Стройплощадки на высоте

...В мире высота зданий уже давно перевалила за полкилометра. Еще в 1974 году в Чикаго был построен «Уиллис Тауэр» высотой 527,3 м. И рост зданий ввысь продолжается. На Тайване в 2008 году построен офисный центр «Тайбэй» высотой 509, 2 м (101 этаж), а в прошлом году в Дубае был возведен небоскреб «Бурдж-Халифа», высотой 828 м (163 этажа), который сейчас считается самым высоким зданием в мире. Дефицит на рынке земли с помощью строительства небоскребов стараются решить и в Москве, где сооружениями в 40-50, а то и 80 этажей уже никого не удивишь — в России узаконено проектирование строений на уровне 200-400 м. В этом контексте Украина выглядит очень скромно.

До 2010 года все здания высотой от 75 м попадали в категорию экспериментальных, их проекты требовали отдельных согласований, экспертиз, исследований. В прошлом году планку по высотности зданий в нашей стране «повысили» до 100 м. Но особых изменений в развитие высотного строительства это не принесло. Высотные здания в Украине строятся редко и очень долго. В чем причина? Попытаемся разобраться вместе с экспертами.

Строить ввысь не разрешают нормативы

В настоящее время в Украине при строительстве высотных зданий в качестве нормативной базы используются украинское «Положение об экспериментальном строительстве» и нормативные документы США, Германии, России. В прошлом году был разработан ДБН В.2.2-24-2009 «Здания и сооружения. Проектирование высотных жилых и общественных зданий». Однако, как уже упоминалось, этот документ ограничивает высоту возводимых зданий до 100 м.Таким образом, нормативные документы, регламентирующие строительство высотных зданий в нашей стране, практически отсутствуют. Чтобы Киев, к примеру, стал похож на Манхэттен, где огромное количество зданий высотой 300 м, в Украине должна быть в первую очередь сформирована нормативная база, предусматривающая все требования современного высотного строительства и учитывающая мировой опыт в этой сфере.

Как отмечают специалисты, главная причина отсталости в направлении высотного строительства лежит отнюдь не в технической плоскости. Современный рынок предлагает достаточно материалов, конструкций, технологий, решений, обеспечивающих долговечность, прочность, устойчивость высотных зданий от различных колебаний, как сейсмических, так и порывов ветра. Основной вопрос — грамотность проектирования, точность расчетов, скрупулезный анализ проектной документации, высокий профессионализм конструкторов, а самое важное — высокая строительная культура. И именно над этими составляющими отечественным специалистам еще предстоит серьезно поработать.

Инженерные решения: сложно, но можно

При внешней архитектурной простоте высотные здания имеют сложные конструктивно-технологические и объемно-планировочные решения со специфической организационной структурой. Многоэтажное здание — это не просто стены и крыша, возвышающиеся на большую высоту — это, прежде всего, комплекс инженерного оборудования. Даже одно перечисление всех систем, встречающихся в современных высотных сооружениях, может обескуражить: системы отопления, вентиляции, пожарной безопасности, водопровода, канализации, мусороудаления, автоматизации, пассажирского и грузового подъемного оборудования и т.д. Причем, все эти системы имеют свои особенности по сравнению с теми, которые используются в малоэтажном строительстве. И, в большинстве случаев, требуется не просто как-то их разместить, а взаимно увязать их работу. При возведении многоэтажных зданий следует уделить особое внимание проблемам меняющегося воздушно-теплового режима, противодымной защите при пожаре, теплоснабжению, кондиционированию, отоплению, вентиляции, системам автоматизации и управления, проблемам безопасности и психологического дискомфорта. Для решения этих и многих других вопросов высотных зданий в большинстве случаев требуется нестандартный подход и оригинальные инженерные решения. Для лучшего понимания всей сложности высотного строительства достаточно привести несколько примеров. Так, в традиционных системах отопления и водоснабжения под действием гравитации на высоте 100 м в стояках давление на первых этажах будет превышать 10 атм, и будет повышаться на 10 атм каждые сто метров. Но даже в стометровом здании давление воды просто «разорвет» любую обычную систему.

