Водоснабжение и водоотведение высотных зданий
По биологической и социальной значимости для человека вода занимает важное место в формировании здоровой и благоприятной среды в помещениях.
Комфортность проживания в высотных зданиях ниже, чем в малоэтажной застройке, так как человек ощущает оторванность от земли и определенный психоэмоциональный дискомфорт. Поэтому системы водоснабжения и водоотведения в высотных зданиях должны компенсировать дискомфорт путем расширения их функциональных возможностей. В дополнение к обычным хозяйственным и санитарно-гигиеническим функциям эти системы должны обеспечивать возможность проведения оздоровительно-профилактических и лечебных гидротерапевтических, массажных, косметических и других процедур, повышающих комфортность зданий.
Для создания безопасной и комфортной среды обитания в зданиях в течение длительного срока эксплуатации (более 100 лет) системы водоснабжения и водоотведения должны обладать высокой надежностью подачи воды потребителям как на хозяйственно-питьевые цели, так и для пожаротушения.
В связи со значительной массой перемещаемого вещества (воды) и большими затратами энергии на ее подъем и перемещение проблемы водоснабжения как наиболее ресурсо-, энергоемкой системы возрастают многократно. При создании этих систем необходимо максимально реализовывать ресурсосберегающую политику.
Это требует нового объективного социального подхода к этим системам, отнесения их к системам «защиты жизни, здоровья физических или юридических лиц, в том числе их отдельных категорий, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества, охраны окружающей среды…» [1].
Определение социального статуса систем водоснабжения в технических регламентах [1] и детализация его в нормативно-правовых документах (Водный кодекс, Закон о питьевой воде, Положения…,Методики…, ГОСТ, СНиП, СП) позволят создать единый государственный поход к этой системе жизнеобеспечения высотных зданий.
К сожалению, в существующих нормативах на проектирование и эксплуатацию систем водоснабжения требования к ним сформулированы недостаточно полно, разбросаны по многочисленным документам и не содержат требований по ресурсосбережению. Требования по надежности сформулированы в общем виде и не позволяют расчитывать надежность подачи воды отдельным потребителям и группам потребителей.
На основании комплекса показателей качества продукции строительства [2] систематизированы и сформулированы требования к системам хозяйственно-питьевого водоснабжения (технический регламент) [3].
Для выполнения этих требований при разработке проектной документации по сравнению с современной практикой проектирования систем необходимо выполнять многовариантное проектирование, анализируя функциональность, надежность, ресурсосбережение на всех стадиях проектирования.
Закон «О техническом регулировании» [1] усиливает персональную ответственность проектировщиков за качество принимаемых решений, переводя ранее действующие нормативы в разряд добровольно-применяемых. Поэтому проектирование этих уникальных зданий, не имеющих российских аналогов, должно производиться на основе не столько имеющихся нормативов, разработанных для других условий, сколько результатов исследований и расчетов режимов функционирования систем в каждом высотном здании.
На начальных стадиях проектирования необходимо формировать не только вод-ный, но и водохозяйственный, и энергетический балансы здания, которые по количеству и разнообразию потребителей сопоставимы с крупным микрорайоном обычной застройки.
В балансе следует подробно рассмотреть потребности в воде с выделением питьевой, хозяйственной, технологической, противопожарной потребностей.
Анализ нескольких вариантов балансов с использованием оборотных, последовательных схем водоснабжения и водоотведения, утилизации теплоты, возобновляемых источников энергии позволит оптимизировать состав систем, нагрузки на них, снизить общее водо-, тепло-, электропотребление, уменьшить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Для повышения надежности целесо-образно разделять системы различного назначения, так как надежность специализированных систем обычно выше, чем универсальных.
При выборе противопожарных систем следует учитывать концепции обеспечения безопасности людей в высотных зданиях, основываться на принципах, отражающих специфику как самих зданий, так и применяемых средств обеспечения безопасности [3].
Человек в высотных зданиях ощущает оторванность от земли, испытывает чувство неуверенности. Это необходимо компенсировать повышенной комфортностью среды обитания.
