему пространству нескольких этажей, при¬
меняется такой показатель, как максимальное количество
людей, которые могут находиться в ограниченном простран¬
стве. Это существенная разница, т. к. расчеты нагрузки си¬
стем ОВК для офисного помещения обычного типа, как пра¬
вило, оперируют плотностью, эквивалентной 9,3 м2 на одного
человека.Эмпирические правила, подобные вышеуказанным, ко¬
торые архитектор может использовать только для предвари¬
тельной оценки количества необходимых лифтов при раз¬
работке концепции ядра проекта, предполагают одну
установку лифта на каждые 3 700—4 600 м2 общей площади
здания или на каждые 225—250 человек, находящихся в зда¬
нии. Как уже отмечалось выше, при использовании этих дан¬
ных необходимо учитывать, что консультант по вертикаль¬
ному транспорту на основании анализа интенсивности
перемещения может получить иной показатель, более точ¬
но определяющий количество лифтов.Если количество людей в здании установлено, консуль¬
тант по вертикальному транспорту, определяющий конфи-128
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийгурацию системы вертикального транспорта, может опреде¬
лить количество лифтов и обслуживаемых ими этажей, ско¬
рость перемещения лифтов, размер каждой кабины и ее гру¬
зоподъемность. Затем эти параметры преобразуются в
параметр максимального количества людей в кабине. Опре¬
деление указанных параметров основано на общепризнан¬
ных стандартах по следующим двум критериям:•	эффективность транспортировки, определяемая как
количество перевозимых людей и выражаемая в процентах
от общего количества людей, обслуживаемых блоком по¬
стоянно работающих лифтов за 5 минут;•	интервал в секундах, выражающий среднее время ожи¬
дания отправления лифта с уровня основного вестибюля или
конечного этажа в период наибольшей загрузки лифтов.Консультант по вертикальному транспорту обычно допу¬
скает варьирование показателя эффективности транспорти¬
ровки в пределах от 12,5 до 15 %, причем нижний предел яв¬
ляется приемлемым в зданиях застройщиков второго и
третьего типов, а верхний предел — в зданиях застройщиков
первого типа.Приемлемый временной интервал для здания, застрой¬
щик которого относится к первому типу, обычно равен не
более чем 25 секундам, а в здании застройщика второго или
третьего типов он составляет не более 30 секунд.Определение эффективности транспортировки и времен¬
ного интервала основывается на таких параметрах, как ко¬
личество людей, обслуживаемых блоком лифтов, количество
людей, пользующихся лифтами в период максимальной за¬
грузки лифтов (обычно это утренние часы пиковой нагруз¬
ки, когда люди приходят на работу и обратный поток спу¬
скающихся людей невелик), количество людей в каждой
поездке в каждой кабине в пиковый период использования
лифтов, количество кабин в блоке лифтов, количество оста¬
новок, которые делает лифт в период максимальной нагруз¬
ки, предполагаемая скорость лифта. Анализ трафика произ¬
водится путем нескольких итераций, с изменением
количества этажей, обслуживаемых блоком лифтов, коли¬
чества кабин в блоке, вместимости каждого лифта и скоро¬
сти, с которой может перемещаться лифт.9.2.	Альтернативные конфигурации лифтовВ высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях, определенных в этой книге как здания, имеющие боль¬
ше 20 этажей, для обеспечения критериев эффективности
транспортировки и временного интервала, установленных
для офисных зданий, должно быть несколько блоков лиф¬
тов. Имеются также и другие общепринятые стандарты, влия¬
ющие на конфигурацию лифтов, а именно:•	В США в высотных общественных многофункциональ¬
ных зданиях лифты должны иметь грузоподъехмность от1	600 до 1 800 кг. В большинстве случаев для облегчения129
Глава 9. Вертикальный транспортРис. 20. Габариты типового пассажирского лифта грузоподъемностью 1 600 кгвхода и выхода пассажиров кабина должна иметь больший
размер по ширине, чем по глубине. На рис. 20 показаны га¬
бариты типового лифта грузоподъемностью 1 600 кг.•	Параметры эффективности транспортировки и времен¬
ной интервал всех блоков проекта должны быть приблизи¬
тельно одинаковыми, и ни один из критериев не должен от¬
личаться при сравнении различных блоков более чем на 10 %.•	В блоке не должно быть больше восьми лифтов. Они
должны быть расположены в два ряда по четыре лифта друг
напротив друга для обеспечения наиболее короткого пере¬
мещения от кнопки вызова до лифта.•	Если допускается применение четырех или шести лиф¬
тов, они также должны быть установлены в два ряда по два
или три лифта друг напротив друга.На рис. 21 представлены компоновки из восьми, шести и
четырех лифтов в блоке. Применение указанного выше стан¬
дарта, требующего относительного равенства параметров эф¬
фективности транспортировки и временного интервала для
различных блоков, приводит обычно к тому, что блоки об¬
служивают неодинаковое количество этажей. Лифты блоков,
обслуживающие верхние этажи, преодолевают большое рас¬
стояние, поэтому им требуется больше времени для выпол¬
нения подъема до самого верхнего этажа и спуска оттуда.
В соответствии с этим для сокращения времени перемеще¬
ния вверх и вниз и приблизительного равенства временных
интервалов во всех блоках, блоки, предназначенные для верх¬
них этажей, обслуживают меньшее количество этажей.На основании этих правил консультант может выбрать и
сконфигурировать систему вертикального транспорта, наи¬
лучшим образом подходящую определенному зданию. Про¬
цесс выбора должен подразумевать определенные взаимные
компромиссы с архитектором, который будет внедрять вы¬
бранную систему вертикального транспорта в проект ядра.130
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 21. Типичные конфигурации пассажирских кабин9.2.1.	Конфигурации для сверхвысоких зданийНовейшие технические и технологические разработки,
внедренные в системы вертикального транспорта за послед¬
ние несколько десятилетий, позволили использовать эти си¬
стемы в сверхвысоких зданиях. Определение сверхвысоко¬
го здания в некотором смысле произвольно, но оно может
подходить к конструкции здания, имеющего минимум
60 этажей. Для таких зданий производители лифтов могут
предложить две конфигурации: системы с переходными лиф¬
товыми холлами и системы с двухсекционными лифтами.9.2.1.1.	Переходные лифтовые холлыВ этой системе высокоскоростные и вместительные ка¬
бины перевозят пассажиров с уровня входа в здание до
переходного лифтового холла, в котором пассажиры могут
перейти во второй блок лифтов, обслуживающих этажи, на¬
ходящиеся выше переходного холла. На рис. 22 показан раз¬
рез системы вертикального транспорта для здания с одним
переходным холлом. Нижнюю часть здания обслуживают
лифты, сгруппированные в блоки доставки на этажи нижне¬
го, среднего и верхнего ярусов. Экспресс-лифт доставляет
пассажиров непосредственно в переходной холл, где они мо¬
гут воспользоваться другими лифтами, также сгруппирован¬131Группа из четырех кабинГруппа из шести кабинГруппа из восьми кабин
Глава 9. Вертикальный транспортными в блоки доставки на этажи нижнего, среднего и верх-
него ярусов уже верхней половины здания. Такую конфигу¬
рацию можно сравнить с двумя стандартными зданиями, по¬
ставленными одно на другое.В сверхвысоком здании, имеющем 80 или 90 этажей, опи¬
санная компоновка может быть повторена: пассажиры с вход¬
ного уровня здания экспресс-лифтом доставляются до вто¬
рого переходного холла, где они переходят в блок лифтов,
обслуживающих нужные пассажирам этажи. Этот вариант
сравним с тремя стандартными зданиями, поставленными
одно на другое, каждое из которых имеет собственную си¬
стему вертикального транспорта, в которую пассажиры до¬
ставляются с входного уровня экспресс-лифтами.9.2.1.2.	Двухсекционные лифтыВ качестве альтернативы переходным холлам в высотных
зданиях применяются двухсекционные лифты. Благодаря
такому решению обеспечивается существенное сокращение
пространства, отводимого в ядре здания для шахт лифтов.
Каждый лифт имеет две кабины: одна обслуживает все чет¬
ные этажи, а другая — все нечетные. Доставка пассажиров
на два нижних этажа на входном уровне обеспечиваетсяОбозначения:1	- машинное отделение лифта2	- зона экспресс-лифтаРис. 22. Конфигурация системы вертикального транспорта высотного здания с одним переходным холлом132Локальные зоныПереходный холл
односекционных лифтовНижний ярусСредний ярусВерхний ярусЭкспресс-лифтВерхним ярусСредний ярусЛокальные зоныНижний ярусПервый этаж
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийРис. 23. Двухсекционная конфигурация для высотных зданийэскалаторами. Таким образом, пассажир по эскалатору по¬
падает к той кабине, которая обслуживает нужный ему этаж.
