Теплопостачання висотних будівель. Різновиди систем опалення багатоквартирного будинку Особливості опалення висотних житлових будівель

Переваги та недоліки таких систем відзначені в інших джерелах. Серед основних недоліків слід зазначити такі:

неможливо проводити облік витрати теплоти на опалення кожної квартири;
неможливо здійснювати оплату витрати теплоти за фактично спожиту теплову енергію;
дуже складно підтримувати необхідну температуру повітря у кожній квартирі.

Тому можна зробити висновок про те, що необхідно відмовитись від використання вертикальних системдля опалення житлових багатоповерхових будівель та застосовувати поквартирні системи опалення, як це рекомендує. При цьому у кожній квартирі необхідно встановлювати лічильник теплової енергії.

Поквартирні системи опалення в багатоповерхових будинках — це такі системи, які можуть обслуговуватись мешканцями квартири без зміни гідравлічного та теплового режимівсусідніх квартир та забезпечувати поквартирний облік витрати теплоти. При цьому підвищується тепловий комфорт у житлових приміщеннях та економія теплоти на опалення.

На перший погляд, це два суперечливі завдання. Однак жодної суперечності тут немає, т.к. усувається перегрів приміщень за рахунок відсутності гідравлічного та теплового розрегулювання системи опалення. Крім того, повністю використовуються теплота сонячної радіаціїта побутові теплонадходження у кожну квартиру.

Актуальність вирішення цієї проблеми усвідомлюють будівельники та служби експлуатації. Існуючі системиПоквартирне опалення в нашій країні для опалення багатоповерхових будівель застосовуються рідко з різних причин і, в тому числі, через їх невисоку гідравлічну та теплову стійкість.

Система поквартирного опалення, захищена чинним патентом РФ №2148755 F24D 3/02, на думку авторів, відповідає всім вимогам. На рис. 1 представлена схема системи опалення для житлових будівель, що мають велика кількістьповерхів. Система опалення містить подавальний 1 і зворотний теплопроводи 2 мережної води, повідомлені з індивідуальним тепловим пунктом 3, і з'єднаним, у свою чергу, з подає теплопроводом 4 системи опалення.

До подавального теплопроводу 4 приєднаний вертикальний стояк 5, з'єднаний з поверховою горизонтальною гілкою 6. Квітку 6 приєднані опалювальні прилади 7. У тих же квартирах, де встановлений вертикальний стояк 5, встановлений зворотний стояк 8, який приєднаний до зворотного теплопроводу системи опалення 9 горизонтальній поверховій гілці 6.

Вертикальні стояки 5 та 8 обмежують довжину поверхових гілок 6 однією квартирою. На кожній поверховій гілці 6 встановлено квартирний тепловий пункт 10, який служить для забезпечення подачі необхідної витрати теплоносія та обліку витрати теплоти на опалення кожної квартири та регулювання температури повітря всередині приміщення залежно від температури зовнішнього повітря, надходження теплоти від сонячної радіації, тепловиділень у кожній квартирі , швидкості та напрямки вітру.

Для відключення кожної горизонтальної гілки передбачені вентилі 11 і 12. Повітряні крани 13 служать для видалення повітря з опалювальних приладів і гілок 6.У опалювальних приладів 7 можуть встановлюватися крани 14 регулювання витрати води, що проходить через опалювальні прилади 7.

У разі реалізації системи опалення багатоповерхової будівлі(рис. 2) подає вертикальний стояк 5 виконаний у вигляді групи стояків-5, 15 і 16, а вертикальний зворотний стояк 8 виконаний у вигляді групи стояків 8, 17 і 18.

У цій системі опалення стояк 5, що подає, і зворотний стояк 8, повідомлені відповідно з теплопроводами 4 і 9, об'єднують в блок А горизонтальні поверхові гілки 6 декількох (в даному конкретному випадку трьох гілок) верхніх поверхів будівлі.Подає стояк 15 і зворотний стояк 17 також з'єднані з теплопроводами 4 і 9 і об'єднують у блок горизонтальні поверхові гілки наступних трьох поверхів.

Вертикальні стояк 16 і зворотний стояк 18 об'єднують поверхові гілки 6 трьох нижніх поверхів в блок С (кількість гілок в блоках А,Ві С може бути більше або менше трьох). На кожній горизонтальній поверховій гілці 6, розташованій в одній квартирі, встановлено квартирний тепловий пункт 10.

Він включає, залежно від параметрів теплоносія та місцевих умов, запірно-регулюючу та контрольно-вимірювальну арматуру, регулятор тиску (витрати) та пристрій для обліку витрати теплоти (теплолічильник). Для відключення горизонтальних гілок передбачені вентилі 11 та 12.

Крани 14 служать регулювання тепловіддачі опалювального приладу (у разі потреби). Повітря видаляється через крани 13. Кількість горизонтальних гілок у кожному блоці визначається розрахунком і може бути більшою або меншою за три.

Слід зазначити, що вертикальні стояки, що подають 5, 15, 16 і зворотні 8, 17, 18 прокладені в одній квартирі, тобто. так само, як і на рис. 1, а це забезпечує високу гідравлічну та теплову стійкість системи опалення багатоповерхової будівлі і, отже, ефективну роботусистеми опалення.

Змінюючи кількість блоків, на які по висоті ділиться система опалення, можна повністю виключити вплив природного тиску на гідравлічну і теплову стійкість системи водяного опалення багатоповерхової будівлі.

Іншими словами, можна сказати, що при кількості блоків, що дорівнює кількості поверхів у будівлі, отримаємо систему водяного опалення, в якій природний тиск, що виникає від остигання води в опалювальних приладах, приєднаних до поверхових гілок, не впливатиме на гідравлічну та теплову стійкість системи опалення. .

Розглянута система опалення забезпечує високі санітарно-гігієнічні показники в приміщеннях, що опалюються, економію теплоти на опалення, ефективне регулювання температури повітря в приміщенні.

Здійснити пуск системи опалення можна за бажанням мешканця (за наявності теплоносія в тепловому пункті 3) у будь-який час, не чекаючи запуску системи опалення в інших квартирах або у всьому будинку. Враховуючи, що теплова потужність та довжина горизонтальних гілок приблизно однакова, то при виготовленні трубної заготівлідосягається максимальна уніфікація вузлів, а це знижує витрати на виготовлення та монтаж системи опалення.

Розроблена система поквартирного опалення багатоповерхових житлових будинків універсальна, тобто. її можна використовувати при теплопостачанні:

від центрального джерела теплоти(Від теплових мереж);
від автономного джерела теплоти(В т.ч. дахової котельні).

Така система має гідравлічну і теплову стійкість, може бути одно- і двотрубною і використовувати опалювальні прилади будь-якого типу, що задовольняють вимогам. теплову потужністьопалювального приладу.

Така система опалення може застосовуватися не тільки для опалення житлових будівель, а й громадських, та виробничих будівель. В цьому випадку горизонтальна гілка прокладається біля підлоги (або в поглибленні підлоги) уздовж плінтуса. Таку систему опалення можна ремонтувати та реконструювати, якщо виникла потреба у переплануванні будівлі.

Для влаштування такої системи потрібна менша витрата металу. Монтаж таких систем опалення можна здійснювати із сталевих, мідних, латунних та полімерних труб, дозволених до застосування у будівництві .

Тепловіддача теплопроводів повинна враховуватися під час розрахунку опалювальних приладів. Застосування поквартирних системопалення забезпечує зниження витрат теплоти на 10-20%.

1.
2.
3.
4.
5.

Квартира у багатоповерховому будинку – це міська альтернатива приватним будинкам, і у квартирах проживає дуже багато людей. Популярність міських квартир не є дивною, адже в них є все, що потрібно людині. комфортного проживання: опалення, каналізація та гаряче водопостачання. І якщо два останні пункти не потребують особливого представлення, то схема опалення багатоповерхового будинку потребує детального розгляду. З погляду конструктивних особливостей, централізована має низку відмінностей від автономних конструкцій, що дозволяє їй забезпечити будинок тепловою енергією в холодну пору року.

Особливості опалювальної системи багатоквартирних будинків

При обладнанні опалення багатоповерхових будинкахнеобхідно в обов'язковому порядку дотримуватись вимог, що встановлюються нормативною документацією, До якої відносяться СНІП та ГОСТ. У цих документах зазначено, що опалювальна конструкціяповинна забезпечувати у квартирах постійну температуру в межах 20-22 градусів, а вологість має змінюватись від 30 до 45 відсотків.