Для повышения функциональности и комфортности в высотных зданиях квартиры должны оборудоваться дополнительными водоразборными и санитарными приборами для проведения профилактических, оздоровительных, косметических процедур (гидромассажные ванны, паровые души, ингаляторы и т. д.), а также оборудованием для обеспечения проживающих кондиционированной водой, качество которой не уступает бутылированной воде.
На последующих стадиях проектирования и разработки схемных решений отдельных систем для повышения надежности следует использовать временное, элементное и функциональное резервирование.
Повышение гидравлической надежности систем хозяйственного и питьевого водоснабжения обеспечивается зонированием их по высоте здания, резервированим водопитателей. Высота зоны принимается из условия обеспечения максимального допустимого давления перед водоразборной арматурой [4]. Желательно, чтобы высота зоны совпадала с высотой пожарного отсека. Присоединение системы к водопитателю производится несколькими вводами. В зданиях высотой до 250 м предусматривают не менее двух вводов от независимых водопитателей (отдельных линий наружной кольцевой водопроводной сети), при большей высоте каждый ввод прокладывают в две линии, каждая из которых должна пропускать не менее 50% расчетного расхода.
Проектирование установок для повышения давления должно выполняться в соответствии с [4, 5]. Насосы должны иметь резерв, величина которого должна рассчитываться исходя из требуемой надежности водообеспечения или принимается по [5].
Водопроводные сети принимают кольцевыми. Большое влияние на надежность имеет материал трубопроводов, зарастание или коррозия которых приводит к ухудшению гидравлических характеристик, авариям и сбоям в подаче воды потребителям. Правильный выбор материала трубопровода, применение медных и пластмассовых труб, мало подверженных коррозии и зарастанию, значительно увеличивает надежность и долговечность систем.
Водонапорные баки, обеспечивая временное резервирование, создают регулирующий и аварийный запас воды в здании, стабилизируя давление воды в системе.
Для обеспечения бесперебойной подачи потребителям воды необходимого качества в течение длительной эксплуатации внутридомовых систем (более 50 лет) при изменяющихся параметрах внутренних и наружных водопроводных сетей необходимо повышать надежность систем по герметичности. В связи с большим количеством мест водоразбора на надежность системы по герметичности значительное влияние оказывают качество и долговечность уплотнительных элементов. Замена резино-металлических уплотнений на керамические позволяет на порядок уменьшить число утечек через водоразборную арматуру. На гидравлическую надежность системы водоснабжения большое влияние оказывают потери воды, которые перегружают водопроводные сети и сооружения, в результате чего часть высокорасположенных потребителей не получает воду. По-этому борьба с потерями воды и рациональное ее использование (см. п. «Ресурсосбережение») повышают общую гидравлическую надежность системы.
Стояки, регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы (счетчики воды) желательно выносить за пределы квартир, чтобы служба эксплуатации в аварийных ситуациях могла оперативно отключать аварийные участки, размещенные в квартирах и помещениях собственников.
Повышение санитарно-гигиенической надежности во внутридомовых системах осуществляется путем применения водоразборной арматуры с устройствами, исключающими попадание загрязненной воды из санитарных приборов или канализации в водопроводную сеть, применением приборов, минимально загрязняющихся в процессе эксплуатации, использованием местных или индивидуальных установок для доочистки и кондиционирования воды.
Надежность противопожарного водоснабжения обеспечивается устройством нескольких уровней водной противопожарной защиты и соединения их в единую информационную систему, объединяющую также системы пожарной сигнализации, наблюдения и оповещения.
В высотных зданиях проектируют автоматические системы пожаротушения и системы с пожарными кранами.
Все системы выполняют раздельными с зонированием по высоте здания. На системах предусматривают резервуары.
Автоматические системы: спринклерные, дренчерные и спринклерные с применением тонкораспыленной воды должны иметь в каждом противопожарном отсеке самостоятельные коммуникации, приборы и узлы управления установок водяного пожаротушения.