Благодаря такой схеме две лифтовые кабины используют
один подъемный механизм, что, в свою очередь, обеспечи¬
вает более эффективное использование пространства ядра,
т. к. сокращается количество шахт лифтов. Значительно со¬
кращаются расходы на лифты. На рис. 23 показана в разре¬
зе компоновка системы с двухсекционными кабинами, обес¬
печивающими доставку на каждый этаж.Система с двухсекционными лифтами имеет ограниченное
применение и обычно используется в зданиях с одним арен¬
датором и большой плотностью находящихся в здании людей,
или же в зданиях, в которых экономия пространства за счет
лифтовых шахт имеет первостепенное значение. Наиболее ча¬
сто двухсекционные лифты применяются в сверхвысоких зда¬
ниях в комбинации с переходными холлами. При этом для по¬
дъема к холлам применяются двухсекционные лифты. При
такой конфигурации системы вертикального транспорта на
входном уровне необходимы эскалаторы, позволяющие вхо¬
дящим в здание людям занимать нужную кабину лифта. Эска¬
латоры также нужны в каждом переходном холле для удобства
доступа к необходимому блоку лифтов, доставляющих людей
до нужных им этажей. Конфигурация типового двухсекцион¬
ного лифта с переходным холлом показана в разрезе на рис. 23.133Нижняя секция
обслуживает
все нечетные
этажиВходной уровеньВходнойуровеньЗона экспресс-лифтовЛокальные остановкиВерхняя секция обслуживает
все четные этажиУровеньпереходногохолла
Глава 9. Вертикальный транспортРис. 24. Габариты типового грузового лифта грузоподъемностью 2 800 кг9,3.	Грузовые лифты	Для общественных многофункциональных зданий обшей
площадью более 23 ООО м2 рекомендуется включать в проект
грузовой лифт с площадкой перед ним. А для зданий площа¬
дью от 28 ООО до 32 500 м2 наличие грузового лифта обязатель¬
но. Размер платформы грузового лифта должен, в силу особен¬
ностей использования этого лифта, отличаться от размера
платформы пассажирского лифта. В глубину платформа дол¬
жна быть больше, чем в ширину, дверь лифта должна позво¬
лять помещать в лифт вертикально расположенные крупные
элементы оборудования. На рис. 24 представлены габариты ти¬
пового грузового лифта грузоподъемностью 2 800 кг.Размеры платформы грузового лифта должны соответ¬
ствовать конфигурации каркаса здания, который в значи¬
тельной степени определяется размерами кабин пассажир¬
ских лифтов. Кроме того, на каждом этаже должна находиться
специальная площадка для доставки грузов. И последнее
требование к грузовому лифту заключается в том, что он дол¬
жен обслуживать все этажи здания, в том числе и этаж, на
котором расположен зал механического оборудования.В высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях, как правило, не практикуется использование универ¬
сальных лифтов, которые большую часть времени перево¬
зят людей, а при необходимости — грузы. Это связано с
большой общей площадью зданий данного типа и неблаго¬
приятным влиянием на эффективность транспортировки и
временной интервал при использовании одного из пасса-134
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийжирских лифтов в блоке в качестве грузового. Более того,
использование пассажирского лифта в качестве грузового,
при условии наличия нескольких блоков пассажирских лиф¬
тов для обслуживания всех этажей, будет означать, что гру¬
зовой лифт не сможет обслуживать все этажи здания; кро¬
ме этого, такой лифт не будет останавливаться на этажах с
механическим оборудованием. Хотя это и не является обя¬
зательным требованием, эти вопросы имеют большое зна¬
чение и должны учитываться при определении конфигура¬
ции системы грузовых лифтов.9.4.	Роль систем ОВК в работе системы вертикального транспорта135
Глава 9. Вертикальный транспортвозможно использование оборудования непосредственного ис¬
парения с воздушным охлаждением, для которого не требует¬
ся круглосуточной работы системы оборотного водоснабжения.Окончательные параметры установки непосредственно¬
го испарения с водяным или воздушным охлаждением опре¬
деляются на основании информации, предоставляемой про¬
изводителем лифтов, выбранных для проекта. На начальных
стадиях проектирования общая информация, необходимая
для создания концепции проекта, а также коммерческое пред¬
ложение могут быть предоставлены консультантом по лиф¬
товому оборудованию. Из-за использования электронных
приборов и электродвигателей приводов подъемных меха¬
низмов интенсивность охлаждения может быть значитель¬
ной. В современных конструкциях систем вертикального
транспорта в машинном отделении лифтов может понадо¬
биться применение установки непосредственного испарения
с холодильной производительностью от 35 до 52 кВт и более.9.4.2.	Вентиляция шахты лифта и машинного отделения лифтовСистема вертикального транспорта должна соответство¬
вать требованиям нормативных документов. Одним из требо¬
ваний американских стандартов является наличие вентиля¬
ционного отверстия в верхней части каждой вентиляционной
шахты, площадь которого составляет 3,5 % площади попереч¬
ного сечения подъемного отделения шахты, или 0,27 м2 на
один лифт. Проект ОВК, за некоторыми исключениями, по¬
ясняемыми ниже, должен предусматривать наличие канала,
соединяющего вентиляционное отверстие с атмосферой.
Наиболее просто это можно осуществить в верхней части зда¬
ния, но для лифтов нижнего и среднего ярусов, машинные от¬
деления для блоков лифтов которых не располагаются в зале
механического оборудования, прокладка канала, соединяю¬
щего вентиляционное отверстие с атмосферой, может быть за¬
труднительной.При проектировании сверхвысоких зданий, лифты кото¬
рых имеют скорость более 7 м/с, для быстрого выпуска воз¬
духа, в то время когда высокоскоростная кабина движется
вниз, могут понадобиться вентиляционные отверстия на дне
шахт.Согласно многим нормативным документам, включая
Международные строительные нормы и правила (IBC), в об¬
щественных многофункциональных зданиях, оснащенных
спринклерной системой, в пассажирских лифтах отсутству¬
ет необходимость в вентиляционных отверстиях и каналах,
соединяющих эти отверстия с атмосферой. Вентиляцион¬
ные отверстия необходимы в грузовых лифтах, но обычно
они не представляют проблемы, т. к. грузовые лифты обслу¬
живают все этажи и выброс воздуха из вентиляционного
отверстия может легко производиться на верхнем этаже
здания.Кроме того, согласно Международным строительным
нормам и правилам, при нормальных рабочих условиях в
здании вентиляционное отверстие может быть закрыто ав-136
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийтематической заслонкой. Она должна открываться при об¬
наружении дыма любым из детекторов дыма в лифтовых хол¬
лах, предусмотренных в проекте. Детекторы дыма в лифтах
рассматриваются в главе 10.137
Глава 10. СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИЭлементы конструкции и операционные системы высотного
общественного многофункционального здания в совокупности
образуют систему безопасности. Требования, предъявляемые к
элементам конструкции и операционным системам, содержатся
в территориальных строительных нормах региона, в котором стро¬
ите я здание. Строительные нормы и правила задают параметры
деталей конструкции здания и минимальные критерии для средств
эвакуации из здания в случае пожара или другого чрезвычайно¬
го случая, определяют возможности зашиты и системы, которые
должны включаться в проект для достижения разумного уровня
защиты, который может быть предоставлен для обеспечения дол¬
жного времени эвакуации и защиты людей в здании, под¬
вергающихся воздействию огня или дыма при пожаре.10.1.	Проблема пожаробезопасностиПеред рассмотрением особенностей системы безопасно¬
сти имеет смысл повторить рабочее определение высотных
зданий Администрации общих служб (GSA), приведенное в
главе 1. Это определение звучит следующим образом: вы¬
сотным зданием является здание, в котором эвакуация в
чрезвычайной ситуации невозможна и в котором из-за его
высоты с пожаром нужно бороться только изнутри.С точки зрения систем безопасности из этого определе¬
ния следует, что высотные здания отличаются следующими
типичными характеристиками: 1) в них не может применять¬
ся обычное пожарное оборудование; 2) в них может разви¬
ваться значительная тяга; 3) для эвакуации людей из них тре¬
буется чрезвычайно много времени.В рассматриваемой области инженер-проектировщик си¬
стем ОВК в основном занят проектированием систем проти-
водымной защиты, но при этом он должен понимать прин¬
ципы действия всей системы безопасности и проблемы,
которые должны решать другие члены проектной группы для
создания общей интегрированной системы безопасности. По¬
этому наряду с противодымной защитой в этой главе рассма¬
триваются и другие аспекты системы безопасности.10.2.	Нормативные документыРазработка системы безопасности требует усилий спе¬
циалистов многих направлений, в том числе архитектора,139
Глава 10. Системы безопасностиинженера-строителя, проектировщика систем ОВК, инже-
неров-электриков и специалистов по пожарной безопасно¬
сти. Архитектор занимается вопросами расположения и ха¬
рактеристиками эвакуационных лестниц и зон эвакуации,
а также вопросами огнестойкости шахт и внутренних пере¬
городок здания. Инженер-строитель определяет огнезащит¬
ные материалы для элементов конструкции здания. Осталь¬
ные элементы системы безопасности, входящие в состав
системы борьбы с огнем, проектируются специалистом по
системам ОВК, инженером-электриком и специалистами по
пожарной защите.Проектирование во всех этих областях осуществляется в
соответствии с территориальными строительными нормами
региона, в котором строится здание, и федеральными нор¬
мами пожарной безопасности. Эти стандарты относятся ко
многим аспектам проектирования здания, в особенности к
разработке таких инженерных систем, как система пожар¬
ной сигнализации, водонапорная система и спринклерная
система, система противодымной защиты.Более подробные рекомендации по использованию на
практике этих стандартов и подробное описание современ¬
ных технологий и практики пожаротушения приводятся в
руководстве по пожарной защите, изданном Национальной
ассоциацией пожарной защиты США (NFPA). Для того что¬
бы это руководство соответствовало результатам современ¬
ных практических разработок в области пожарной защиты,
оно периодически обновляется. Издание содержит прекрас¬
ные материалы, относящиеся не только к проблемам пожаро¬
тушения. Хотя и не все территориальные нормы полностью
соответствуют рекомендациям этого руководства, оно явля¬
ется единственным наиболее полным источником инфор¬
мации о современных технологиях пожаротушения.Могут быть определенные затруднения при использова¬
нии стандартов NFPA и ссылающихся на них строительных
норм. Во-первых, в то время как многие территориальные
нормы применяют определенные стандарты, ссылаясь на от¬
дельные их положения, другие могут содержать модифици¬
рованные выдержки из этих стандартов, применимые к со¬
ответствующему региону. Во-вторых, местные органы власти
ответственны за интерпретацию стандартов и соответствую¬
щих строительных норм. Их интерпретации в различных слу¬
чаях могут значительно различаться и быть более ограничи¬
тельными, чем при буквальном прочтении членами
проектной группы исходных стандартов и норм. Поэтому
проектировщикам, участвующим в каком-либо проекте вы¬
сотного общественного многофункционального здания, сле¬
дует обязательно рассмотреть соответствующие норматив¬
ные документы совместно со строительным отделом и
отделом пожарной защиты, являющимися органами, ответ¬
ственными за строительство в том регионе, где будет соору¬
жаться здание.Наконец, многие страховые компании в США предъя¬
вляют более ограничительные критерии к проекту, чем стан-140
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийПроектировщик систем ОВК должен работать совместно