Незважаючи на наявність норм, багато будинків, особливо з числа старих, не відповідають цим показникам. Якщо це так, то спочатку потрібно зайнятися установкою теплоізоляції і поміняти опалювальні прилади, а вже потім звертатися в теплопостачальну компанію. Опалення триповерхового будинку, схема якого зображена на фото, можна наводить як приклад хорошої опалювальної схеми.

Щоб досягти необхідних параметрів, використовується складна конструкція, що вимагає якісного обладнання. Під час створення проекту опалювальної системи багатоквартирного будинкуфахівці використовують усі свої знання, щоб досягти рівномірного розподілу тепла на всіх ділянках теплотраси та створити порівняльний тиск на кожному ярусі будівлі. Одним із невід'ємних елементівроботи такої конструкції є робота на перегрітому теплоносії, що передбачає схема опалення триповерхового будинку чи інших висоток.

Як це працює? Вода надходить безпосередньо з ТЕЦ і розігріта до 130-150 градусів. Крім того, тиск збільшено до 6-10 атмосфер, тому утворення пари неможливе – високий тиск проганятиме воду по всіх поверхах будинку без втрат. Температура рідини у зворотному трубопроводі у разі може досягати 60-70 градусів. Звичайно, в різний часроку температурний режимможе змінюватися, оскільки він зав'язаний безпосередньо на температуру навколишнього середовища.

Призначення та принцип дії елеваторного вузла

Вище було сказано, що вода в опалювальної системибагатоповерхова будівля розігрівається до 130 градусів. Але така температура не потрібна споживачам, і нагрівати батареї до такого значення абсолютно безглуздо, незалежно від поверховості: система опалення дев'ятиповерхового будинку в даному випадку не відрізнятиметься від будь-якої іншої. Пояснюється все досить просто: подача опалення в багатоповерхових будинках завершується пристроєм, що переходить у зворотний контур, який називається елеваторним вузлом. У чому сенс цього вузла і які функції на нього покладено?

Розігрітий до високої температуритеплоносій потрапляє в , який за принципом своєї дії схожий на інжектор-дозатор. Саме після цього процесу рідина здійснює теплообмін. Виходячи через елеваторне сопло, теплоносій під високим тискомвиходить через зворотну магістраль.

Крім того, через цей канал рідина надходить на рециркуляцію в опалювальну систему. Всі ці процеси в сукупності дозволяють змішувати теплоносій, підводячи його до оптимальній температурі, якої достатньо для обігріву всіх квартир Використання елеваторного вузла у схемі дозволяє забезпечити найбільш якісне опалення у висотних будинках, незалежно від поверховості.

Конструктивні особливості схеми опалення

У ланцюзі опалення за елеваторним вузлом знаходяться різні засувки. Їхню роль не можна недооцінювати, оскільки вони дають можливість регулювати опалення в окремих під'їздах або в цілому будинку. Найчастіше регулювання засувок здійснюється вручну співробітниками теплопостачальної компанії, якщо виникає така потреба.

У сучасних будівляхнерідко використовуються додаткові елементи, на кшталт колекторів, теплових та іншого обладнання. У останні рокиМайже кожна система опалення висотних будівель оснащується автоматикою, щоб мінімізувати втручання людини в роботу конструкції (прочитайте: " "). Всі описані деталі дозволяють досягти кращої продуктивності, підвищують ККД і дають можливість рівномірніше розподіляти теплову енергію по всіх квартирах.

Розведення трубопроводу у багатоповерховому будинку

Як правило, у багатоповерхових будинках використовується однотрубна схемарозведення з верхнім або нижнім розливом. Розташування прямої та зворотної труби може змінюватись в залежності від безлічі факторів, включаючи навіть регіон, де розташована будівля. Наприклад, схема опалення в п'ятиповерховому будинку конструктивно відрізнятиметься від опалення в триповерхових будинках.

При проектуванні опалювальної системи враховуються всі ці фактори, і створюється найбільш вдала схема, що дозволяє довести всі параметри до максимуму. Проект може передбачати різні варіантирозливу теплоносія: знизу вгору чи навпаки. В окремих будинках встановлюються універсальні стояки, які забезпечують послідовність руху теплоносія.

Типи радіаторів для обігріву багатоквартирних будинків

У багатоповерхових будинках немає єдиного правила, що дозволяє використовувати конкретний вид радіатора, тому вибір не обмежується. Схема опалення багатоповерхового будинку досить універсальна і має добрий баланс між температурою та тиском.

До основних моделей радіаторів, що використовуються в квартирах, можна віднести такі пристрої:

Чавунні батареї. Нерідко використовуються навіть у найсучасніших будинках. Дешево стоять і дуже легко монтуються: як правило, установкою даного типурадіаторів власники квартир займаються самостійно.
Сталеві обігрівачі. Цей варіант є логічним продовженням розробок нових опалювальних приладів. Будучи сучаснішими, сталеві панелі опалення демонструють хороші естетичні якості, досить надійні та практичні. Дуже добре поєднуються із регулюючими елементами опалювальної системи. Фахівці сходяться на думці, що саме сталеві батареїможна назвати оптимальними при використанні квартир.
Алюмінієві та біметалічні батареї . Вироби, виготовлені з алюмінію, дуже цінуються власниками приватних будинків та квартир. Алюмінієві батареїмають найкращі показники, якщо порівнювати з попередніми варіантами: відмінні зовнішні дані, невелика вага та компактність відмінно поєднуються з високими експлуатаційними характеристиками. Єдиний мінус цих пристроїв, який нерідко відлякує покупців, - висока вартість. Тим не менш, фахівці не рекомендують економити на опаленні та вважають, що таке вкладення окупиться досить швидко.

Висновок

Виконувати ремонтні роботив опалювальній системі багатоквартирного будинку самостійно також не рекомендується, особливо в тому випадку, якщо це опалення у стінах панельного будинку: практика показує, що мешканці будинків, не маючи відповідних знань, здатні викинути важливий елементсистеми, вважаючи його непотрібним.

Централізовані системиопалення демонструють хороші якості, але їх потрібно постійно підтримувати в робочому стані, а для цього потрібно стежити за багатьма показниками, включаючи теплоізоляцію, знос обладнання та регулярної заміни елементів, що відпрацювали своє.

Недоліком залежної системиприєднання зі зміщенням води є можливість підвищення в ній гідростатичного тиску, що безпосередньо передається через зворотний теплопровід у зворотну магістраль системи до значення, небезпечного для цілості опалювальних приладів (що перевищує їх робочий тиск).

Змішувальний насос можна застосовувати в системі опалення зі значним гідравлічним опором, тоді як при використанні елеваторної змішувальної установки гідравлічний опір системи має бути порівняно невеликим. Все ж таки водоструминні елеватори набули широкого поширення завдяки безвідмовній і безшумній дії.

Зворотня водаіз системи опалення змішується з високотемпературною водою із зовнішнього теплопроводу, що подає, за допомогою змішувального насоса або водоструминного елеватора. При використанні змішувального насоса можливе не лише місцеве якісно-кількісне регулювання параметрів води, але й збереження циркуляції води в системі опалення при аварійному припиненні подачі її із зовнішніх теплопроводів.

Теплоносій у системі насосного водяного опалення може нагріватися у місцевій водогрійній котельні (місцеве теплопостачання) або високотемпературною водою, що надходить з ТЕЦ, або центральній тепловій станції (централізоване теплопостачання). Залежно від джерела теплопостачання, параметрів теплоносіїв у тепловій мережі та системі опалення змінюється обладнання теплового пункту.

ПРИЄДНАННЯ СИСТЕМ ОПАЛЕННЯ ДО ЗОВНІШНІХ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ

лекція 12

У регуляторі непрямої дії зазвичай використовується електрична енергіядля нагрівання термобаллона зменшеного об'єму, який, у свою чергу, пов'язаний із штоком регулюючого клапана. Для індивідуального ручного регулювання теплопередачі приладів служать крани та вентилі та повітряні клапани в кожусі конвекторів.

Для індивідуального автоматичного регулювання застосовують регулятор температури прямої та непрямої дії. Принцип роботи регулятора прямої дії ґрунтується на зміні об'єму середовища при тиску або зниженні його температури. Зміна обсягу середовища термоактивного матеріалу (наприклад, гуми) безпосередньо спричиняє переміщення клапана регулятора в потоці основного теплоносія.

Експлуатаційне регулювання теплопередачі приладів може бути автоматизовано. Місцеве автоматичне регулювання тепловому пункті проводять, орієнтуючись зміну температури зовнішнього повітря. Індивідуальне автоматичне регулювання теплопередачі приладу відбувається за відхилення температури повітря в приміщенні.