Системы горячего и холодного водоснабжения требуют особого внимания и по другой причине. Для предотвращения смешения и перетекания воды из холодной в горячую магистраль следует установить обратные клапаны на вводах в квартиры. При проектировании систем канализации следует учесть, что в верхней и средней частях водостока могут образовываться зоны вакуума, а в нижней — зона повышенного давления. Поэтому расчет на пропуск по стоякам канализации нужно выполнять с учетом этих факторов, иначе срыв гидрозатворов санитарных приборов неизбежен. Учитывая, что каждое высотное здание является крупным энергетическим потребителем, выбор оптимальных в технико-экономическом отношении показателей (параметров) теплозащиты зданий и систем регулирования микроклимата должен определяться на основе эксплуатационных затрат, основной составляющей которых являются затраты на тепло, холод и электроэнергию. Кроме того, на основе этих показателей должна быть определена оптимальная форма оболочки здания. Все системы высотных многофункциональных комплексов должны иметь 100-процентное резервирование по теплообменникам и насосам. Это позволяет в случае больших морозов, когда теплоснабжающая организация не соблюдает температурный график и по температуре не хватает площади нагрева, включать в параллельную работу резервные теплообменники и тем самым обеспечивать нормальный график для данной температуры наружного воздуха. Гравитация в равной мере действует и на другие системы жизнеобеспечения здания. Сила тяжести действует на мусоропровод и канализацию. Поэтому при проектировании этих систем следует предусмотреть установку гасителей скорости, принять меры по снижению шума. Это касается и устройства лифтовых шахт, установки различных двигателей и пр. Гравитационные силы следует учитывать и при планировании противопожарной системы. Вода, используемая для тушения пожара, должна отводиться в сеть водостока. При этом по современным строительным правилам квартиры и вспомогательные помещения должны иметь полную гидроизоляцию. Поэтому, чтобы при тушении вода не скапливалась в помещении и не обрушила перекрытия, полы должны иметь небольшой уклон, по которому вода будет стекать в водосток. Инженерные системы и коммуникации зданий, в том числе системы противодымной защиты, должны проектироваться автономными для каждого пожарного отсека. В случае транзитной прокладки инженерных коммуникаций через другой пожарный отсек, необходимо предусматривать отделение таких коммуникаций строительными конструкциями с нормируемыми пределами огнестойкости. В связи с повышенной этажностью и особенностями объемно-планировочных решений высотныездания, в том числе жилые, как правило, оборудуют системами спринклерного пожаротушения по всей площади. При этом на стадии проектирования таких систем возникают вопросы, связанные с подачей воды на большие высоты и ограничениями по рабочему давлению применяемой арматуры, трубопроводов и спринклерных оросителей. Одно из перспективных направлений организации систем пожаротушения — системы подачи тонкораспыленной воды. В зарубежной литературе принят термин «water mist» («водяной туман»). Преимуществом «водяного тумана» по сравнению с традиционными спринклерными системами является то, что при примерно одинаковой эффективности пожаротушения количество подаваемой воды в разы меньше. Это обстоятельство, помимо прочего, позволяет минимизировать экономические потери при возмещении ущерба от проливов в случае срабатывания системы. Кроме того, зачастую система наружного водопровода на объекте просто не может обеспечить требуемый для пожаротушения, в особенности на автостоянках, расход воды.

В настоящее время в мире прослеживается тенденция к использованию единой интегрированной системы автоматического управления инженерным оборудованием (концепция интеллектуального здания). В отечественной практике противопожарная автоматика, как правило, обосабливается от остальных систем автоматизации и диспетчеризации. Это связано с тем, что создание интеллектуального здания, «умного дома» изначально предусматривает использование дорогостоящего базового оборудования. Застройщики, как правило, не готовы идти на такие затраты. Кроме того, чем сложнее аппаратура, чем больше систем она должна обслуживать, тем выше вероятность выхода ее (или ее части) из строя.