с инженерами-электриками и специалистами по пожарной
безопасности для определения параметров системы защиты
от пожара. Наряду со многими другими возможностями и
системами, которые предстоит разработать этой группе про¬
ектировщиков, они должны предложить следующие компо¬
ненты системы пожаробезопасности, являющейся частью
общей системы безопасности высотного здания: 1) система
обнаружения, включающая устройства ручного оповещения
о возгорании, детекторы дыма, реле расхода и контроля во¬
донапорной и спринклерной систем; 2) водонапорная и
спринклерная системы; 3) система противодымной защиты;
4) аварийная система электропитания; 5) система автомати¬
ческого вызова лифта; 6) системы связи и аварийного опо¬
вещения и управления эвакуацией; 7) центральный коман¬
дный пункт пожаротушения.10.3.1.	Система обнаруженияОсновными элементами системы обнаружения являют¬
ся детекторы дыма. В них нет необходимости во всех зонах
высотного здания. Они должны устанавливаться в основном
в местах, где обеспечиваются такие функции в здании, как
контроль работы вентиляторов и лифтов. Обе эти функции
рассматриваются далее в этой главе. Активация детектора
может также вызвать включение вентиляторов подпора воз¬
духа на лестницах. Поэтому детекторы дыма, чувствитель¬
ные к условиям задымления, являются важными элемента¬
ми оповещения о пожаре в здании.Вопросы, связанные с детекторами дыма, разрабатыва¬
ют как инженеры-электрики, так и специалисты систем ОВК,141
Глава 10. Системы безопасностит. к. установку системы обнаружения дыма и разводку про¬
водов всей системы осуществляют подрядчики, ответствен¬
ные за электрооборудование, а установку детекторов дыма,
необходимых для регулирования работы вентиляторов и об¬
наружения дыма в воздуховодах, выполняют подрядчики,
работающие с листовым металлом. Совместная работа раз¬
личных специалистов требует тесной координации при под¬
готовке проектной документации, для того чтобы специа¬
листы в каждой области ясно понимали, что они должны
делать, и чтобы избежать каких-либо конфликтов при ра¬
спределении обязанностей между подрядчиками.Детекторы дыма должны устанавливаться в местах, соот¬
ветствующих стандарту NFPA 90А по установке систем кон¬
диционирования и вентиляции воздуха и подробно опреде¬
ляемых строительными нормами. Стандарт NFPA обязывает
устанавливать детекторы в подключениях рециркуляцион¬
ного воздуха на каждом этаже зданий, использующих как
центральную систему кондиционирования, так и локальные,
размещаемые на каждом этаже системы кондиционирования
воздуха. Детекторы дыма должны также устанавливаться за
фильтрами в каждой системе подачи для отключения венти¬
ляторов подачи воздуха в случае возгорания фильтра или про¬
никновения дыма в здание снаружи. Строительные нормы и
правила обычно требуют установки детекторов на потолке
каждого лифтового холла, в залах механического оборудова¬
ния, в помещениях с трансформаторами и телефонным обо¬
рудованием, а также в подобных местах, если только эти по¬
мещения не оснащены автоматическими системами
пожаротушения, такими как спринклерная система.Вторым компонентом системы обнаружения является
спринклерная система. Для всех новых высотных обществен¬
ных многофункциональных зданий требуется полное осна¬
щение спринклерной системой. В некоторых территориаль¬
ных нормах США, например в строительных нормах Чикаго,
допускается использовать в качестве альтернативы сприн-
клерным системам разделение здания противопожарными
стенами, но даже в этом городе большинство строительных
организаций отказываются от этого варианта и устанавли¬
вают по всему зданию спринклерные системы.Для контроля эффективности работы спринклерной си¬
стемы необходимы устройства регистрации потоков воды,
устанавливаемые на горизонтальных трубах спринклерной
системы на каждом этаже для выявления потока воды от ак¬
тивируемой системы. Устройства регистрации потоков во¬
ды, обеспечивающие дополнительный контроль системы,
устанавливаются также на вертикальные водонапорные тру¬
бы системы распределения воды для тушения. Все регули¬
рующие клапаны системы пожарной защиты должны осна¬
щаться контрольными реле, немедленно подающими
обслуживающему персоналу здания сигнал о любой несанк¬
ционированной операции. Контрольные реле регулирую¬
щих клапанов оповещают персонал здания о несанкциони¬
рованном закрытии клапана. Они служат для постоянного142
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийподдержания системы в работоспособном состоянии и, хо¬
тя не входят в состав системы раннего обнаружения, явля¬
ются важной частью водонапорной и спринклерной систем.Сигнал тревоги от какого-либо устройства регистрации
потока воды передается на утвержденное приемное аварий¬
ное устройство, на удаленную станцию, в отдел пожарной
защиты или по нескольким из указанных направлений. Все
сигналы тревоги с устройств регистрации потоков воды и с
защитных переключателей записываются на панели упра¬
вления системы пожарной сигнализации, находящейся в
центральном командном пункте пожаротушения, где по¬
стоянно присутствуют операторы. Устройства пожарной сиг¬
нализации устанавливаются также на пожарных насосах. Эти
устройства служат для индикации текущей операции, реги¬
страции сбоев электропитания ненормального давления в
линии нагнетания насоса.Последним компонентом системы раннего обнаружения
является набор устройств ручного оповещения о возгора¬
нии. Эти устройства должны устанавливаться, согласно стро¬
ительным нормам, в том месте, где люди обычно покидают
этаж и выходят на эвакуационные лестницы. Благодаря это¬
му человек, обнаруживший возгорание и покидающий этаж,
может подать сигнал пожарной тревоги, который передает¬
ся на центральный командный пункт пожаротушения, где
высвечивается местоположение этого устройства, в резуль¬
тате чего персонал здания, прежде чем передать сообщение
о пожаре в местный отдел пожарной охраны, идет в место
инициации сигнала тревоги для выяснения причины этой
тревоги. Устройства управления вентиляторов, лифтов и дру¬
гого оборудования здания обычно не настраиваются на ав¬
томатическую реакцию на инициирование сигнала тревоги
ручной станцией во избежание хулиганских действий.При срабатывании детектора дыма в лифтовом холле лифт
опускается на этаж, определяемый в соответствии с место¬
положением очага пламени. Сигнал тревоги с какого-либо
реле контроля потока воды регулирующего клапана активи¬
рует различные компоненты системы связи, переводит в ра¬
бочий режим, устанавливаемый местным отделом пожарной
охраны, все оборудование, необходимое для предотвраще¬
ния распространения дыма, и активирует систему управле¬
ния лифта. Для начала работы других компонентов системы
раннего обнаружения, таких как устройство ручного
оповещения о возгорании, контрольное реле устройства
спринклерной системы или детекторы дыма, отличные от
детектора в лифтовом холле, перед активированием полно¬
масштабной реакции на опасность пожара, необходимо ис¬
следование здания.10.3.2.	Противопожарная водонапорная и спринклерная системыВодонапорная и спринклерная системы имеют разные
назначения. Водонапорная система предназначена для под¬
соединения при тушении огня пожарных рукавов к подклю¬
чениям, расположенным на каждом этаже на водонапорных143
Глава 10. Системы безопасноститрубах. Необходимо, чтобы в течение всего процесса пожа¬
ротушения в системе поддерживался постоянный напор во¬
ды. Спринклерная система является наилучшим средством
защиты от небольшого возгорания, т. к. она автоматически
разбрызгивает воду на огонь и ограничивает его как мини¬
мум до прибытия пожарной команды, которая использует
для тушения огня водонапорную систему.В книге определяется, что водонапорные системы необхо¬
димы во всех высотных общественных многофункциональ¬
ных зданиях. Вообще в США большинство соответствующих
норм требуют наличия водонапорной системы в зависимо¬
сти от площади этажей в здании и/или высоты здания. Вы¬
сота и глубина этажа соотносятся с максимальным расстоя¬
нием, с которого можно бороться с огнем с раздвижных
лестниц и с наружного оборудования. При возникновении
пожара критическим параметром является время борьбы с
огнем и тушения пожара. Потушить пожар в его начальной
стадии гораздо легче, чем побороть огонь, распространив¬
шийся на весь этаж. В соответствии с этим для зданий высо¬
той более 23 м, если это значение соответствует максималь¬
ной высоте, задаваемой нормами, необходимо выдвинуть
стояк трубы вплоть до лестничной клетки и постоянно под¬
держивать подачу воды в этой трубе. В результате этого по¬
жарному необходимо будет только присоединить рукав к вен¬
тилю на водонапорной трубе, имеющейся на каждом этаже.При пожаре рукав подсоединяется этажом ниже или на
промежуточной лестничной площадке ниже зоны огня. Та¬
кое подключение производится при помощи рукава, кото¬
рый может быть перенесен в зону огня или постоянно на¬
ходится в пожарной нише рядом с противопожарной
водонапорной трубой. Постоянное подключение пожарно¬
го рукава к стояку водонапорной трубы определяется рабо¬
чими строительными нормами, в соответствии с которыми
выполнен проект здания. Рукав, выходящий на лестницу и
в дверь, может понадобиться пожарному, чтобы в случае
плотного дыма выбраться из зоны огня на этаж, находящий¬
ся под зоной огня, который может быть свободен от дыма.Объем воды, подаваемый в водонапорную систему, опре¬
деляется соответствующими нормами в зависимости от ко¬
личества используемых одновременно пожарных рукавов,
но количество подаваемой воды и расположение насосов и
труб в разных регионах могут различаться. Городской отдел
пожарной охраны обычно требует, чтобы для борьбы с ог¬
нем из водонапорной системы можно было забирать нео¬
граниченное количество воды. В обычных районах различ¬
ных городов, как правило, это требование удовлетворяется,
в противном случае может потребоваться создание соответ¬
ствующего запаса воды в самом здании.Средства распределения воды и емкость накопительных
баков в здании также могут различаться в разных нормах,
поэтому проектировщики должны следить, чтобы данный
проект не только удовлетворял стандартам NFPA. но и со¬
ответствовал территориальным нормам.144
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийХотя противопожарная водонапорная система позволя¬
ет потушить возникший пожар, защита здания на ранних
стадиях развития пожара наилучшим образом обеспечива¬
ется при помоши спринклерной системы. Спринклерная си¬
стема для любой зоны здания должна разрабатываться или
модифицироваться, например владельцем или страховщи¬
ком, в соответствии со стандартом NFPA 13 по установке
спринклерных систем. В этом стандарте дается классифи¬
кация альтернативных способов использования здания нахо¬
дящимися в нем людьми только в соответствии с конструкци¬
ей спринклерных систем. Классификацию стандарта NFPA13
не следует путать с классификацией способов использова¬
ния здания, устанавливаемой в строительных нормах и от¬
носящейся к другим вопросам, например, к требованиям по
возможностям выхода из здания, огнестойкости перегоро¬
док, стен, плит и т. д.Согласно NFPA, альтернативная классификация спо¬
собов использования данного пространства определяется
типом, количеством и расположением горючих материа¬
лов и потенциальной интенсивностью пожара на основа¬
нии характеристик горения этих материалов в данном про¬
странстве. В NFPA все офисные помещения, включая
центр обработки данных, зону предприятий обществен¬
ного питания, конференц-залы, большие помещения или
аудитории для презентаций, рассматриваются как поме¬
щения, имеющие низкие показатели количества и горю¬
чести материала, а возможный пожар — как имеющий низ¬
кую способность тепловыделения. В соответствии с этим