Принципова схема системи насосного водяного опалення при місцевому теплопостачанні від водогрійної котельні, що знаходиться в опалювальному будинку або поблизу нього, показано на рис. 12.I, а.

Мал. 12.1 Принципові схемисистеми насосного водяного опалення при місцевому теплопостачанні (а) та централізованому (б,в,г)

1-циркуляційний насос; 2-котел; 3-подача палива; 4- розширювальний бак. 5 – опалювальні прилади; 6-водопровід; 7 – теплообмінник? 8- підживлювальні насоси: 9, 1О-зовнішні зворотний і подає теплопроводи 11 - змішувальна установка

Вода підігрівається у котельні до температури ТI(tг). Гаряча водарозподіляється по опалювальним приладам. Рух води створюється циркуляційним насосом, включеним до загальної зворотної магістралі, куди збирається охолоджена до температури Т2 (to) вода приладів. До зворотної магістралі приєднано розширювальний бак. Початкове заповнення та поповнення системи при витоку (підживлення виробляють холодною водоюз водопроводу через зворотний клапан, що унеможливлює витікання води із системи при зниженні тиску у водопровідній мережі.

При централізованому теплопостачанні застосовують три основні схеми приєднання системи водяного насосного опалення до зовнішніх теплопроводів (рис. 12.1, б-г).

Незалежна схема приєднання системи насосного водяного опалення до зовнішніх теплопроводів (рис.12.1 б) близька за своїми елементами до схеми при місцевому теплопостачанні. Заповнення та підживлення системи здійснюють деаерованою водою із зовнішньої теплової мережі. При цьому використовують тиск у ній або застосовують підживлювальний насос, якщо цього тиску недостатньо. У водо-водяному теплообміннику первинна високотемпературна вода (температура TII(t1) із зовнішнього теплопроводу, що подає, підігріває вторинну - місцеву воду і, охолоджуючись, до Т2 (t2), видаляється в зовнішній зворотний теплопровід.

Незалежну схему застосовують для отримання відокремленого теплогідравлічного режиму в системі опалення, в яку з яких-небудь причин неприпустима безпосередня подача високотемпературної води. Перевагою незалежної схеми, крім забезпечення тепло-гідравлічного режиму, індивідуального для кожної будівлі, є можливість збереження циркуляції з використанням вмісту води протягом деякого часу, зазвичай достатнього для усунення аварійного пошкодження зовнішніх теплопроводів. Система опалення за незалежною схемою служить довше, ніж система з місцевою котельнею, внаслідок зменшення корозійної активності води.

Залежна схема зі змішуванням води для приєднання системи опалення до зовнішніх теплопроводів (рис.12.1) в) простіше за конструкцією та в обслуговуванні. Вартість її нижча за вартістю незалежної схеми завдяки виключенню таких елементів, як теплообмінник, розширювальний бак і підживлювальний насос, Функції яких виконуються централізовано на тепловій станції. Цю схему приєднання вибирають, коли в системі потрібна температура води TI та допускається підвищення гідростатичного тиску до значення, під яким знаходиться вода у зовнішньому зворотному теплопроводі.

Залежна прямоточна схема приєднання системи водяного опалення до зовнішніх теплопроводів найбільш проста по конструкції та в обслуговуванні: у системі відсутні такі елементи, як теплообмінник або змішувальна установка, циркуляційний та підживлювальний насос, розширювальний бак (рис.12.1,г). Прямоточне приєднання застосовують, коли в системі допускається подача високотемпературної води (TI=TII) і значний гідростатичний тиск, або при подачі води, що має температуру нижче за ЮО°С. Система опалення відрізняється зниженою вартістю та зменшеною витратою металу.

Недоліками прямоточного приєднання є неможливість місцевого якісного регулювання та залежність теплового режиму системи опалення (і приміщень) від знеособленої температури води в зовнішньому теплопроводі. Висота будівель, в яких можна використовувати високотемпературну воду, обмежена внаслідок необхідності зберігати в системі гідростатичний тиск, досить високий для запобігання закипанню води.

При централізованому теплопостачанні із застосуванням незалежного та залежного приєднання в системі опалення забезпечується циркуляція деаерованої води (повітря видаляється на тепловій станції). Це не тільки спрощує збирання та видалення повітря із системи (тактично видалення повітря проводять тільки в пусковий період після монтажу та ремонту), а й збільшує термін її служби.

Висотні будівлі зазвичай зонуються – діляться на частини – зони певної висоти, між якими розміщуються технічні поверхи. У системах водяного опалення висота зони визначається допустимим тиском води (робочим тиском) у найбільш низько розташованих приладах та можливістю розміщення обладнання та комунікацій на технічних поверхах.

Опис:

Розглянуті у книзі будівлі можна зарахувати до категорії висотних будинків. Сподіваємося, що в майбутньому з'явиться книга про вітчизняний досвід проектування інженерного обладнання надвисоких будівель, що образно називають хмарочосами.

Тепловодопостачання та опалення висотних житлових будівель

До виходу у світ книги

В. І. Лівчак, віце-президент НП «АВОК», начальник відділу енергоефективності будівництва Мосгосекспертизи

У Москві після півстоліття після спорудження семи «сталінських» висоток відновилося будівництво висотних будівель. Нині збудовано будинки понад 40 поверхів: у 2003 році – «Едельвейс» на Давидківській вул., вл. 3 (висота 176 м, 43 поверхи), «Червоні вітрила» корпус 4 (179 м, 48 поверхів) на Авіаційній вул., вул. 77–79; 2004 року – «Воробйові Гори» (188 м, 49 поверхів) на Мосфільмівській вул., Вл. 4–6, «Тріумф Палас» – найвищий житловий будинок у Європі (225 м, 59 поверхів, зі шпилем – 264 м), Чапаєвський пров., вл. 2.

Намічаються до будівництва кілька десятків будівель заввишки 30-50 поверхів за міською інвестиційною програмою «Нове кільце Москви». У діловому центрі «Москва-Сіті» будується низка хмарочосів заввишки понад 300 м, а апофеозом всього передбачається спорудження вежі «Росія» заввишки 600 м за проектом англійського архітектора Нормана Фостера, проектування якої розпочали 2006 року.

Проект житлового будинку «Едельвейс» виконаний ЦНДІЕП житла, інженерна частина інших перерахованих висотних житлових будівель, побудованих компанією «ДОН-буд», стала плодом творчості проектно-виробничої фірми «Олександр Колубков» під керівництвом А. Н. Колубкова та носить його ім'я. Цікаво й те, що «ДОН-буд» сам і експлуатує споруджувані ним будинки, а тому застосовані рішення підтверджені практикою їхньої роботи.

Досвід, накопичений під час проектування цих будівель та їх експлуатації, було покладено в основу книги «Інженерне обладнання висотних будівель», виданої «АВОК-ПРЕС» у 2007 році за загальною редакцією проф. Мархі М. М. Бродач.

На наш погляд, усі будинки по висоті можна розділити на 5 категорій:

До п'яти поверхів, де не потрібне встановлення ліфтів – малоповерхові будівлі;

До 75 м (25 поверхів), у межах яких не потрібно зонування по вертикалі на пожежні відсіки – багатоповерхові будинки;

76–150 м – будівлі підвищеної поверховості;

151-300 м - висотні будівлі;

Понад 300 м – надвисокі будинки.

Градація кратна 150 м обумовлена зміною розрахункової температури зовнішнього повітря для проектування опалення та вентиляції – через кожні 150 м вона знижується на 1 °С.

Особливості проектування будівель вище 75 м пов'язані з тим, що їх по вертикалі необхідно ділити на герметичні пожежні відсіки (зони), межами яких є огороджувальні конструкції, що забезпечують необхідні вогнестійкості межі для локалізації можливої пожежі і нерозповсюдження його на суміжні відсіки. Висота зон повинна становити 50-75 м, причому необов'язково розділяти вертикальні пожежні відсіки технічними поверхами, як це прийнято в теплих країнах, де технічні поверхи не мають стін і використовуються для збирання людей під час пожежі та подальшої евакуації. У країнах із суворим кліматом необхідність технічних поверхів обумовлена вимогами розміщення інженерного обладнання. При встановленні його у підвальній частині лише частина поверху, розташованого на межі пожежних відсіків, може бути використана для розміщення вентиляторів протидимного захисту, решта – під робочі приміщення. При каскадній схемі підключення теплообмінників, як правило, вони разом із насосними групами розміщуються на технічних поверхах, де їм потрібно більше місця, і займають поверх повністю, а в надвисоких будинках іноді й два поверхи.

Нижче буде дано аналіз проектних рішень щодо тепловодопостачання та опалення перерахованих житлових будівель. І це лише частина тематики, якій присвячена розглянута книга, за рамками цієї статті залишається аналіз передових рішень, реалізованих у низці зарубіжних висотних будівель, та особливостей впливу зовнішнього клімату, досвід проектування систем вентиляції та кондиціювання повітря житлових та громадських будівель, систем пожежної безпеки, водовідведення та сміттєвидалення, автоматизації та диспетчеризації, також наведених у книзі «Інженерне обладнання висотних будівель».

Теплопостачання

Особливістю проектування систем тепло- та водопостачання є те, що все насосне та теплообмінне обладнання розглянутих висотних житлових будівель розташоване на рівні землі або мінус першого поверху. Це зумовлено небезпекою розміщення трубопроводів перегрітої води на житлових поверхах, невпевненістю у достатності захисту від шуму та вібрації суміжних житлових приміщень під час роботи насосного обладнання та прагненням збереження дефіцитної площі для розміщення більшої кількості квартир.

Таке рішення можливе завдяки використанню високонапірних трубопроводів, теплообмінників, насосів, запірного та регулюючого обладнання, що витримують робочий тиск до 25 атм. Тому в обв'язці теплообмінників з боку місцевої води використовують дискові затвори з комірними фланцями, насоси з U-подібним елементом, регулятори тиску «до себе» прямої дії, що встановлюються на підживлювальному трубопроводі, електромагнітні клапани, розраховані на тиск 25 атм. у станції заповнення систем опалення.

При висоті будівель вище 220 м у зв'язку з виникненням надвисокого гідростатичного тиску рекомендується застосовувати каскадну схему підключення зональних теплообмінників опалення та гарячого водопостачання, приклад такого рішення наводиться у книзі.

Іншою особливістю теплопостачання реалізованих висотних житлових будівель є те, що у всіх випадках джерело теплопостачання – це міські теплові мережі. Підключення до них здійснюється через ЦТП, який займає досить велику площу, наприклад, у комплексі «Воробйові Гори» він займає 1200 м 2 з висотою приміщення 6 м (розрахункова потужність 34 МВт).

ЦТП включає теплообмінники з циркуляційними насосами систем опалення різних зон, систем теплопостачання калориферів вентиляції та кондиціювання повітря, систем гарячого водопостачання, насосні станції заповнення систем опалення та системи підтримки тиску з розширювальними баками та обладнанням авторегулювання, аварійні електричні накопичувальні водонагрівачі. Обладнання та трубопроводи розташовуються по вертикалі, щоб у процесі експлуатації вони були легко доступні. Через усі ЦТП проходить центральний проїзд шириною не менше 1,7 м для можливості переміщення спеціальних навантажувачів, що дозволяють вивезти важке обладнання під час його заміни (рис. 1).

Малюнок 1.

Таке рішення зумовлено ще й тим, що висотні комплекси, як правило, є багатофункціональними за призначенням з розвиненою стилобатною та підземною частиною, на якій можуть бути кілька будівель. Тому в комплексі «Воробйові Гори», який включає 3 висотні житлові будівлі на 43–48 поверхів та 4 будівлі заввишки 17–25 поверхів, об'єднаних п'ятирівневою стилобатною частиною, від цього єдиного ЦТП відходять технічні колектори з численними трубопроводами, і для їх скорочення зоні висотних корпусів розташували підвищувальні насосні станції водопостачання, які здійснюють підкачування холодної та гарячої води в кожну зону висотних корпусів.

Можливо й інше рішення – ЦТП служить для введення міських теплових мереж на об'єкт, розміщення регулятора перепаду тисків «після себе», вузла обліку теплової енергії та, за необхідності, установки когенерації і може бути поєднаний з одним з індивідуальних локальних теплових пунктів (ІТП), службовців для приєднання місцевих систем теплоспоживання, близьких за прихильністю до цього теплового пункту. З цього ЦТП перегріта вода двома трубами, а чи не по кількох від гребінки, як у попередньому випадку, подається у локальні ІТП, які у інших частинах комплексу, зокрема і верхніх поверхах, за принципом наближеності до теплової навантаження. За такого рішення немає необхідності приєднання системи внутрішнього теплопостачання калориферів припливних систем за незалежною схемою через теплообмінник. Калорифер сам є теплообмінником і підключається до трубопроводів перегрітої води безпосередньо з насосним підмішуванням підвищення якості регулювання навантаження і підвищення надійності захисту калориферів від замерзання.

Одним із рішень щодо резервування централізованого тепло- та електропостачання висотних будівель може бути пристрій автономних міні-ТЕЦ на базі газотурбінної (ГТУ) або газопоршневої (ГПУ) установок, що одночасно виробляють обидва види енергії. Сучасні засоби захисту від шуму та вібрації дозволяють розміщувати їх безпосередньо у будівлі, у тому числі і на верхніх поверхах. Зазвичай, потужність цих установок вбирається у 30–40 % максимальної необхідної потужності об'єкта й у штатному режимі ці установки працюють, доповнюючи централізовані системи енергопостачання. За більшої потужності когенераційних установок виникають проблеми передачі надлишків того чи іншого енергоносія до мережі.

У книзі наводиться алгоритм розрахунку та підбору міні-ТЕЦ при енергопостачанні об'єкта в автономному режимі та аналіз оптимізації вибору міні-ТЕЦ на прикладі конкретного проекту. При дефіциті тільки теплової енергії для об'єкта, що розглядається, як джерело теплопостачання може бути прийнятий автономне джерело теплопостачання (АІТ) у вигляді котельні з водогрійними котлами. Можуть використовуватися прибудовані, розташовані на даху або виступаючих частинах будівлі або котельні, що окремо стоять, проектовані згідно СП 41–104–2000. Можливість та місце розміщення АІТ слід пов'язувати з усім комплексом його впливу на довкілля, у тому числі і на житлову висотну будівлю.

Опалення

Системи водяного опалення висотних будівель зонуються по висоті і, як вже було сказано, якщо пожежні відсіки поділяються технічними поверхами, то зонування систем опалення, як правило, збігається з пожежними відсіками, тому що технічні поверхи зручні для прокладання трубопроводів. У разі відсутності технічних поверхів зонування систем опалення може не збігатися з поділом будівлі на пожежні відсіки. Органами пожежного нагляду допускається перетин кордонів пожежних відсіків трубопроводами водонаповнених систем, і висота зони визначається значенням допустимого гідростатичного тиску для нижніх опалювальних приладів та їхньої обв'язки.

Спочатку проектування зональних систем опалення проводилося як для звичайних багатоповерхових будівель. Застосовувалися, як правило, двотрубні системи опалення з вертикальними стояками і нижньою розводкою магістралей, що подає і зворотною, що проходять по технічному поверху, що дозволяло включати систему опалення, не чекаючи зведення всіх поверхів зони. Такі системи опалення були реалізовані в житлових комплексах «Червоні вітрила», «Воробйові Гори», «Тріумф Палас». Кожен стояк обладнується автоматичними балансувальними клапанами для забезпечення автоматичного розподілу теплоносія по стояках, а кожен опалювальний прилад – автоматичним терморегулятором з підвищеним гідравлічним опором для надання мешканцю можливості встановлення потрібної йому температури повітря в приміщенні та мінімізації впливу гравітаційної складової циркуляційного напору. на інших опалювальних приладах, що підключені до цього стояка.

Далі, щоб уникнути розбалансування системи опалення, пов'язаної з несанкціонованим вилученням термостатів в окремих квартирах, що неодноразово мало місце на практиці, було запропоновано переходити на систему опалення з верхнім розведенням магістралі, що подає, з попутним рухом теплоносія по стоякам. Це вирівнює втрати тиску циркуляційних кілець через опалювальні прилади незалежно від того, на якому поверсі вони розташовані, підвищує гідравлічну стійкість системи, гарантує видалення повітря із системи та полегшує налаштування терморегуляторів.

Однак згодом, в результаті аналізу різних рішень, проектувальники дійшли висновку, що найкращою системою опалення, особливо для будівель без технічних поверхів, є системи з горизонтальним поквартирним розведенням, що підключаються до вертикальних стояків, що проходять, як правило, по сходовій клітці, і виконаним по двотрубної схеми з нижнім розведенням магістралей. Така система запроектована у вінчаючій частині (9 поверхів третьої зони) висотного комплексу «Тріумф Палас» і в 50-поверховому будинку, що будується, без проміжних технічних поверхів на вул. Пир'єва, буд. 2.