Автоматика систем противопожарной защиты высотного здания должна обеспечивать полную работоспособность многих внутренних инженерных систем объекта, поэтому дополнительно усложнять ее, объединяя с автоматизацией общеобменных систем вентиляции, ЦТП, лифтами и пр., тоже нецелесообразно. В связи с совокупностью этих факторов, надежности и стоимости, в сложившихся условиях оправдано выделение противопожарной автоматики в отдельную систему, которая обособлена от других систем автоматизации и диспетчеризации здания и имеет связь с той же системой общеобменной вентиляции не более, чем на уровне «сухих» контактов. Как известно, на начальном этапе любой пожар потушить гораздо проще. Даже если и не удается полностью ликвидировать очаг возгорания, можно упростить дальнейшее тушение пожара, локализовав его и не допустив распространение огня по зданию. По этим соображениям эксплуатирующие компании многофункциональных высотных комплексов зачастую создают свои ведомственные (объектовые) пожарные подразделения, которые обучены оперативно реагировать на факт возникновения пожара и в задачу которых входит возможная локализация мест возгорания до прибытия пожарных подразделений. Перечень сложностей, с которыми сталкиваются проектировщики и строители, можно продолжать и развивать в разных направлениях. Поэтому проектирование инженерных систем сооружений большой высотности, оптимальный подбор оборудования и мест его монтажа — чрезвычайно ответственная стадия сооружения высотного объекта.

Мировой опыт показывает, что высотное здание должно разрабатываться как единый архитектурно-инженерный проект. Создание такого здания ведется с учетом интересов заказчика, архитекторов, конструкторов, инженеров-проектировщиков инженерных систем, специалистов в области вертикального транспорта, безопасности зданий, специалистов, занимающихся эксплуатацией таких объектов. Их опыт — важный и ценный материал, существенно влияющий на выбор архитектурных, инженерных, конструкторских решений, учитывающий ряд особенностей, которые часто упускаются в процессе проектирования, но в дальнейшем вызывают проблемы при эксплуатации подобных объектов.

Комментарий специалиста Евгения АЛЕКСЕЕВА, менеджер по работе с ключевыми клиентами ООО «ПРОТЕКС-С»

Основной проблемой для высотного строительства остается отсутствие нормативной и технической базы. Чем выше здание, тем больше требований к нему предъявляется. Но, несмотря на проблемы, постепенно высотное строительство в стране начинает развиваться. Здания, которые возводятся, рассматриваются как экспериментальные. (Госстроем Украины была утверждена программа «Организации экспериментального строительства», которая разрабатывалась рядом отечественных проектных институтов). И как показывает мировая практика, тенденция высотного строительства будет развиваться.

Можно также отметить, что компании, занимающиеся продажей строительных материалов, отслеживают проблемы в монолитном строительстве, ведут активные поиски, изучают материалы и новые технологии зарубежных производителей, опираясь на опыт мировой практики при возведении высотных монолитных зданий. Данная тенденция будет способствовать внедрению в Украине новых, революционных технологий в монолитном строительстве, что увеличит качество и численность строящихся объектов, внесению изменений в нормативную, техническую документацию.

Алена ЛЫХОГРА, коммерческий директор ООО «Бавария Терива Филигран»

В 2009 году впервые был введен ДБН В.2,2-24:2009 «Дома и сооружения». Проектирование высотных жилищных и общественных сооружений«, что стало достаточно важным событием в данной сфере. Ведь строительство высотных сооружений в стране ведется давно, но актуальных норм, соединенных в один документ, не было. Новые нормы регламентируют проектирование высотных зданий вУкраине. Большое внимание уделяется энергосбережению. Создана нормативная база для массового использования энергосберегающих технических решений, эффективного инженерного оборудования (энергоэффективные системы, альтернативные источники энергии, энергосберегающие строительные материалы, технологии обогрева без использования природного газа и т.д.). Но следует заметить, что в нормативах мало внимания уделено системе безопасности. Безусловно, сейчас при строительстве высотных зданий в Украине учитывается мировой опыт, ведь в развитых странах реализовано немало проектов, служащих примером современных технологий материалов и нормативных требований. В частности, технологии несъемной опалубки системы «Филигран» удалось объединить все положительные качества крупнопанельного и монолитного домостроения, избавившись от их недостатков.