NFPA относит подобные помещения на самую низкую сту¬
пень классификации по отношению к конструкции сприн¬
клерных систем, обозначаемую как помещения неболь¬
шой опасности.Если в офисном здании имеется ресторанная кухня с пол¬
ной программой обслуживания, соответствующее помеще¬
ние должно рассматриваться как помещение обычной опас¬
ности (группа I), и к нему прилагаются стандарты
конструкции, отличные от стандартов для офисного поме¬
щения, классифицируемого как помещение небольшой опас¬
ности.Классификация помещения как имеющего небольшую
или обычную опасность (группа I) задает значения таких его
параметров, как набор размеров труб, расстояние между
спринклерными головками, интенсивность орошения, тре¬
бования по снабжению помещения водой. При этом более
жесткие требования применяются к помещениям, имеющим
обычную опасность (помещения группы 1).Для всех помещений общественного многофункциональ¬
ного здания требования NFPA допускают также комбини¬
рование стояка для противопожарной водонапорной трубы
и трубной спринклерной системы. В этом заключается от¬
личие этого стандарта от многих европейских норм, кото¬
рые требуют наличия отдельных стояков для противопожар¬
ной водонапорной трубы и спринклерной системы.145
Глава 10. Системы безопасности10.3.3.	Системы противодымной защитыВ высотном общественном многофункциональном зда¬
нии необходимы средства противодымной защиты с меха¬
ническим побуждением тяги, предназначенные ддя удале¬
ния дыма из зоны развития огня и для сохранения свободных
от дыма зон, по которым люди могут выйти из здания, не
подвергаясь воздействию дыма от пожара. Средства дости¬
жения этой цели зависят от архитектурного решения здания
и от конкретных систем, имеющихся в проекте. Инженер-
проектировщик систем ОВК ответственен за проектирова¬
ние системы противодымной защиты, использующей вен¬
тиляторы, являющиеся частью системы кондиционирования,
или вентиляторы, установленные только для противодым¬
ной защиты.Более подробно практическая информация и методы ана¬
лиза противодымной защиты излагаются в публикации, вы¬
шедшей в 2002 году под названием «Principles of Smoke
Management», авторы John H. Klote и James A. Wilke; издана
Американским обществом инженеров по отоплению, охлаж¬
дению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) совместно
с Обществом инженеров пожарной защиты. Кроме этого,
в руководстве ASHRAE — Приложения (ASHRAE Handbook —
Applications) имеется глава «Противопожарная и противодым-
ная зашита», в издании трудов ASHRAE (ASHRAE Transac¬
tions) даются ссылки на несколько работ, рассматривающих
эту проблему. Дополнительную информацию можно найти в
изданиях NFPA 92А «Рекомендуемая практика построения
систем противодымной защиты» (Recommended Practice for
Smoke Control Systems) и NFPA 92В «Руководство по проек¬
тированию систем противодымной защиты в галереях мага¬
зинов, атриумах и на больших пространствах» (Guide for Smoke
Management Systems in Malls, Atria and Large Areas).При возникновении пожара в высотном здании наблю¬
дается тенденция распространения дыма от пожара из зоны
пожара в другие зоны здания. Причинами этого распростра¬
нения являются естественная плавучесть и объемное расши¬
рение дыма; эффект тяги, непосредственно связанный с тем¬
пературой наружного воздуха и высотой здания; ветровые
течения вокруг здания, изменяющие движение воздуха снару¬
жи здания и у выпускных клапанов и влияющие на движе¬
ние воздуха и дыма в здании; режим работы и производи¬
тельность вентиляторов в здании.Для предотвращения распространения дыма в зоны с пре¬
быванием людей вентиляторы в здании должны работать без
рециркуляции воздуха, переносимого из зоны пожара в зал
механического оборудования. Если этот воздух рециркули¬
рует при помощи систем подачи кондиционированного воз¬
духа, он может занести с собой захваченный дым в зоны с
пребыванием людей. Этого нельзя допустить. Поэтому ос¬
новной задачей является обеспечение работы вентиляторов
в таком режиме, чтобы можно было преодолеть эффект
тяги и предотвратить распространение воздуха с дымом из
зоны пожара в зоны с пребыванием людей.146
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий—	Этажи с повышенным давлением
	 Зона дыма—	Этажи с повышенным давлениемРис. 25. Расположение зоны дыма в высотном зданииПримечания:1.	Пожар ограничен пространством на этаже, отмемеченном как зона дыма.2.	На одном или двух этажах выше и ниже зоны дыма поддерживается повышенное давление.Метод контроля и эксплуатации вентиляторов должен
рассматриваться вместе с представителями местных органов
власти, т. к. требования этих органов в разных городах мо¬
гут значительно различаться. Многие местные отделы по¬
жарной охраны в ряде регионов требуют, чтобы во время
пожара вентиляторы в здании автоматически выключались,
а последующее включение и контроль над ними осущест¬
вляли пожарные в зависимости от конкретной ситуации. Бо¬
лее того, любая работа вентиляторов в здании зависит от
конкретных деталей проекта, но работа вентиляторов, на¬
правленная на уменьшение распространения дыма с этажа,
на котором происходит пожар, может быть установлена в
общем плане перед рассмотрением определенных систем¬
ных альтернатив.Все клапаны в здании, используемые для противодымной
защиты, должны производиться и классифицироваться по
уровню утечек в соответствии с требованиями стандарта Объе¬
диненных страховых лабораторий UL 555S. Этот стандарт
включает в себя требования на конструкцию и испытания но¬
минальной заслонки, в том числе на максимальную интен¬
сивность утечки. Если клапаны используются для противо¬
дымной защиты, они должны относиться к классу II или III.В высотных общественных многофункциональных зда¬
ниях каждый этаж обычно рассматривается как потенциаль¬
ная зона дыма. В случае пожара вентиляционные системы
должны работать таким образом, чтобы на этаже, на кото¬
ром возник пожар, поддерживалось отрицательное давле¬
ние, по отношению к давлению на этажах выше и ниже. Бла¬
годаря этому дым не распространяется на смежные этажи,
а удерживается на горяшем этаже. Этот эффект может быть
усилен поддержанием на одном или двух этажах выше и ниже
зоны дыма повышенного давления, по отношению к этажу
с зоной дыма, при помощи изменения режима работы вен-147
Глава 10. Системы безопасноститиляторов, подающих воздух на эти этажи. Соотношение ве¬
личин давления показано на рис. 25.Метод обеспечения отрицательного давления на этаже с
зоной дыма и положительного давления на этажах выше и
ниже этажа с зоной дыма зависит от типа системы конди¬
ционирования, используемой в проекте, — центральная
система или совокупность систем на отдельных этажах. Оба
варианта подробно рассматривались в главе 5. Системы про-
тиводымной защиты для этих двух альтернативных подхо¬
дов различаются и должны быть рассмотрены отдельно.10.3.3.1.	Противодымная защита при использовании центральнойсистемы кондиционирования воздухаПри такой системе кондиционирования воздуха в высотном
общественном многофункциональном здании кондициониро¬
ванный воздух поступает в зоны с людьми при помощи больших
установок кондиционирования, удовлетворяющих потребность
в кондиционированном воздухе для нескольких этажей и распо¬
ложенных в центральном зале механического оборудования.Как отмечалось в главе 5, в подключения каналов приточ¬
ного и рециркуляционного воздуха, имеющиеся на каждом эта¬
же, рекомендуется установить двухпозиционные клапаны. Они
могут быть установлены в канале приточного воздуха, подаю¬
щего воздух на этаж, и в подключении канала рециркуляцион¬
ного воздуха, в точке, где рециркуляционный воздух извлека¬
ется из потолочной камеры на этаже. Эти клапаны могут
дистанционно открываться и закрываться системой автомати¬
зации и управления здания, в результате чего приточный воз¬
дух может подаваться на данный этаж, а рециркуляционный
воздух выводиться или не выводиться с определенного этажа.Учитывая эти возможности, применяемый метод проти-
водымной защиты при помощи вентиляторов можно опи¬
сать следующим образом. Вентилятор приточного воздуха
обеспечивает подачу воздуха, на 100 % состоящего из наруж¬
ного воздуха (т. е. без использования рециркуляционного воз¬
духа), вытяжной вентилятор весь рециркуляционный воздух
выводит в атмосферу; клапаны на этаже устанавливаются та¬
ким образом, чтобы обеспечивалось повышенное давление
на смежных этажах, благодаря чему огонь удерживается на
одном этаже, с удалением дыма от пожара на этом этаже. Это
обеспечивается закрытием клапана в канале подачи воздуха
в зону горения и открытием клапана в канале рециркуля¬
ционного воздуха из той же зоны. В зоны, смежные с зоной
горения (т. е. этаж или этажи, находящиеся непосредственно
над или под горящим этажом), приточные вентиляторы на¬
гнетают только наружный воздух, а каналы рециркуляцион¬
ного воздуха закрываются. Результатом этих действий явля¬
ется эффективное увеличение давления в зонах над горящим
этажом, под ним и в лестничных и лифтовых шахтах, а так¬
же максимально возможное удаление из здания продуктов
горения без загрязнения зон, смежных с зоной горения.Частотно-регулируемые приводы вентиляторов приточного
и рециркуляционного воздуха осуществляют управление этими148
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийвентиляторами для обеспечения нужной степени перемещения
воздуха соответствующими вентиляторами. Для удаления дыма
вытяжные вентиляторы должны обеспечивать кратность возду¬
хообмена на каждом этаже с возгоранием как минимум 6—8 еди¬
ниц/час. Как уже отмечалось, вышеописанный сценарий рабо¬
ты вентиляционной системы является одним из возможных,
и опыт разработчика систем ОВК и требования различных служб
пожарной защиты могут привести к тому, что будут реализова¬
ны другие режимы работы вентиляторов.10.3.3.2.	Противодымная защита при использованиисистем кондиционирования воздуха на каждом этажеКомпоновка вентиляторов при использовании систем
кондиционирования воздуха, расположенных на каждом эта¬
же, отличается от только что рассмотренной компоновки
для центральной системы кондиционирования. При мно¬
жестве систем кондиционирования на всех этажах для эф¬
фективного удаления дыма на этаже с возгоранием необхо¬
димо, чтобы в каждой локальной венткамере была шахта
вывода дыма, которая соединяется с шахтой в центральной
венткамере, содержащей вентилятор приточного воздуха,
подающий наружный воздух в локальные венткамеры. Шах¬
та удаления дыма, к которой подключен вентилятор систе¬
мы дымоудаления, должна иметь размеры, соответствующие
параметрам самого вентилятора, и обеспечивать кратность
воздухообмена от 6 до 8 единиц/час на самом большом эта¬
же вертикального ряда этажей, к которому подключен ка¬
нал. Каждый вывод канала в шахту удаления дыма должен
содержать двухпозиционный клапан, при помощи которо¬
го обеспечивается режим удаления дыма, аналогичный опи¬
санному для варианта с центральной венткамерой.При возникновении пожара на определенном этаже вывод
канала в стояк системы дымоудаления на этом этаже откры¬
вается, а выводы канала в стояк системы дымоудаления на всех
других этажах остаются закрытыми. Запускается вентилятор
системы дымоудаления, при этом вытяжной воздух на горя¬
щем этаже выводится только в атмосферу. На этаж или этажи
над или под зоной горения подается только наружный воздух
и создается повышенное давление, эффективно удерживаю¬
щее в пределах горящего этажа загрязненный дымом воздух,
который через некоторое время выводится в атмосферу.На рис. 26 иллюстрируется работа установки на горящем эта¬
же. Здесь используется та же компоновка, что и на рис. 10, но
работа вентиляторов и положение различных клапанов совер¬
шенно другие. Работа установки должна осуществляться в со¬
ответствии с требованиями местных органов пожарной охраны.
Самое главное — это то, что показанные здесь несколько авто¬
матических жалюзийных заслонок должны быть способны под
воздействием системы управления здания занять положение,
которое служба пожарной охраны считает наиболее подходя¬
щим для существующей в здании чрезвычайной ситуации.Установки на одном или двух этажах над этажом с возго¬
ранием и под ним работают, как показано на рис. 27.149
Глава 10. Системы безопасности2	- стояк системы дымоудаления3	- стояки охлажденной воды4	- стояк приточного наружного воздуха (на все этажи)5	- наружный воздух для системы дымоудаления6	- вентиль рециркуляционного воздуха с клапаном (закрыт)7	- клапан (закрыт)8	- обогреватель9	- наружный воздух для нормальной работы10	- установка кондиционирования воздуха (выключена)ПК - противопожарный клапанВД - входная дверь	о Автоматическая жалюзийная заслонка (открыта)	► Автоматическая жалюзийная заслонка (заткрыта)—о— Детектор дымаНаправление потока воздухаРис. 26. Компоновка установок кондиционирования воздуха на каждом этаже (дымоудаление на горящем этаже)Для этих установок открыты клапан наружного воздуха для
создания повышенного давление и клапан для нормальной
работы установки; закрыты вытяжной клапан и клапан стоя¬
ка системы дымоудаления; установка подачи воздуха рабо¬
тает на обеспечение только наружного воздуха. Для подачи
достаточного количества наружного воздуха все остальные
установки на этажах, использующие стояк наружного воз¬
духа, должны быть отключены; стояк наружного воздуха дол¬
жен иметь размеры, обеспечивающие подачу достаточного
количества воздуха на несколько этажей, на которых уста¬
новки работают только с наружным воздухом.10.3.3.3.	Противодымная защита атриумовАрхитектурной особенностью многих зданий является ат¬
риум, увеличивающий эстетические привлекательность зда¬
ния. Наличие атриума создает особые условия для дымоуда¬
ления, которые обычно задаются в местных рабочих нормах.
До недавнего времени в американских нормах требовалось,
чтобы необходимая интенсивность удаления дыма из атриу¬
мов задавалась в терминах количества воздухообменов в час
для всего объема атриума и всех соединенных с ним откры¬
тых зон. Последние исследования показали, что подход оцен-150
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданий1	- клапан системы дымоудаления (закрыт)2	- стояк системы дымоудаления3	- стояки охлажденной воды4	- стояк приточного наружного воздуха (на все этажи)5	- наружный воздух для системы дымоудаления6	- вентиль рециркуляционного воздуха с клапаном (закрыт)7	- клапан (открыт)8	- обогреватель9	- наружный воздух для нормальной работы10	- установка кондиционирования воздуха (включена)ПК - противопожарный клапанВД - входная дверь	о Автоматическая жалюзийная заслонка (открыта)	* Автоматическая жалюзийная заслонка (заткрыта)—о — Детектор ды маНаправление потока воздухаРис. 27. Компоновка установок кондиционирования воздуха на каждом этаже (дымоудаление на одном или двух этажах
над этажом с возгоранием и под ним)ки эффективности при помощи показателя воздухообмена
за определенный период времени не годится для дымоуда¬
ления из атриума. В соответствии с этим в Международных
строительных нормах и стандарте NFPA 5000 используется
подход, основанный на оценке производительности, как по¬
дробно описано в руководстве NFPA 92В по проектирова¬
нию систем дымоудаления из галерей магазинов, атриумов
и из больших пространств и обсуждается в работе «Principles
of Smoke Management», авторы Klote и Milke.Высотные общественные многофункциональные здания
с атриумом должны снабжаться системой дымоудаления,
выполняющей отслеживание перемещения дыма и его уда¬
ление. В основном это осуществляется при помощи меха¬
нических вентиляторов, т. к. естественная вентиляция таких
пространств обычно не может служить действенной альтер¬
нативой. Согласно Международным строительным нормам
и стандарту NFPA 5000, установленные в атриуме вентиля¬
торы должны работать таким образом, чтобы удерживать
слой накопившегося дыма в верхней части атриума на вы¬
соте не менее 3,048 м над самыми высокими зонами, служа¬
щими для эвакуации из зоны задымления в здании. Вытяж¬
ные вентиляторы удаляют воздух из верхней части атриума.Они должны удалять достаточное количество воздуха, для151
Глава 10. Системы безопасноститого чтобы дым постоянно находился выше определенного
уровня, при наибольшем расчетном массовом расходе струи
дыма при всех возможных конфигурациях струй. Определе¬
ние конфигурации струй основано на схеме пожара, пропи¬
санной в строительных нормах. Это, в свою очередь, позво¬
ляет вычислить мощность вентилятора, обеспечивающего
свободное от дыма пространство высотой 3,048 м над самой
высокой зоной, служащей для эвакуации из здания. Средства
анализа конфигурации струй и мощности вытяжного венти¬
лятора подробно рассматриваются в стандарте NFPA 92В
и в работе Klote и Milke.Система должна быть также сконфигурирована таким об¬
разом, чтобы для замены удаляемого воздуха обеспечивался
естественный или принудительный приток наружного воздуха
или воздуха из помещений, смежных с зоной задымления.Устанавливаемая в атриуме система предназначена для
многих целей. Она поддерживает условия окружающей сре¬
ды, позволяющие производить безопасную эвакуацию из
здания людей, и в то же время создает условия для борюще¬
гося с огнем персонала пожарной охраны, давая ему возмож¬
ность войти в помещение, обнаружить и контролировать
очаг возгорания.10.3.3.4.	Повышение давления на лестничной клеткеВо многих строительных нормах содержится требование,
чтобы на лестничной клетке высотных общественных много¬
функциональных зданий поддерживалось повышенное давле¬
ние, чтобы в случае пожара в здании они оставались свобод¬
ными от дыма. Наличие свободной от дыма атмосферы
необходимо по трем причинам: 1) по лестницам люди будут
выходить с этажа, на котором возникло возгорание, или с близ¬
ких к нему этажей; 2) лестницы являются важным элементом
маршрута контролируемой эвакуации людей из здания: 3) лест¬
ницы будут использоваться пожарными при тушении пожара.Система создания повышенного давления на лестничной
клетке должна поддерживать разность давления на лестнич¬
ной клетке и на любом этаже, достаточную для предотвра¬
щения проникновения на лестничные клетки воздуха, за¬
грязненного дымом. Разность давления характеризуется
минимальным и максимальным значением. Минимальное
значение соответствует давлению, достаточному для предот¬
вращения проникновения дыма на лестницу, а максималь¬
ное значение соответствует давлению, которое еще позво¬
ляет людям, пытающимся выйти на лестницу, открыть дверь.
В норме безопасности NFPA 101 минимальное значение раз¬
ности давления в здании, имеющем спринклерную систему,
равно 12,4 Па. Для двери высотой 2,1 м и шириной 0,9 м это
будет соответствовать давлению 24 Н по всей площади по¬
верхности двери. NFPA 101 ограничивает усилие, необходи¬
мое для приведения двери в движение в новом здании, зна¬
чением 133 Н, что для той же двери будет равно давлению
67,2 Па. Параметры системы не должны базироваться на
этом максимальном значении, и часто значение максималь¬152
Проектирование систем ОБК высотных общественных многофункциональных зданийного давления лежит между 12,4 и 37,3 Па, но минимальное
и максимальное значения давления задаются в проектных
спецификациях. Этот диапазон разности давления должен
поддерживаться системой повышенного давления в лест¬
ничной клетке.Определение диапазона давления важно, т. к. необходи¬
мо спроектировать систему создания повышенного давле¬
ния в лестничной клетке, сохраняющую давление в преде¬
лах этого диапазона при всех закрытых дверях или при
оговоренном количестве открытых дверей. Было предложе¬
но много альтернативных средств достижения этой цели, не
все из которых могут успешно применяться в высотных об¬
щественных многофункциональных зданиях.В этих зданиях наружный воздух должен подаваться на
лестничную клетку на нескольких уровнях. Отсутствуют чет¬
кие требования о количестве этажей между двумя смежны¬
ми точками подачи воздуха, но в качестве рекомендации
можно предложить устанавливать точки подачи воздуха че¬
рез три этажа.Вентиляторы, доставляющие наружный воздух на лест¬
ничную клетку, обычно располагаются в залах механическо¬
го оборудования на нескольких уровнях здания для ограни¬
чения размера вертикальных каналов, присоединяемых к
вентиляторам, предназначенным для создания повышенно¬
го давления на лестничных клетках. Более того, воздух дол¬
жен забираться из места, в котором должно быть исключено
какое-либо загрязнение дымом, выводимым из здания. Для
поддержания давления на лестничной клетке между допу¬
стимыми предельными значениями применяются различ¬
ные средства. Одним из успешных средств поддержания раз¬
ности давления является установка ряда барометрических
клапанов, по одному на каждом этаже, открывающихся при
достижении максимального значения давления. При помо¬
щи барометрических клапанов и связанного с ними соеди¬
нительного канала излишний воздух выводится из простран¬
ства высокого давления на лестнице в потолочную камеру,
смежную с лестницей. В соединительном канале должны
быть предусмотрены противопожарные клапаны, необходи¬
мые для того, чтобы выходные лестничные клетки имели до¬
статочную огнестойкость. Количество воздуха, подаваемо¬
го отдельным вентилятором при такой компоновке, должно
быть постоянным и определяться такими параметрами, как
количество этажей, обслуживаемых вентилятором, степень
воздухонепроницаемости лестницы и максимальное коли¬
чество дверей, которые могут быть открыты одновременно.10.3.4.	Система аварийного/ резервного генератораи система безопасностиХарактер взаимодействия специалиста систем ОВК с про¬
ектировщиком электрических систем в ходе проектирования
генераторной станции обсуждался в главе 8. В этой главе рас¬
сматриваются технические средства обеспечения энергией
системы безопасности в соответствии с требованиями отра-153
Глава 10. Системы безопасностиелевых нормативных документов и предписаниями NFPA.
Требования NFPA представлены в Национальных нормах по
электротехнике, подробно приводимых в NFPA 70.Различие между аварийным и резервным генератором за¬
ключается не в функции оборудования, используемого для
обеспечения вспомогательных электрических мощностей.
Оно определяется нагрузками, обслуживаемыми генерато¬
ром. Национальные нормы по электротехнике выделяют три
вида нагрузки, которая должна или может быть подключе¬
на к вспомогательной энергетической системе:•	Аварийные нагрузки определены в Национальных нор¬
мах по электротехнике в статье 700. Они рассматриваются
как имеющие жизненно важное значение для людей и необхо¬
димые для безопасной эвакуации людей из здания. Элемен¬
тами таких нагрузок являются: командный пункт пожаро¬
тушения (включая его систему освещения), система пожарной
сигнализации, системы связи, система аварийного освеще¬
ния (в том числе основного вестибюля здания), указатели
выхода, пожарные насосы, лифты, освещение кабины лиф¬
та и другое оборудование, отключение которого при отсут¬
ствии резервного электропитания может вызвать опасную
ситуацию для людей, покидающих здание.•	Резервные нагрузки, необходимые согласно норматив¬
ным документам, определены в Национальных нормах по
электротехнике в статье 701. Они необходимы для поддер¬
жания борьбы с огнем и операций спасения. Элементами
таких нагрузок являются: вентиляторы дымоудаления и соз¬
дания повышенного давления, водоотливные насосы, насо¬
сы откачки сточных вод и другое механическое оборудова¬
ние, которое может использоваться пожарными или
спасателями, а также нагрузки, отключение которых при от¬
сутствии резервного электропитания может вызвать опас¬
ную ситуацию для людей, покидающих здание.•	Дополнительные резервные нагрузки определены в На¬
циональных нормах по электротехнике в статье 702. Они мо¬
гут быть выбраны для выполнения операций в здании для
обеспечения резервного электроснабжения для непрерыв¬
ности ведения бизнеса. Как отмечалось в главе 8, такие на¬
грузки могут включать в себя телекоммуникационное обо¬
рудование или оборудование обработки данных, а также
системы ОВК, обеспечивающие работу оборудования, под¬
держивая необходимые условия в помещениях, где оно уста¬
новлено.В Национальных нормах по электротехнике содержится
требование, согласно которому генераторная установка, по¬
дающая энергию на аварийные и резервные нагрузки, необхо¬
димые согласно нормативным документам, должна автома¬
тически запускаться и выходить на полную мощность за
установленный промежуток времени. Аварийные нагрузки
должны получить резервную электроэнергию через 10 се¬
кунд после отключения основного электропитания. Систе¬
ма резервных нагрузок, необходимых согласно норматив¬
ным документам, должна быть способна воспринять154
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийэлектрические нагрузки в течение 60 секунд после отклю¬
чения основного электропитания. Для каждой категории на¬
грузок может быть отдельный источник электропитания, но
обычно одна генераторная установка снабжает энергией оба
типа нагрузок. Поэтому, если в качестве вспомогательного
источника электроэнергии используется генераторная уста¬
новка, подача электроэнергии для обоих типов нагрузки про¬
изводится не позднее 10 секунд.В качестве вспомогательного источника электроэнергии
не всегда используется только генераторная установка. На¬
пример, система пожарной сигнализации должна быть уста¬
новлена таким образом, что собранные ею данные не дол¬
жны теряться при отключении основного электропитания.
Эти данные могут быть защищены только при помощи вклю¬
чения системы батарей, служащей для защиты энергозави¬
симой памяти системы пожарной сигнализации в течение
короткого времени перехода системы электропитания на ге¬
нераторную установку. Хотя и можно использовать батареи
в качестве единственного вспомогательного источника,
осуществить это на практике довольно сложно из-за интер¬
вала времени, в течение которого батареи должны обеспе¬
чивать оборудование электроэнергией. В результате на прак¬
тике используются генераторные установки, а батареи ис¬
пользуются только в качестве вспомогательного источника
электроэнергии, пока не заработает генератор.Можно также использовать блок батарей в качестве вспо¬
могательного источника энергии для аварийного освещения
и подсветки указателей выхода при эвакуации людей, но
обычно в новых зданиях в качестве источника энергии этих
устройств используется генератор. Раннее в проектах неко¬
торые владельцы для обеспечения работы в случае экстра¬
ординарных наружных воздействий помещали аварийное
освещение как на аварийные генераторы, так и на блоки ба¬
тарей.Наряду с батарейными системами в качестве разрешен¬
ных вспомогательных источников энергии могут использо¬
ваться дизельные генераторные установки на мазуте или га¬
зовые турбины, работающие на мазуте. Однако это широко
не распространено. Отчасти вследствие того, что газовая тур¬
бина способна вырабатывать электроэнергию только спустя
20—40 секунд после запуска. Это превышает временной пре¬
дел для подачи энергии на аварийные нагрузки, поэтому при
использовании газовой турбины в качестве промежуточного
источника для аварийного освещения, подсветки указателей
и для источников бесперебойного электропитания использу¬
ются блоки батарей. Наряду с этим ограничением работаю¬
щая на мазуте газотурбинная генераторная установка более
дорога, чем дизельная генераторная установка аналогичных
параметров, поэтому газовые турбины применяются в огра¬
ниченном количестве установок, возможности которых мо¬
гут быть использованы для удовлетворения требований,
предъявляемых к вспомогательным источникам энергии в вы¬
сотных общественных многофункциональных зданиях.155
Глава 10. Системы безопасностиРаботающие на мазуте газотурбинные генераторы применя¬
ются в зданиях, в которых генератор должен устанавливать¬
ся на верхнем этаже, а конструкция имеет ограниченную спо¬
собность выдерживать дополнительные нагрузки. В этих
случаях в качестве экономически более эффективного реше¬
ния могут быть выбраны более легкие, по сравнению с ди¬
зельными генераторами, газовые турбины.Отраслевые нормативные документы запрещают исполь¬
зование работающих от свечей накаливания дизельных дви¬
гателей или газовых турбин, использующих в качестве то¬
плива не мазут, а природный газ, т. к. в них содержится
требование, согласно которому топливо для генератора дол¬
жно храниться в здании. Это требование обусловлено тем,
что в случае чрезвычайной ситуации, при которой в здании
прекращается электро- и газоснабжение, работа системы бе¬
зопасности может быть значительно затруднена.Отраслевые нормы и предписания NFPA устанавливают,
что мощность аварийных/ резервных систем энергоснабже¬
ния должна быть достаточной, чтобы они могли снабжать
электроэнергией все оборудование, необходимое для рабо¬
ты системы безопасности в определенный момент. Если ре¬
зервная система энергоснабжения необходима для обеспе¬
чения аварийных нагрузок, разрешается одновременно
обслуживать и резервные нагрузки, необходимые согласно
нормативным документам, а также дополнительные резер¬
вные нагрузки, если только существует возможность сбро¬
са нагрузки для бесперебойной работы, имеющей высший
приоритет системы безопасности.Возможность сброса нагрузки не означает, что все под¬
ключенное оборудование должно работать одновременно.
Например, не требуется, чтобы в здании одновременно ра¬
ботали все лифты. Строительные нормы содержат требова¬
ния, согласно которым во время отключения электропита¬
ния должен работать один лифт из каждого блока лифтов,
а другие лифты в блоке могут включаться последовательно
после того, как первый лифт прибудет на оговоренный ко¬
нечный этаж. Так, после прибытия на конечный уровень зда¬
ния первого лифта включается второй лифт, после его при¬
бытия — третий и т. д., пока все лифты с пассажирами не
прибудут на конечный уровень. При этом мощность аварий¬
ного/ резервного генератора достаточна только для приве¬
дения в действие самого мощного электродвигателя в дан¬
ном блоке лифтов.Поэтому при определении мощности аварийной/ резер¬
вной системы энергообеспечения определяется, какое обо¬
рудование должно работать в данный момент, и, исходя из
этого, выбирается генератор, способный обеспечить необхо¬
димую мощность. В главе 8 отмечалось, что для этого необхо¬
димо, чтобы инженер-проектировщик электрических си¬
стем получил от специалистов систем ОВК, пожарной защиты
и лифтового оборудования параметры вспомогательного
энергоснабжения для их систем и рассмотрел эти параме¬
тры совместно с данными оборудования, указанного на элек-156
Проектирование систем ОВК высотных общественных многофункциональных зданийтрических схемах. В результате этого проектировщик элек¬
трических систем сможет определить параметры генера¬
торной установки, которая должна быть предоставлена для
проекта.В очень больших проектах с большими дополнительны¬
ми резервными нагрузками кроме системы безопасности
можно установить отдельный генератор для удовлетворения
потребностей системы безопасности и отдельную установ¬
ку, состоящую из одного или нескольких генераторов для
специальных дополнительных нагрузок. Тем самым реали¬
зуется высокая степень защиты и изоляции генератора си¬
стемы защиты. При этом удается избежать проблем, связан¬
ных с сопряжением с обычными нагрузками в здании.10.3.5.	Система вызова лифтаДетальный анализ безопасности людей, находящихся в
высотном здании, показывает, что наилучшим режимом упра¬
вления системой вертикального транспорта в случае пожа¬
ра является возвращение кабин, обслуживающих этажи верх¬
него и среднего ярусов, на самый нижний этаж яруса, а кабин,
обслуживающих этажи нижнего яруса — на уровень вести¬
бюля. Существует несколько причин такой работы системы.