Поквартирні системи опалення обладнуються вузлом із запірною, що регулює за допомогою балансувальних клапанів та спускною арматурою, фільтрами та приладом обліку теплової енергії. Цей вузол повинен розташовуватись поза квартирою на сходовій клітці для безперешкодного доступу служби експлуатації. У квартирах більше 100 м 2 підключення проводиться не петлею, периметрально прокладеною по квартирі (оскільки при збільшенні навантаження зростає діаметр трубопроводу, а внаслідок цього ускладнюється монтаж і підвищується вартість через застосування дорогих фітингів великого розміру), а через проміжну квартирну розподільну шафу, якому встановлюється гребінка, і від неї теплоносій за променевою схемою трубопроводами меншого діаметра прямує до опалювальних приладів за двотрубною схемою.

Трубопроводи застосовують із термостійких полімерних матеріалів, як правило, із зшитого поліетилену РЕХ (обґрунтування його використання наводиться у книзі), прокладка виконується у підготовці підлоги. Розрахункові параметри теплоносія, виходячи з технічних умов на такі трубопроводи, 90–70 (65) °С через побоювання, що подальше зниження температури призводить до значного зростання поверхні нагріву опалювальних приладів, що не вітається інвесторами через зростання вартості системи. Досвід застосування металопластикових труб у системі опалення комплексу «Тріумф Палас» було визнано невдалим. У процесі експлуатації в результаті старіння руйнується клейовий шар і внутрішній шар труби «схлопується», внаслідок чого звужується прохідний переріз і система опалення перестає працювати.

Автори книги вважають, що при поквартирному розведенні оптимальним рішенням є застосування автоматичних балансувальних клапанів ASV-P (PV) на зворотному трубопроводі та запірно-вимірювальних клапанів ASV-М (ASV-1) на подавальному. Використання цієї пари клапанів дає можливість не тільки компенсувати вплив гравітаційної складової, а й обмежувати витрати на кожну квартиру відповідно до параметрів. Клапани, як правило, підбираються діаметром трубопроводів і налаштовуються на підтримку перепаду тисків на рівні 10 кПа. Така величина налаштування клапанів вибирається виходячи зі значення необхідних втрат тиску на терморегуляторах радіатора для забезпечення їх оптимальної роботи. Обмеження витрати на квартиру визначається настроюванням на клапанах ASV-1, причому враховується, що в цьому випадку втрати тиску на цих клапанах необхідно включити в перепад тисків, що підтримується регулятором ASV-РV.

Застосування поквартирних горизонтальних систем опалення в порівнянні з системою з вертикальними стояками призводить до зменшення протяжності магістральних трубопроводів (вони підходять тільки до сходового стояка, а не до найвіддаленішого стояка в кутовій кімнаті), зниження втрат теплоти трубопроводами, спрощення поверхового введення будівлі в експлуатацію гідравлічної стійкості системи Вартість пристрою поквартирної системи ненабагато відрізняється від стандартних з вертикальними стояками, проте термін служби вищий за рахунок застосування труб із термостійких полімерних матеріалів.

У поквартирних системах опалення значно простіше та з абсолютною наочністю для мешканців можна здійснити облік теплової енергії. Треба погодитися з думкою авторів, що хоча установка теплолічильників не відноситься до енергозберігаючих заходів, однак, оплата за фактично спожиту теплову енергію є потужним стимулом, який змушує мешканців дбайливо ставитись до її витрачання. Звичайно, досягається це, перш за все, обов'язковим застосуванням термостатів на опалювальних приладах. Досвід їх експлуатації показав, що щоб уникнути впливу на тепловий режим суміжних квартир в алгоритм керування термостатом повинно бути введено обмеження зниження температури в кімнаті, що їх обслуговує, не нижче 15–16 °С, а опалювальні прилади слід підбирати із запасом потужності не менше 15 %.

Водопостачання

Для підвищення надійності водопостачання в будинках до 250 м передбачають не менше двох вводів від незалежних водоживильників (окремих ліній зовнішньої кільцевої водопровідної мережі), при більшій висоті кожен введення прокладається в дві лінії, кожна з яких повинна бути розрахована на перепустку не менше 50% розрахункової витрати.

З метою підвищення надійності та забезпечення безперебійності у роботі гарячого водопостачання у всіх висотних житлових будинках передбачають додатково до швидкісних водоводяних водонагрівачів встановлення ємнісних електроводонагрівачів, що включаються під час відключення тепломережі на планові профілактичні роботи або аварії. Об'єм цих резервних водонагрівачів підбирається з розрахунку півторагодинної пікової витрати гарячої води. Потужність нагрівального елемента призначається таким чином, щоб час нагріву даного об'єму води становив 8 годин – це проміжок між піковими ранковим та вечірнім водозаборами.

Як правило, резервних електроводонагрівачів багато (є об'єкти, де їхня кількість досягає 13 шт.), і для стабільності їх роботи слід включення водонагрівачів здійснювати за схемою з попутним рухом води. Якщо при підключенні гарячої води водонагрівач стоїть першим, по підведенню води, що нагрівається, він повинен бути останнім. Робочий тиск електроводонагрівачів вбирається у 7 атм. Цим зумовлюється висота зони систем водопостачання. Тому й необов'язково, щоб кількість зон у системах водопостачання збігалася із опаленням. Так, у 50-поверховому житловому будинку на вул. Пир'єва передбачається по вертикалі 3 зони для системи опалення та 4 – для гарячого та холодного водопостачання (рис. 2). В останніх систем кількість зон збігається для можливості здійснення резервування між ними.

Малюнок 2 ()

Зонування інженерних систем

Іншою особливістю системи гарячого водопостачання перерахованих висотних будівель є те, що незалежно від кількості зон встановлюється єдиний теплообмінник на всю систему, а потім окремими насосними станціями, що підвищують, гаряча вода закачується у відповідну зону. Також і по холодній воді поруч знаходяться свої підвищувальні насосні станції на кожну зону, що підвищує надійність системи водопостачання, дозволяючи в позаштатних ситуаціях здійснювати водопостачання трубопроводами гарячої води.

Підключення циркуляційних трубопроводів різних зон до загального гребінця відбувається через вузол, що включає, крім запірної арматури і зворотного клапана, регулятор тиску «після себе» і регулятор витрати. Така схема була прийнята після безлічі спроб і помилок. Спочатку встановлювалися регулюючі клапани з електричним керуванням. У процесі експлуатації з'ясувалося, що їхньої швидкості спрацьовування не вистачає для нормальної роботи. Потрібно було знайти обладнання, здатне більш оперативно реагувати на зміну тиску в циркуляційному трубопроводі. В результаті було обрано регулятори тиску прямої дії. Спочатку їх поставили без регуляторів витрати, але оскільки циркуляційні насоси сприяють повітрюванню, ці регулятори тиску почали працювати як дроселі з неприпустимими шумами. Для усунення цього дефекту систему намагалися відрегулювати ретельніше, але потім поставили регулятори витрати, після чого описаний ефект зник.

Щоб зміна тиску в міському водопроводі не впливала на стабільність підтримки тиску насосними станціями, на введенні водопроводу встановлено регулятор тиску після себе. Якщо до встановлення цього регулятора розкид тиску становив 0,6-0,9 атм., то після встановлення він стабілізувався на рівні 0,2-0,4 атм. На введенні гарячого водопостачання (після теплообмінників, перед насосною станцією кожної зони) також встановлені свої регулятори тиску «після себе», завдяки яким виключаються помилкові спрацьовування зворотних клапанів та включення резервних насосів без особливої необхідності.

Система водопостачання, як правило, організується з горизонтальним поквартирним розведенням. Таке рішення успішно реалізовано у висотних житлових комплексах «Воробйові Гори», «Тріумф Палас» та на вул. Пир'єва. В цьому випадку стояки системи водопостачання прокладені в сходово-ліфтовому холі, звідки забезпечується введення в квартиру трубопроводів гарячої та холодної води. Система оснащена лічильниками холодної та гарячої води, які разом із фільтрами та регуляторами тиску встановлені у розподільчих шафах у сходово-ліфтовому холі. Щоб уникнути перетікання води (з холодної магістралі в гарячу та навпаки), що виникає внаслідок неправильної експлуатації сантехнічного обладнання, на вводах у квартири на трубопроводах, що подають холодної та гарячої води, встановлюються зворотні клапани.

Розведення трубопроводів від стояків до квартир та в квартирах виконується із труб зшитого поліетилену (РЕХ-труб). У квартирах доцільно застосовувати колекторну розводку, коли до кожного водорозбірного приладу вода подається від колектора окремою трубою, це зводить до мінімуму вплив сусідніх приладів один на одного (при включенні одного змішувача змінюється температура виливу на іншому). Стояки прокладаються із сталевих труб, і так само, як у системі опалення, стояки гарячого водопостачання обладнуються компенсаторами та нерухомими опорами. Розрахункова циркуляція обсягом 40 % від розрахункового водорозбору виставляється з допомогою регулюючої і балансувальної арматури.

При горизонтальному розведенні системи гарячого водопостачання можна відмовитися від установки рушників. Досвід експлуатації показав, що навіть у будівлях, обладнаних сушки для рушників, до 70 % власників квартир не користуються ними. Вони або залишають ванну кімнату взагалі без сушки для рушників, або користуються електричними сушки для рушників. Використання електричних сушки для рушників, з точки зору власника квартири, зручніше, оскільки він включається тільки в міру необхідності.

Такі рішення систем тепловодопостачання та опалення найвищих житлових будівель, збудованих на цей час у Москві. Вони зрозумілі, логічні і принципово не відрізняються від рішень, які застосовуються при проектуванні звичайних багатоповерхових будівель заввишки менше 75 м, за винятком поділу систем опалення та водопостачання на зони. Але всередині кожної зони зберігаються стандартні підходи до виконання цих систем. Звертається більша увага до установок заповнення систем опалення та підтримки тиску в них та на кожному поверсі систем водопостачання, а також у циркуляційних лініях від різних зон перед підключенням їх до загального гребінця, автоматичного регулювання подачі тепла та розподілу теплоносія для реалізації комфортного та економічного режимів, резервування роботи обладнання для забезпечення безперебійного постачання споживачів теплом та водою.

Відмінною особливістю є застосування для цілей безперебійного постачання гарячої води аварійних ємнісних електроводонагрівачів на півторагодинний запас води. Але здається, що й можливості використовуються над повною мірою. Крім включення їх під час аварії або планово-попереджувального ремонту теплових мереж, вони могли б бути обв'язані таким чином, щоб їхня ємність використовувалася для зняття пікових теплових навантажень на систему теплопостачання.

Ця дотепна схема, запропонована прабатьком техніки гарячого водопостачання А. В. Хлудова, включає водонагрівач, бак-акумулятор і насос, що виконує функцію зарядки бака гарячою водою (рис. 3). При зарядженому акумуляторі холодна вода паралельними потоками надходить у водонагрівач і бак-акумулятор, витісняючи знизу вгору гарячу воду з акумулятора в систему споживача. Таким чином, при великому водорозборі споживач отримує у свою систему гарячу воду з водонагрівача та акумулятора. При зменшенні водорозбору насос видавлює надлишок нагрітої у водонагрівачі води в бак-акумулятор, витісняючи тим самим з нижньої частини акумулятора холодну воду водонагрівач, тобто відбувається зарядка акумулятора. Це дозволяє вирівняти навантаження на водонагрівач та знизити його поверхню нагріву.

До недоліків прийнятих рішень слід віднести ігнорування використання енергозберігаючих рішень, таких як часткове заміщення енергопотреби за рахунок застосування автономних енерговиробних газотурбінних або газопоршневих установок, сонячних фотоелектричних або водонагрівальних елементів, теплових насосів, що використовують низькопотенційну енергію грунту, вентиляцій. Також слід зазначити недостатнє використання централізованого холодопостачання для підвищення комфорту проживання у квартирах та усунення негативного впливу на архітектуру будівлі безсистемно розвішаних на фасаді зовнішніх блоків спліт-систем. Висотні будівлі, будучи передовими в частині архітектурно-конструктивних рішень, повинні бути прикладом реалізації перспективних технологій в інженерних системах.

Міністерство освіти Республіки Білорусь

Білоруський національний технічний університет

Факультет енергетичного будівництва

Кафедра "Теплогазопостачання та вентиляція"

на тему: "Теплопостачання та опалення висотних будівель"

Підготував: студент гр. №11004414

Новікова К.В.

Перевірив: Нестеров Л.В.

Мінськ – 2015

Вступ

Якщо в приміщенні, будівлі температурна ситуація сприятлива, то фахівців з опалення та вентиляції якось і не згадують. Якщо ж ситуація несприятлива, то насамперед критикують фахівців у цій галузі.

Проте відповідальність за підтримку заданих параметрів у приміщенні лежить не лише на спеціалістах з опалення та вентиляції.

Прийняття інженерних рішень щодо забезпечення заданих параметрів у приміщенні, обсяги капітальних вкладень на ці цілі та подальші експлуатаційні витрати залежать від об'ємно-планувальних рішень з урахуванням оцінки вітрового режиму та аеродинамічних показників, будівельних рішень, орієнтації, коефіцієнта скління будівлі, розрахункових кліматичних показників кількості якості, рівня забруднення атмосферного повітря за сукупністю всіх джерел забруднення. Багатофункціональні висотні будівлі та комплекси являють собою надзвичайно складну споруду з точки зору проектування інженерних комунікацій: систем опалення, загальнообмінної та протидимної вентиляції, загального та протипожежного водопроводу, евакуації, протипожежної автоматики та ін. Це пояснюється головним чином висотою будівлі та допустимим гідростатичним тиском, , у водяних системах опалення, вентиляції та кондиціювання повітря.

Всі будівлі висотою можна розділити на 5 категорій:

До п'яти поверхів, де не потрібне встановлення ліфтів – малоповерхові будівлі;

76–150 м – будівлі підвищеної поверховості;

151-300 м - висотні будівлі;

Понад 300 м – надвисокі будинки.

Градація кратна 150 м обумовлена зміною розрахункової температури зовнішнього повітря для проектування опалення та вентиляції через кожні 150 м вона знижується на 1 °С.

При встановленні його у підвальній частині лише частина поверху, розташованого на межі пожежних відсіків, може бути використана для розміщення вентиляторів протидимного захисту, решта – під робочі приміщення. При каскадній схемі підключення теплообмінників, як правило, вони разом із насосними групами розміщуються на технічних поверхах, де їм потрібно більше місця, і займають поверх повністю, а в надвисоких будинках іноді й два поверхи.

Нижче буде дано аналіз проектних рішень щодо тепловодопостачання та опалення перерахованих житлових будівель.

1. Теплопостачання

Теплопостачання внутрішніх систем опалення, гарячого водопостачання, вентиляції, кондиціювання висотних будівель рекомендується передбачати:

від мереж централізованого теплопостачання;

від автономного джерела тепла (АІТ), за умови підтвердження допустимості його впливу на стан навколишнього середовища відповідно до чинного природоохоронного законодавства та нормативно-методичних документів;

від комбінованого джерела тепла (КІТ), у тому числі гібридних теплонасосних систем теплопостачання, що використовують нетрадиційні відновлювані джерела енергії та вторинні енергоресурси (грунт, вентиляційні викиди будівлі тощо) у комбінації з тепловими та/або електричними мережами.

Споживачі тепла висотної будівлі за надійністю теплопостачання поділяються на дві категорії:

перша – системи опалення, вентиляції та кондиціонування приміщень, в яких при аварії не допускаються перерви у подачі розрахункової кількості тепла та зниження температури повітря нижче за мінімально допустимі за ГОСТ 30494. Перелік зазначених приміщень та мінімально допустимі температури повітря в приміщеннях необхідно наводити в Технічному завданні;

друга – решта споживачів, для яких допускається зниження температури в опалюваних приміщеннях на період ліквідації аварії не більше 54 годин, не нижче:

16С – у житлових приміщеннях;

12С – у громадських та адміністративно-побутових приміщеннях;

5С – у виробничих приміщеннях.

Теплопостачання висотної будівлі слід проектувати, забезпечуючи безперебійну подачу тепла при аваріях (відмовах) на джерелі тепла або в теплових мережах, що подають, протягом ремонтно-відновного періоду від двох (основного та резервного) незалежних вводів теплових мереж. Від основного введення повинна забезпечуватись подача 100 % необхідної кількості тепла для висотної будівлі; від резервного введення ‒ подача тепла в кількості не менше необхідного для систем опалення та вентиляції та кондиціонування споживачів першої категорії, а також систем опалення другої категорії для підтримки температури в опалюваних приміщеннях не нижче за зазначену вище. До початку робочого циклу температура повітря у цих приміщеннях має відповідати нормативній.

Системи внутрішнього теплопостачання слід приєднувати:

при централізованому теплопостачанні – за незалежною схемою до теплових мереж;

при АІТ - за залежною або незалежною схемою.

Системи внутрішнього теплопостачання необхідно ділити за висотою будівель на зони (зонувати). Висоту зони слід визначати величиною допустимого гідростатичного тиску нижніх елементах систем теплопостачання кожної зони.

Тиск у будь-якій точці систем теплопостачання кожної зони при гідродинамічному режимі (як при розрахункових витратах і температурі води, так і при можливих відхиленнях від них) повинен забезпечувати заповнення систем водою, запобігати закипанню води та не перевищувати значення, допустимого за міцністю для обладнання (теплообмінників, баків, насосів та ін.), арматури та трубопроводів.

Подача води в кожну зону може здійснюватися за послідовною (каскадною) або паралельною схемою через теплообмінники з автоматичним регулюванням температури води, що нагрівається. Для споживачів тепла кожної зони необхідно передбачати, як правило, свій контур приготування та розподілу теплоносія з температурою, що регулюється за індивідуальним температурним графіком. При розрахунку температурного графіка теплоносія початок і кінець опалювального періоду слід приймати при середньодобовій температурі зовнішнього повітря +8С та усередненій розрахунковій температурі повітря в опалюваних приміщеннях.

Для систем теплопостачання висотних будівель необхідно передбачати резервування обладнання за наступною схемою.

У кожному контурі приготування теплоносія слід встановлювати не менше двох теплообмінників (робочий + резервний), поверхня нагріву кожного з яких повинна забезпечувати 100% необхідної витрати тепла для систем опалення, вентиляції, кондиціювання та гарячого водопостачання.

У разі встановлення в контурі приготування гарячої води резервних ємнісних електронагрівачів резервування теплообмінників систем ГВП допускається не передбачати.

Допускається встановлення в контурі приготування теплоносія для системи вентиляції трьох теплообмінників (2 робочих + 1 резервний), поверхня нагріву кожного з яких повинна забезпечувати 50% необхідної витрати тепла для систем вентиляції та кондиціювання.

При каскадній схемі теплопостачання кількість теплообмінників для теплопостачання верхніх зон допускається приймати 2 робочих + 1 резервний, причому поверхню нагріву кожного слід приймати по 50% або за технічним завданням.

Теплообмінники, насоси та інше обладнання, а також арматуру та трубопроводи слід вибирати з урахуванням гідростатичного та робочого тиску в системі теплопостачання, а також граничного пробного тиску при гідравлічному випробуванні. Робочий тиск у системах слід приймати на 10 % нижче за допустимий робочий тиск для всіх елементів систем.

Параметри теплоносія в системах теплопостачання, як правило, слід приймати з урахуванням температури води, що нагрівається в зональних теплообмінниках контуру приготування води відповідної зони по висоті будівлі. Температуру теплоносія слід приймати не більше 95 С у системах із трубопроводами із сталевих або мідних труб та не більше 90 С – із полімерних труб, дозволених до застосування у системах теплопостачання. Параметри теплоносія в системах внутрішнього теплопостачання допускається приймати більше 95 С, але не більше 110 С у системах із трубопроводами із сталевих труб з урахуванням перевірки не закипання води, що переміщається по висоті будівлі. При прокладанні трубопроводів з температурою теплоносія понад 95 С слід передбачати їх прокладання у самостійних або загальних з іншими трубопроводами, вигороджених шахтах з урахуванням відповідних заходів безпеки. Прокладання зазначених трубопроводів можливе лише в місцях, доступних для експлуатуючої організації. Слід вживати заходів, що унеможливлюють попадання пари при пошкодженні трубопроводів за межі технічних приміщень.

Таке рішення можливе завдяки використанню високонапірних трубопроводів, теплообмінників, насосів, запірного та регулюючого обладнання, що витримують робочий тиск до 25 атм. Тому в обв'язці теплообмінників з боку місцевої води використовують дискові затвори з комірними фланцями, насоси з U-подібним елементом, регулятори тиску "до себе" прямої дії, що встановлюються на підживлювальному трубопроводі, електромагнітні клапани, розраховані на тиск 25 атм. у станції заповнення систем опалення.

При висоті будівель вище 220 м у зв'язку із виникненням надвисокого гідростатичного тиску рекомендується застосовувати каскадну схему підключення зональних теплообмінників опалення та гарячого водопостачання. Іншою особливістю теплопостачання реалізованих висотних житлових будівель є те, що у всіх випадках джерело теплопостачання – це міські теплові мережі. Підключення до них здійснюється через ЦТП, що займає досить велику площу. ЦТП включає теплообмінники з циркуляційними насосами систем опалення різних зон, систем теплопостачання калориферів вентиляції та кондиціювання повітря, систем гарячого водопостачання, насосні станції заповнення систем опалення та системи підтримки тиску з розширювальними баками та обладнанням авторегулювання, аварійні електричні накопичувальні водонагрівачі. Обладнання та трубопроводи розташовуються по вертикалі, щоб у процесі експлуатації вони були легко доступні. Через усі ЦТП проходить центральний проїзд шириною не менше 1,7 м для можливості переміщення спеціальних навантажувачів, що дозволяють вивезти важке обладнання під час його заміни (рис. 1).

Таке рішення зумовлено ще й тим, що висотні комплекси, як правило, є багатофункціональними за призначенням із розвиненою стилобатною та підземною частиною, на якій можуть знаходитися кілька будівель. Тому в комплексі, який включає 3 висотних житлових будівлі в 43–48 поверхів і 4 будівлі висотою 17–25 поверхів, об'єднаних п'ятирівневою стилобатною частиною, від цього єдиного ЦТП відходять технічні колектори з численними трубопроводами, і для їх скорочення в технічній зоні висотних підвищувальні насосні станції водопостачання, які здійснюють підкачування холодної та гарячої води в кожну зону висотних корпусів.

Можливо й інше рішення – ЦТП служить для введення міських теплових мереж на об'єкт, розміщення регулятора перепаду тисків "після себе", вузла обліку теплової енергії і, при необхідності, установки когенерації і може бути поєднаний з одним з індивідуальних локальних теплових пунктів (ІТП), службовців для приєднання місцевих систем теплоспоживання, близьких за прихильністю до цього теплового пункту. З цього ЦТП перегріта вода двома трубами, а чи не по кількох від гребінки, як у попередньому випадку, подається у локальні ІТП, які у інших частинах комплексу, зокрема і верхніх поверхах, за принципом наближеності до теплової навантаження. За такого рішення немає необхідності приєднання системи внутрішнього теплопостачання калориферів припливних систем за незалежною схемою через теплообмінник. Калорифер сам є теплообмінником і підключається до трубопроводів перегрітої води безпосередньо з насосним підмішуванням підвищення якості регулювання навантаження і підвищення надійності захисту калориферів від замерзання.

Існує література, в якій наводиться алгоритм розрахунку та підбору міні-ТЕЦ при енергопостачанні об'єкта в автономному режимі та аналіз оптимізації вибору міні-ТЕЦ на прикладі конкретного проекту. При дефіциті тільки теплової енергії для об'єкта, що розглядається, як джерело теплопостачання може бути прийнятий автономне джерело теплопостачання (АІТ) у вигляді котельні з водогрійними котлами. Можуть використовуватися прибудовані, розташовані на даху або виступаючих частинах будівлі або котельні, що окремо стоять, проектовані згідно СП 41–104–2000. Можливість та місце розміщення АІТ слід пов'язувати з усім комплексом його впливу на довкілля, у тому числі і на житлову висотну будівлю.

На температурну обстановку в приміщенні істотно впливає площа та теплотехнічні показники заскленої поверхні. Відомо, нормативний наведений опір теплопередачі вікон майже в 6 разів менший від наведеного опору теплопередачі зовнішніх стін. Крім того, через них за годину надходить, якщо відсутні сонцезахисні пристрої, до 300 - 400 Вт/м2 тепла за рахунок сонячної радіації. На жаль, при проектуванні адміністративних та громадських будівель коефіцієнт скління допускається перевищувати на 50% за наявності відповідного обґрунтування (при опорі теплопередачі не менше ніж 0,65 м2°С/Вт). Насправді, не виключено використання цього припущення без відповідного обґрунтування.

2. Опалення

У висотних будинках можуть використовуватися такі системи опалення:

водяні двотрубні з горизонтальним розведенням по поверхах або вертикальні;

повітряні з опалювально-рециркуляційними агрегатами в межах одного приміщення або поєднані із системою механічної припливної вентиляції;

електричні за завданням на проектування та при отриманні технічних умов від енергопостачальної організації.

Допускається застосовувати підлогове (водяне або електричне) опалення для обігріву ванних кімнат, роздягальень, басейнів і т.п.

Параметри теплоносія в системах опалення відповідної зони слід приймати за СП 60.13330 не більше 95С у системах із трубопроводами із сталевих або мідних труб та не більше 90С − з полімерних труб, дозволених до застосування у будівництві.