Анна КОСОВА, директор ООО «Аирконд» (официальный торговый партнер Daikin в Украине)

Существуют три главные проблемы устройства систем кондиционирования в высотках. Первая — проблема размещения оборудования. Как правило, высотные здания строятся в плотном окружении, отсутствует плоская кровля, достаточная для размещения климатического оборудования. В случае с водонаполненными системами (и это касается не только систем холодоснабжения) возникает вторая проблема — выбор максимального гидростатического давления в коммуникациях. Чем больше перепад между техническими этажами, тем выше давление, и больше капитальные затраты на трубы и арматуру. Третья проблема присуща в основном административным (офисным) высотным зданиям, где возникает необходимость охлаждения в зимнее время. Это связано с хорошей теплоизоляцией в совокупности с высокими тепловыделениями. Для решения данной проблемы обычно применяется dry cooler, но такое оборудование имеет большие габариты и места для его размещения, как правило, нет. 

Комментарий специалиста Ольга ЛУЩИК, менеджер по работе с клиентами ПП «Доспел-Украина» 

Сложно комментировать проекты, которые реализуются в Украине, по причине закрытости информации о них, но на слуху ряд проблем, с которыми сталкиваются жители высотных зданий. Это — «обратная тяга» в квартирах на верхних этажах, плесень на стенах, большие гидравлические потери из-за значительной длины воздуховодов, увеличенная инфильтрация наружного воздуха в нижние этажи, невозможность проветривания санитарных узлов и т.п. Решение данных вопросов лежит не столько в области вентиляционного оборудования, сколько в качестве подготовки технической документации проекта, в умении архитекторов ставить перед собой интересные задания, творчески и добросовестно подходить к их решению. На мой взгляд, снижение энергозатратности эксплуатации высотных зданий и повышение комфорта проживания в них — это задача, которая должна решаться совместными усилиями инженеров-проектантов, строительных организаций и производителей климатического и отопительного оборудования.

Валентин ОРЛОВСКИЙ, начальник департамента бетона и добавок системы «Комплекс» НПП «Мистим»

Что касается бетона и железобетона, которые рекомендуется использовать в высотном строительстве, актуальным становится применение высокомарочных (прочных) бетонов классов до В90...В100 из высокоподвижных или литых бетонных смесей. В результате возрастает объем применения смесей подвижностю П4 и П5, а в некоторых случаях SCC (СУБ) консистенции. Для получения таких бетонных смесей используют «супера» нового поколения и высокоактивные наполнители, фибру. Нашим предприятием НПП «МІСТІМ» была разработана комплексная добавка «КОМПЛЕКС К-15», которая получила техническое свидетельство пригодности № 102 от 30. 06. 2009 г. для применения в строительстве высотных зданий и сооружений цементных бетонов класса В40 и выше из литых бетонных смесей. Добавка на поликарбоксилатной основе позволяет при затратах около 1 л на 100 кг цемента получать литые бетонные смеси при низких затратах вяжущего, которые не расслаиваются, легко подаются на большие расстояния насосами, а также позволяют получить бетонную смесь с эффектом самоуплотнения. Полимерная природа добавки обеспечивает высокие показатели на истираемость поверхности конструкций.

Валентин ВОЛГИН, руководитель отдела проектирования компании «Умный климат»

Трудно представить современное строительство, в том числе высотное, без системы вентиляции. В развитие данной отрасли каждый год вкладываются огромные деньги. Тем не менее, вентиляция имеет ряд проблем, над решением которых сегодня работают в этой индустрии. Первая — увеличение эффективности работы систем вентиляции. Безусловно, современные приточно-вытяжные установки отличаются высоким КПД. Но требования постоянно возрастают. Неправильная температура, отклоняющиеся от нормы давление или влажность, превышение ПДК пыли или химических веществ — все это может привести к неисправной работе и нанесению вреда здоровью. Естественно, это недопустимо, ведь высокоточное оборудование, как известно, не является дешевым. Еще одной проблемой является и энергопотребление вентиляции. Поэтому стоит обращать внимание на системы, позволяющие существенно снизить энергопотребление кондиционирующих устройств. И хотя устройства местной вентиляции, например, промышленные приточно-вытяжные установки, с трудом поддаются оптимизации в этой сфере, предлагаются установки рекуперативной вентиляции и другие новейшие разработки в системах отопления и кондиционирования воздуха, которые существенно снижают энергозатраты.