Во-первых, благодаря этому лифты выводятся из системы
эвакуации, вынуждая тем самым людей идти в специально
предназначенную для них зону убежища. Этим облегчается
управление потоками людей в здании. Во-вторых, было опре¬
делено, что некоторые случаи смерти от пожара в высотных
зданиях происходили из-за того, что люди были заперты в
лифтах и задохнулись от дыма. В-третьих, самое главное —
данный режим работы позволяет контролировать всю систе¬
му вертикального транспорта органам пожарной охраны, ко¬
торые могут использовать лифты для контролируемой эва¬
куации большого количества людей из здания.Вернуть лифты на их конечный этаж можно активирова¬
нием специальных аварийных устройств, входящих в общую
систему (например, детектор дыма, расположенный в лиф¬
товом холле, или аварийный индикатор расхода спринклер¬
ной системы пожаротушения).Если пожар и отключение электропитания происходят
одновременно, аварийный генератор должен в любое время
привести в действие, по крайней мере, один лифт, обслужи¬
вающий каждый этаж в здании, подавая аварийное электро¬
питание на все лифты во всех блоках. Благодаря этому
лифты, работавшие во время отключения основного элек¬
тропитания, смогут опуститься вниз на конечный этаж, обес¬
печивая таким образом контролируемую эвакуацию пасса¬
жиров лифта.Использование лифтов указанным выше образом требу¬
ет слаженной работы производителей лифтового оборудо¬
вания и специалистов по пожарной охране, что приносит
огромную пользу находящимся в здании людям. Такой спо¬
соб управления является результатом осознания того, что
работа лифтов в здании должна контролироваться людьми,157
Глава 10. Системы безопасностизнающими что и где происходит. Он позволяет использовать
лифты не только для эвакуации из здания, но и для наибо¬
лее быстрого перемещения пожарных в зону здания, где они
могут наиболее эффективно контролировать пожар.10.3.6.	Системы связиВ нормах требуется, чтобы система безопасности высот¬
ного общественного многофункционального здания была ос-
нашена голосовой системой связи для подачи сигнала тре¬
воги и публичного обращения, позволяющей информировать
людей в здании о любой чрезвычайной ситуации, которая
может возникнуть, а также о действиях, которые они должны
предпринять для выхода в зону убежища. Управление голо¬
совой системой связи осуществляется из центрального ко¬
мандного пункта пожаротушения. При срабатывании како¬
го-либо детектора дыма или аварийного индикатора расхода
спринклерной головки голосовая система подачи сигнала
тревоги формирует звуковой сигнал. Система конфигуриру¬
ется также таким образом, чтобы ответственные лица отде¬
ла пожарной охраны могли обращаться к людям, находящим¬
ся в здании, и связываться с пожарными, находящимися в
различных местах здания. Система предоставляет возмож¬
ность сделать выборочные объявления не только на офис¬
ных этажах, но и в лифтах, лифтовых холлах и на лестницах.В дополнение к голосовой системе подачи тревоги и пу¬
бличного обращения высотные здания должны быть осна¬
щены двухсторонней пожарной системой связи, предназна¬
ченной для использования исключительно отделом пожарной
охраны. Эта система позволяет пожарным устанавливать
двухстороннюю связь по всему зданию, предоставляющую
персоналу центрального командного пункта пожаротуше¬
ния данные о чрезвычайном состоянии в здании. Такие
устройства предусматриваются в каждом лифте, лифтовом
холе и эвакуационной лестнице.10.3.7.	Центральный командный пункт пожаротушенияЦентральный командный пункт пожаротушения необхо¬
дим в каждом высотном здании. Он обязан находиться в ме¬
сте, которое должно быть одобрено отделом пожарной ох¬
раны. Обычно этот пункт располагается на первом этаже
рядом с панелью управления лифтами. Его назначение —
определить место, в котором должны действовать пожарные
во время пожара или другой чрезвычайной ситуации. В цен¬
тральный командный пункт пожаротушения направляются
подтверждения визуального осмотра и данные о состоянии
всех систем аварийной сигнализации здания. В нем также
отображается состояние и производится операционный кон¬
троль всех систем противодымной защиты в здании. Коман¬
дный пункт пожаротушения имеет возможность выборочно
связываться с любой зоной в здании и с находящимся вне
здания отделом пожарной охраны. В соответствии с этим
центральный командный пункт пожаротушения содержит
следующие элементы управления и информации:158
Проектирование систем О&К высотных общественных многофункциональных зданий•	панели и элементы управления голосовой системы по-
жарной тревоги;•	система управления системой связи с отделом пожар¬
ной охраны;•	панели световой сигнализации системы обнаружения
огня и подачи тревоги;•	данные о состоянии лифтов и положения кабин;•	индикация состояния вентилей устройств пожароту¬
шения и регистрации расхода;•	элементы управления для разблокирования всех две¬
рей на эвакуационных лестницах;•	индикация состояния аварийного генератора;•	индикация состояния пожарного насоса;•	индикация состояния и средства выполнения опера¬
ционного контроля всех вентиляторов, клапанов и систем
здания;•	индикация состояния и средства выполнения опера¬
ционного контроля всех клапанов на этаже;•	телефон для внешней связи с отделом пожарной охраны.Очевидным назначением центрального командного пунк¬
та пожаротушения является использование этого пункта в
качестве единственного места в здании, где может встре¬
титься персонал отдела пожарной охраны и персонал зда¬
ния. Он является центральным элементом системы пожар¬
ной охраны в здании. Его внутренняя организация и функции
должны быть тщательно проанализированы проектировщи¬
ком всей системы совместно с представителями местного
отдела пожарной охраны.10.4.	План действий при пожаре159
Глава 10. Системы безопасностиохраны. В соответствии с этим, согласно NFPA 101 и стро¬
ительным нормам, каждое высотное общественное много¬
функциональное здание должно иметь организацию пожар¬
ной защиты и план действий при пожаре. План должен
содержать предоставляемый начальнику пожарной охраны
здания перечень всех процедур при чрезвычайной ситуации,
которые должны следовать при возникновении пожара,
с указанием всех убежищ, используемых людьми в здании в
чрезвычайной ситуации, и предусматривающие проведение
регулярных пожарных учений для обеспечения правильно¬
го понимания того, что необходимо делать при реальном по¬
жаре в здании. Только при помощи регулярных репетиций
этих процедур в обычной обстановке под управлением на¬
чальника пожарной охраны здания, при участии всех нахо¬
дящихся в здании людей может быть обеспечено должное
поведение людей при реальном пожаре. Люди, находящи¬
еся в здании, должны понимать, что их безопасность зави¬
сит от того, насколько они будут следовать плану действий
при пожаре, включающему переход людей в специально пред¬
назначенные убежища при подаче сигнала пожарной трево¬
ги. Такого поведения можно достичь только при помощи
распространения плана действий при пожаре и периодиче¬
ских пожарных учений, следующих этому плану.Дополнительным моментом, который нельзя упустить,
является внутренний конфликт между использованием лест¬
ничных клеток в качестве зон убежищ и системой безопас¬
ности в здании. Очень часто в рамках реализации системы
безопасности в здании двери лестничных шахт, в той степе¬
ни, которая допускается нормами, блокируются изнутри для
предотвращения выхода с лестниц на все этажи, за исклю¬
чением основного вестибюльного этажа. Например, в Нью-
Йорке при отсутствии пожара разблокированными остают¬
ся двери каждого четвертого этажа, поэтому нельзя войти с
лестницы на любой из трех офисных этажей, находящихся
между этажами с разблокированными дверьми. Такие огра¬
ничения во время пожара могут создать значительные за¬
труднения как для людей, покидающих здание, так и для по¬
жарных, которые должны иметь возможность проникать из
лестничной клетки на любой этаж. В соответствии с этим
должны быть предусмотрены средства для автоматического
открытия запертых дверей при активации какого-либо
устройства обнаружения огня в здании.160
ЛитератураAmerican Institute of Architects, Standard Form of Agree¬
ment Between Owner and Architect (AIA Document B141).Anis, W. 2001. The impact of airtightness on system design.
ASHRAE Journal, December, pp. 31-35.ASHRAE. 2003. 2003 ASHRAE Handbook—Applications.
Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Con¬
ditioning Engineers.ASHRAE. 2002. 2002 ASHRAE Handbook—Refrigeration.
Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Con¬
ditioning Engineers.ASHRAE. 2001. 2001 ASHRAE Handbook—Fundamentals.
Atlanta: American Society of Heating, Refrigeratting and Air-
Conditioning Engineers.ASHRAE. 2001. ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1-2001,
Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buil¬
dings. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and
Air-Conditioning Engineers.ASHRAE. 2000. 2000 ASHRAE Handbook—Systems and
Equipment. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers.ASHRAE. 1999. 1999 ASHRAE Handbook-Applications.
Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Con¬
ditioning Engineers.ASHRAE. 1999. Proposed standard 162P, Methods of Testing
Dampers Used in SmokeManagement Systems. Atlanta: Ameri¬
can Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning En¬
gineers, Inc.ASHRAE. 1994. ASHRAE GuideUne 5-1994 (RA 2001), Com¬
missioning Smoke Management Systems. Atlanta: American So¬
ciety of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,
Inc.ASME. 2000. ASME Safety Code for Elevators and Escala¬
tors, 2000 edition. New York: American Society of Mechanical
Engineers.ASME. 2000. ASME A17.2, Inspector’s Manual, 2000 edit¬
ion. New York: American Society of Mechanical Engineers.ASME. 1996. ASME B16.34, Valves-Flanged, threaded and
welding end. New York: American Society of Mechanical Engi¬
neers.ASME. 1996. ASME B31.9, Building Services Piping. New
York: American Society of Mechanical Engineers.161
ЛитературеBauman, F, and T. Webster. 2001. Outlook for underfloor air
distribution. ASHRAE Journal, June.Cote, R. 2000. Life Safety Code Handbook, 8th ed. Quincy,
MA: National Fire Protection Association.Cresci, R.J. 1973. Smoke and fire control in high-rise office
buildings—Part II: Analysis of stair pressurization systems.