Установки водяного пожаротушения каждой зоны должны быть оснащены патрубками с обратными клапанами, задвижками и соединительными головками Д-80 мм. Соединительные головки должны быть выведены наружу здания, располагаться в местах, удобных для подъезда пожарных автомобилей и обозначенных световыми указателями и пиктограммами.
Насосные станции установок водяного пожаротушения следует размещать в верхних подземных этажах. Допускается размещать насосы-повысители на промежуточных технических этажах. Количество резервных насосов определяют расчетом или по [5]. Насосные станции должны иметь отдельный выход наружу или на лестничную клетку.
Противопожарные системы с пожарными кранами должны подавать расчетное количество струй, определяемое расчетом, исходя из возможной пожарной нагрузки в помещениях. Рекомендуемый расход воды на внутреннее пожаротушение в каждом пожарном отсеке высотной надземной части здания должен составлять 8 струй по 5 л/с каждая. Системы следует зонировать по высоте здания. Высота зоны должна соответствовать высоте вертикальных пожарных отсеков. К этим системам подключают спринклерные оросители, установленные над входными дверями квартир снаружи. В дополнение к основным пожарным кранам в каждой квартире жилой части здания, устанавливают внутриквартирные пожарные краны. На балконах (лоджиях), прилегающих к незадымляемым лестничным клеткам, проектируют сухотрубы диаметром 80 мм с пожарными кранами на каждом этаже, оборудованными в уровне 1-го этажа патрубками для подключения насосов высокого давления пожарных автомобилей.
Комфортабельность и функциональность систем водоснабжения и водоотведения повышается путем оборудования квартир разнообразными приборами для восстановительных, лечебных, косметических процедур с использованием гидромассажа, парных, тренажеров, аромотерапии и т. д. Для этого можно использовать большой ассортимент ванн разнообразных форм и размеров с гидомассажем (джакузи) и последнее достижение — ультразвуковой массаж гидросоник фирмы «ТЭУКО». Аналогичную функцию выполняют душевые кабины, оборудованные многочисленными насадками, позволяющими массировать различные участки тела, снимая локальные боли и напряжения. В помещениях с ограниченными размерами можно устанавливать комбинированные ванны-души.
Ресурсосбережение в системах водоснабжения и водоотведения высотных зданий требует новых подходов и проектных решений, так как традиционные нормы проектирования [4] включают значительную долю потерь.
Потери в системах водоснабжения достигают 50–60%, что значительно превышает потери готового продукта в других отраслях народного хозяйства (2–5%). Среднее удельное водопотребление на одного человека (305 л/чел. сут.) более чем в два раза превышает потребление в европейских странах (120–150 л/чел. сут.).
Для того чтобы объективно оценить резервы экономии и эффективного использования ресурсов в системе без ущемления потребителя и ухудшения качества коммунальных услуг, необходимо из привычного понятия «водопотребление» выделить понятие «потребность в воде». «Водопотребление», определяемое делением общего количества воды, поданного системой, на число потребителей, характеризует сложившийся уровень эксплуатации системы, а не степень удовлетворения потребителя. Поэтому оно не может быть характеристикой качества работы системы.
«Потребность в воде» должна характеризовать оптимальное количество воды, которое обеспечивает питьевую, санитарно-гигиеническую, хозяйственную потребность человека в современной благоустроенной квартире, т. е. основную качественную характеристику, соответствующую назначению водопровода как системы жизнеобеспечения. Разница между величинами «потребления» и «потребности» является объективным резервом в системе, так как снижение уровня подачи ниже потребности является отказом в ее работе.
Потребность в воде должна определяться врачами-специалистами по гигиене, однако официальные, систематизированные отечественные исследования по этому вопросу отсутствуют. На основании отечественных и зарубежных исследований водопотребления непосредственно у потребителей эта величина оценивается на уровне 50–130 л/чел. сут., при этом нижний предел соответствует минимальному благо-устройству жилища, а верхний — оптимальному (стандартному). Учитывая технически обусловленные (минимальные) потери воды, социальная потребность принята в размере 140 л/чел. сут.