Висоту зони системи опалення слід визначати за величиною допустимого гідростатичного тиску в нижніх елементах системи. Тиск у будь-якій точці системи опалення кожної зони при гідродинамічному режимі повинен забезпечувати заповнення систем водою та не перевищувати значення, допустимого за міцністю для обладнання, арматури та трубопроводів.

Прилади, арматуру та трубопроводи систем опалення слід вибирати з урахуванням гідростатичного та робочого тиску в системі опалення зони, а також граничного пробного тиску при гідравлічному випробуванні. Робочий тиск у системах слід приймати на 10 % нижче за допустимий робочий тиск для всіх елементів систем.

Повітряно-тепловий режим висотної будівлі

При розрахунку повітряного режиму будівлі в залежності від конфігурації будівлі оцінюють вплив швидкості вітру по вертикалі на фасадах, на рівні покрівлі, а також перепад тисків між навітряним та завітряним фасадом будівлі.

Розрахункові параметри зовнішнього повітря для систем опалення, вентиляції, кондиціювання, тепло- та холодопостачання висотної будівлі слід приймати за технічним завданням, але не нижче, ніж за параметрами Б згідно з СП 60.13330 та СП 131.13330.

Розрахунки втрат тепла зовнішніми конструкціями, що захищають, повітряного режиму висотних будівель, параметрів зовнішнього повітря в місцях розміщення повітрозабірних пристроїв та ін. слід виконувати з урахуванням зміни швидкості і температури зовнішнього повітря по висоті будівель за додатком А і СП 131.13330.

Параметри зовнішнього повітря слід приймати з урахуванням таких факторів:

зниження температури повітря за висотою на 1 ° С на кожні 100 м;

підвищення швидкості вітру в холодну пору року;

появи потужних конвективних потоків на фасадах будівлі, опромінених сонцем;

розміщення повітрозабірних пристроїв у висотній частині будівлі.

При розміщенні приймальних пристроїв для зовнішнього повітря на південно-східному, південному або південно-західному фасадах температуру зовнішнього повітря в теплий період року слід приймати на 3-5 С вище за розрахункову.

Розрахункові параметри мікроклімату внутрішнього повітря (температура, швидкість руху та відносна вологість) у житлових, готельних та громадських приміщеннях висотних будівель слід приймати в межах оптимальних норм за ГОСТ 30494

У холодний період року в житлових, громадських, адміністративно-побутових та виробничих приміщеннях (холодильні установки, машинні відділення ліфтів, венткамери, насосні та ін.), коли вони не використовуються і в неробочий час, допускається зниження температури повітря нижче нормованої, але не менше:

16С – у житлових приміщеннях;

12С – у громадських та адміністративно-побутових приміщеннях;

5С – у виробничих приміщеннях.

На початок робочого дня температура повітря цих приміщеннях повинна відповідати нормативної.

На вхідних тамбурах висотних будівель, зазвичай, слід передбачати подвійне шлюзування холу чи вестибюля. Як вхідні двері рекомендується застосовувати повітронепроникні пристрої кругового або радіусного типу.

Слід передбачати заходи щодо зниження тиску повітря у вертикальних ліфтових шахтах, що формується за висотою будівлі за рахунок гравітаційного перепаду, а також за винятком неорганізованих потоків внутрішнього повітря між окремими функціональними зонами будівлі.

Спочатку проектування зональних систем опалення проводилося як для звичайних багатоповерхових будівель. Застосовувалися, як правило, двотрубні системи опалення з вертикальними стояками і нижньою розводкою магістралей, що подає і зворотною, що проходять по технічному поверху, що дозволяло включати систему опалення, не чекаючи зведення всіх поверхів зони. Такі системи опалення були реалізовані, наприклад, в житлових комплексах "Червоні вітрила", "Воробйові Гори", "Тріумф Палас" (м.Москва). Кожен стояк обладнується автоматичними балансувальними клапанами для забезпечення автоматичного розподілу теплоносія по стояках, а кожен опалювальний прилад – автоматичним терморегулятором з підвищеним гідравлічним опором для надання мешканцю можливості встановлення потрібної йому температури повітря в приміщенні та мінімізації впливу гравітаційної складової циркуляційного напору. на інших опалювальних приладах, що підключені до цього стояка.

Однак згодом, в результаті аналізу різних рішень, проектувальники дійшли висновку, що найкращою системою опалення, особливо для будівель без технічних поверхів, є системи з горизонтальним поквартирним розведенням, що підключаються до вертикальних стояків, що проходять, як правило, по сходовій клітці, і виконаним по двотрубної схеми з нижнім розведенням магістралей. Наприклад, така система запроектована у вінчаючій частині (9 поверхів третьої зони) висотного комплексу "Тріумф Палас" і в 50-поверховому будинку, що будується, без проміжних технічних поверхів.

Поквартирні системи опалення обладнуються вузлом із запірною, що регулює за допомогою балансувальних клапанів та спускною арматурою, фільтрами та приладом обліку теплової енергії. Цей вузол повинен розташовуватись поза квартирою на сходовій клітці для безперешкодного доступу служби експлуатації. У квартирах більше 100 м2 підключення здійснюється не петлею, периметрально прокладеною по квартирі (оскільки при збільшенні навантаження зростає діаметр трубопроводу, а внаслідок цього ускладнюється монтаж і підвищується вартість через застосування дорогих фітингів великого розміру), а через проміжну квартирну розподільну шафу, в якій встановлюється гребінка, і від неї теплоносій за променевою схемою трубопроводами меншого діаметра прямує до опалювальних приладів за двотрубною схемою.

Трубопроводи застосовують із термостійких полімерних матеріалів, як правило, із зшитого поліетилену РЕХ, прокладка виконується у підготовці підлоги. Розрахункові параметри теплоносія, виходячи з технічних умов на такі трубопроводи, 90–70 (65) °С через побоювання, що подальше зниження температури призводить до значного зростання поверхні нагріву опалювальних приладів, що не вітається інвесторами через зростання вартості системи. Досвід застосування металопластикових труб у системі опалення комплексів було визнано невдалим. В процесі експлуатації в результаті старіння руйнується клейовий шар і внутрішній шар труби "зхлопується", внаслідок чого звужується прохідний переріз і система опалення перестає нормально працювати.

Деякі фахівці вважають, що при поквартирному розведенні оптимальним рішенням є застосування автоматичних балансувальних клапанів ASV-P (PV) на зворотному трубопроводі та запірно-вимірювальних клапанів ASV-М (ASV-1) на подавальному. Використання цієї пари клапанів дає можливість не тільки компенсувати вплив гравітаційної складової, а й обмежувати витрати на кожну квартиру відповідно до параметрів. Клапани, як правило, підбираються діаметром трубопроводів і налаштовуються на підтримку перепаду тисків на рівні 10 кПа. Така величина налаштування клапанів вибирається виходячи зі значення необхідних втрат тиску на терморегуляторах радіаторів для забезпечення їх оптимальної роботи. Обмеження витрати на квартиру визначається настроюванням на клапанах ASV-1, причому враховується, що в цьому випадку втрати тиску на цих клапанах необхідно включити в перепад тисків, що підтримується регулятором ASV-РV. теплопостачання температурне водяне опалення

У поквартирних системах опалення значно простіше та з абсолютною наочністю для мешканців можна здійснити облік теплової енергії. Треба погодитися з думкою авторів, що хоча установка теплолічильників не відноситься до енергозберігаючих заходів, однак, оплата за фактично спожиту теплову енергію є потужним стимулом, який змушує мешканців дбайливо ставитись до її витрачання. Звичайно, досягається це, в першу чергу, обов'язковим застосуванням термостатів на опалювальних приладах. Досвід їх експлуатації показав, що для запобігання впливу на тепловий режим суміжних квартир в алгоритм управління термостатом повинно бути введено обмеження зниження температури в кімнаті, що їх обслуговує, не нижче 15–16 °С, а опалювальні прилади слід підбирати із запасом потужності не менше 15%.

Такі рішення систем теплопостачання та опалення найвищих житлових будівель, збудованих до теперішнього часу. Вони зрозумілі, логічні і принципово не відрізняються від рішень, які застосовуються при проектуванні звичайних багатоповерхових будівель заввишки менше 75 м, за винятком поділу систем опалення та водопостачання на зони. Але всередині кожної зони зберігаються стандартні підходи до виконання цих систем. Звертається більша увага до установок заповнення систем опалення та підтримання тиску в них, а також у циркуляційних лініях від різних зон перед підключенням їх до загального гребінця, автоматичного регулювання подачі тепла та розподілу теплоносія для реалізації комфортного та економічного режимів, резервування роботи обладнання для забезпечення безперебійного постачання споживачів теплом.