ASHRAE Transactions, pp. 16-23.CTBUH. 1995. Architecture in Tall Buildings. Council on Tall
Buildings and Urban Habitat, Lehigh University, Bethlehem, Pen¬
nsylvania.CTBUH. 1992. Life Safety in Tall Buildings. Council on Tall
Buildings and Urban Habitat, Lehigh University, Bethlehem, PA.CTBUH. 1980. Tall Building Systems and Concepts. Coun¬
cil on Tall Buildings and Urban Habitat, Lehigh University,
Bethlehem, Pa.CTBUH. 1980. Planning and Environmental Criteria for Tall
Buildings. Council on Tall Buildings and Urban Habitat, Lehigh
University, Bethlehem, Pennsylvania.Daly, A. 2002. Underfloor air distribution: Lessons learned.
ASHRAE Journal, May, pp. 21-24.Engineers Joint Contract Document, Standard Form of Co¬
ordinated Multi-Prime Design Agreement Between Owner and
Design Professional for Construction Projects.Harris, D.A. 1991. Noise Control Manual. New York: Van No¬
strand Reinhold.IEEE. 1990. IEEE Recommended Practice for Electric Power
in Commercial Buildings—Gray Book, ANSI/IEEE Std. 241 -
1990. Piscataway, NJ: The Institute of Electric and Electronic En¬
gineers, Inc.Jordan, C. 1989. Central vs. local HVAC fan systems for high
rise office buildings. ASHRAE Journal, Sept., pp. 48-46.Klote, J.H., and G.T. Tamura. 1986. Smoke control and fire
evacuation by elevators. ASHRAE Transactions 92(1 A): 231-245.Klote, J.H. 1993. Design of smoke control systems for areas
of refuge. ASHRAE Transactions 99(2): 793-807.Klote, J. H., and J.A. Milke. 2002. Principles of Smoke Ma¬
nagement. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating
and Air-Cnditioning Engineers and Society of Fire Prevention
Engineers.Kohn, A.E., and P. Katz. 2002. Building Type Basics for Of¬
fice Buildings. New York: John Wiley & Sons.Leonardelli, M.J. 1993. Water treatment constraints in com¬
mercial buildings: Specific problems and solutions. ASHRAE
Transactions 99(2): 813-817.Lewis, W.S. 1986. Design of high-rise shuttle elevators. Ele¬
vator World, vol. 34, pp. 74-76. 78-80.Linford, R.G., and S.T. Taylor. 1989. HVAC systems: Central
vs. floor-by-floor. Heating/Piping/Air Conditioning, July, pp. 43-
49, 56-57, 84.Loring, J.R. 1995. The 21st century office building — How
smart will it be. Habitat and the High Rise, pp. 791-798. Coun¬
cil on Tall Buildings and Urban Habitat, Lehigh University,
Bethlehem, Pennsylvania.162
Проектирование систем ОБК высотных общественных многофункциональных зданийLoudermilk, K.J. 2003. Temperature control and zoning in
underfloor air distribution systems. ASHRAE Transactions 109(1).Lovatt, J.E., and A.G. Wilson. 1994. Stack effect in tall buil¬
dings. ASHRAE Transactions 100(2).Mass, М., M. Maybaum, and R. Haughney. 2001. High-rise
HVAC. Consulting Specifying Engineer, October , pp. 60-66.McGuire, J.H., G.T. Tamura, and A.G. Wilson. 1970. Factors
in controlling smoke in high buildings. Symposium on Fire Ha¬
zards in Buildings, ASHRAE Semi-Annual Meeting, San Fran¬
cisco, January.Nady, M. 1988. Review of smoke control models. ASHRAE
Journal, April, pp. 36-40.NFPA. 2002. NFPA 70, National Electric Code. Quincy, Mass.:
National Fire Protection Association.NFPA. 2003. Fire Protection Handbook, 19th ed. Quincy,
MA: National Fire Protection Association.NFPA. 2002. NFPA 13, Standard for the Installation of Sprin¬
kler Systems. Quincy, MA: National Fire Protection Association.NFPA. 2002. NFPA 70, National Electric Code. Quincy, MA:
National Fire Protection Association.NFPA. 2002. NFPA 72, National Fire Alarm Code. Quincy,
MA: National Fire Protection Association.NFPA. 2002. NFPA 90A, Standard for the Installation of Air
Conditioning and Ventilation Systems. Quincy, MA: National Fi¬
re Protection Association.NFPA. 2000. NFPA 92A, Recommended Practice for Smoke
Control Systems. Quincy, MA: National Fire Protection Association.NFPA. 2000. NFPA 92B, Guide for Smoke Management Sy¬
stems in Malls, Atria and Large Areas. Quincy, MA: National Fi¬
re Protection Association.NFPA. 2000. NFPA 101, Life Safety Code. Quincy, MA: Na¬
tional Fire Protection Association.Rishel, J.B. 1993. Pumping system design for tall buildings.
ASHRAE Transactions 99(2): 808-812.Rishel, J.B. 2000. 40 years of fiddling with pumps. ASHRAE
Journal, March.Ross, D.E. 1996. Bank of China—An integration of architecture
and engineering. Total Building Design Seminar, Chicago, Illinois.SMACNA. 2002. Fire Smoke and Radiation Damper Instal¬
lation Guide for HVAC Systems, 5th Ed. Chantilly, VA: Sheet Me¬
tal and Air Conditioning Contractors’ National Association, Inc.Sommer, G.R. 1995. Simplified sizing of pressurized expan¬
sion tanks. ASHRAE Journal 37(10): 40.Steele, A. 1978. High Rise Plumbing Design. Los Angeles: Mi¬
ramar Publishing Co.Stewart, WE., Jr. 1998. Effect of air pressure differential on va¬
por flow through sample building walls. ASHRAE Transactions 104(2).Strakosch, G.R. 2001. Vertical Transportation: Elevators and
Escalators (3d ed.). New York: John Wiley & Sons, Inc.Tamblyn, R.T. 1991. Coping with air pressure problems in tall
buildings. ASHRAE Transactions 97(1): 824-827.Tamblyn, R.T. 1993. HVAC system effects for all tall buildings.
ASHRAE Transactions 99(2):789-792.163
Литература,Tamura, G.T., and C.Y. Shaw. 1976. Air leakage data for the
design of elevator and stair shaft pressurization systems. ASHRAE
Transactions, Paper No. 2413.UL. 1999a. Standard for fire dampers, UL 555. Northbrook,
111.: Underwriters Laboratories, Inc.UL. 1999b. Standard for smoke dampers, UL555S. Northbro¬
ok, 111.: Underwriters Laboratories, Inc.Wessel, D.J. 1991. Domestic water pumping considerations in
a high-rise building. ASHRAE Transactions 97(1): 828-832.164
НП «АВОК»Нормативные документы-	Стандарт АВОК-1 -2004 «Здания жилые и обще¬
ственные. Нормы воздухообмена»;-	Стандарт АВОК-3-2003 «Системы автоматиза¬
ции и управления зданиями. Часть 1»;-	Стандарт АВСЖ-5-2004 «Системы автоматиза¬
ции и управления зданиями. Часть 2»;-	Стандарт АВСЖ-2-2004 «Храмы православные.
Отопление, вентиляция, кондиционирование
воздуха»;-	Справочное пособие АВОК-1-2004 «Влажный
Воздух»;-	ТРАВОК-4-2004 «Технические рекомендации по
организации воздухообмена в квартирах мно¬
гоэтажного жилого дома».Серия «Техническая библиотека
НП “АВОК”»-	Энергоэффективные здания;-	Вытесняющая вентиляция в непроизводствен¬
ных зданиях;-	Математическое моделирование и оптимиза¬
ция тепловой эффективности зданий;-	Системы автоматизации и управления здания¬
ми. Англо-немецко-русский терминологический
словарь;-	Англо-русский и русско-английский словарь тех¬
нических терминов и словосочетаний по отопле¬
нию, вентиляции, охлаждению, кондициониро¬
ванию воздуха, теплоснабжению и строительной
теплофизики;-	Англо-русский терминологический словарь по
отоплению, вентиляции, кондиционированию
воздуха и охлаждению.Издательство «АВОК-ПРЕСС»
107031, Москва, ул. Рождественка,
д. 11, «АВОК-ПРЕСС»
www.abok.ru, e-mail: book@abok.ru
тел./факс (095) 921-80-48
Научное издание
Росс ДональдПроектирование систем ОВК высотных общественных
многофункциональных зданийНаучный руководитель проекта и главный редактор М. М. Бродач
Автор предисловия Ю. А. Табунщиков
Ответственный за производство А, Н. Галуша
Перевод с английского JI. И. Баранов
Редактор П. А. Корсунская
Корректор Е. А. Перфильева
Дизайн обложки В. И. Ткач
Компьютерная верстка А. Г. ЖучковООО ИИП «АВОК-ПРЕСС»107031, Москва, ул. Рождественка, д. 11, «АВОК-ПРЕСС»
www.abok.ru* e-mail: book@abok.ru
тел. (095) 921-80-48Подписано в печать 23.09.2004. Бумага офсетная.
Гарнитура Ньютон. Печать офсетная. Тираж 5 ООО экз. Заказ № 6624.
Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО «Иван Федоров».
Одно из достоинств книги заключается в том, что
в ней рассматривается и по-существу создается
методология проектирования высотных зданий
как результат творческих совместных усилий за¬
казчиков, архитекторов, инженеров-конструкто-
ров, специалистов в области систем теплоэнер-
госнабжения и климатизации зданий, а также
многих других технических специалистов.В книге излагаются особенности проектирования
систем ОВК высотных общественных многофунк¬
циональных зданий, указаны их отличия от соот¬
ветствующих систем других типов зданий, рас¬
сматриваются различные варианты систем ОВК.
Особое внимание уделено взаимодействию сис¬
тем ОВК с другими инженерными системами,
такими как водоснабжение, канализация, сприн-
клерные системы, системы вертикального транс¬
порта и т. д. Широко освещаются вопросы акусти¬
ки систем ОВК.В книге содержатся чертежи, наглядно демон¬
стрирующие конкретные особенности проектиро¬
вания систем ОВК.Издание адресовано проектировщикам систем
ОВК, архитекторам, инженерам-конструкторам,
специалистам по вертикальному транспорту, сис¬
темам водоснабжения, канализации, электро¬
снабжения и системам безопасности, заказчикам,
а также преподавателям и студентам архитектур¬
ных и строительных специальностей.9 785982 670069 >ISBN 5-98267-006-5