Эффективность ресурсосбережения в системах водоснабжения в 4–6 раз выше по сравнению с новым строительством.
Для реализации высокого потенциала ресурсосбережения и эффективного использования энергии в современных социально-экономических условиях необходимо совершенствование нормативно-правовой базы в направлении создания социально-экономических стимулов экономии энергии и воды с помощью тарифной, налоговой политики, использования дифференцированных нормативов потребления воды и энергии, учитывающих конкретные условия водопользования, четкого распределения ответственности за потребление ресурсов между поставщиками, посредниками, потребителями коммунальных услуг, исключающими возможность включения потерь в себестоимость услуг, разработку методик определения эффективности различных технических мероприятий по рацио-нальному использованию ресурсов в конкретных условиях.
Особенности проектирования бытовой канализации в высотных зданиях достаточно подробно освещены в [6]. Вопросы надежности водоотведения стоков по одному канализационному стояку на всю высоту здания при сохранении устойчивости гидравлических затворов достаточно обоснованы. Однако большую опасность представляют не срывы гидрозатворов, а засоры стояков, возникающие при эксплуатации, что приводит к затоплению квартир, значительному материальному ущербу, особенно на первых этажах зданий. При ликвидации таких засоров в первую очередь отключают водопровод, чтобы прекратить приток стоков. В многозонных системах это может потребовать много времени для отключения водопроводов в различных зонах, что приведет к поступлению в квартиру значительного количества стоков (расчетный расход стоков может достигать 4–6 л/с).
Проблемы надежности, безопасности, функциональности, ресурсосбережения. возникающие при проектировании, строительстве и, особенно, эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения высотных зданий в российских условиях, очень многообразны и не имеют необходимого научного, методического, экспериментального обоснования и в недостаточной степени отражены в действующих нормативах [4, 5, 7], ориентированных в основном на мало- и среднеэтажную застройку.
Проект новых нормативов [7] в разделе «Водоснабжение и канализация» дает только рекомендации по конструктивным решениям и ссылки на расчеты по действующим нормативам, что не обеспечивает оптимального проектирования.
Выводы
1. Высотные здания являются объектами повышенного риска, значительно отличающимися от серийных зданий по требованиям к надежности, безопасности, функциональности, ресурсосбережению систем водоснабжения и водоотведения.
2. В действующих нормативах нет технических требований к качеству жизненноважных систем водоснабжения и водоотведения, которые должны быть основой технических регламентов на эти системы.
3. Технические требования, отражающие особенности высотных зданий, необходимы для оптимального проектирования и особенно для длительной экономичной (ресурсосберегающей) эксплуатации.
4. Структура технических показателей качества может быть принята в соответствии с ГОСТ [2]. 5. Для систематизации и уточнения требований к системам водоснабжения и водоотведения в высотных (и обычных) зданиях необходимо проведение дополнительных исследований по уточнению номенклатуры показателей функциональности, безопасности, надежности и т. д. систем и их количественных значений.
6. В нормативные документы на проектирование необходимо ввести методики расчета, позволяющие оценивать комфортность, надежность, водо-, энергоэффективность и экономичность принятых технических решений.
Литература
1. Закон РФ «О техническом регулировании».
2. ГОСТ 4.200-78. «Система показателей качества продукции СТРОИТЕЛЬСТВО. Основные положения».
3. Водоснабжение и водоотведение высотных зданий // Сантехника. — 2004. — № 5, 6.
4. СНиП 2.04.01-85* (2000) «Внутренний водопровод и канализация зданий».
5. СНиП 2.04.02-84* (с изм. 1 1986, попр. 2000) «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».
6. Добромыслов А. Я. Системы канализации высотных зданий. // «Сантехника». — 2004. — № 3.
7. МГСН…. (проект). Многофункциональные многоэтажные здания.
| Автор: В. Н. Исаев, С. А. Никонов, М. Г. Мхитарян Дата: 17.05.2005 Журнал Стройпрофиль 4-05 Рубрика: водоснабжение. водоотведение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |