Конструкции
Вертикальный транспорт
Кондиционирование воздуха
Пылеудаление
Отопление
Вентиляция
Автоматизация
Водопровод
Канализация и мусороудаление
Электрооборудование

---

Конструкции

Конструктивной основой высотных зданий служит стальной или железобетонный каркас. Переход от несущих кирпичных стен к стальному каркасу явился одним из крупнейших факторов в развитии строительства современных высотных зданий. Каркасная система сводит роль наружных стен лишь к оболочке, изолирующей внутреннее пространство здания от внешних температурных колебаний; все нагрузки здания передаются на каркас, представляющий собой систему балок и колонн, которые воспринимают вес здания и передают его на фундамент. Тяжелые кирпичные стены, затемнявшие свет, сокращавшие полезную площадь здания и увеличивавшие нагрузку на фундаменты, заменены в современных высотных зданиях легкими стройными колоннами. Каркасная система сокращает сроки, потребные на возведение здания, вносит элемент гибкости в планировку и в использование помещений и, наконец, открывает возможность постройки гигантских по высоте зданий.

Первые попытки применения каркаса относятся еще к 90-м годам прошлого столетия. С тех пор конструкция каркаса совершенствовалась, улучшалось качество металла, и в настоящее время каркасная система представляет собой проверенную на опыте, научно- и технически обоснованную конструкцию, применимую в любом монументальном сооружении.

Советские методы проектирования стальных конструкций базируются на трудах выдающихся русских инженеров: Белелюбского, Проскурякова, Шухова и др., а позднее — Патона, Галеркина, Стрелецкого, создавших уже к началу нашего века свою школу и рациональные конструктивные формы, оригинальные по своему замыслу.

Первые металлические перекрытия были применены еще в 1725 г. на Урале; таким образом, нашей стране принадлежит приоритет в этой области, так же как и в применении сварной конструкции каркаса. Сварная конструкция имеет ряд преимуществ перед существующей в мировой практике клепаной конструкцией с монтажными соединениями на заклепках, а именно: уменьшение веса конструкции, снижение трудоемкости изготовления элементов каркаса и снижение трудоемкости монтажа. Эффективность применения этого метода в отношении быстроты сборки каркаса можно проиллюстрировать примером здания на Смоленской площади, где каркас высотой в 115 м, общим весом 5 270 т был собран в очень короткий срок — за 110 дней. Технические достижения советских инженеров в проектировании, изготовлении и монтаже цельносварного каркаса оставляют позади зарубежные работы, основанные на использовании трудоемких заклепочных монтажных соединений.

К проектированию конструктивных элементов сооружаемых зданий были предъявлены самые высокие требования в отношении их прочности, долговечности, жесткости и экономичности. Выполнение этих требований было обеспечено выбором надлежащих материалов, правильным подбором сечений конструктивных элементов, применением схем конструкций, требующих минимальной затраты материалов и рабочей силы и вместе с тем вполне надежных в эксплуатации.

Применение каркасной системы конструктивно оправдано уже начиная с 12—14-этажных зданий. В качестве материала для каркаса применяется сталь или железобетон с гибкой и жесткой арматурой; для зданий выше 20 этажей нецелесообразно применение железобетонного каркаса с гибкой арматурой, так как размеры колонн становятся слишком громоздкими.

При конструировании каркаса высотных зданий учитывались как серьезный фактор горизонтальные ветровые нагрузки, в связи с чем определились два метода конструирования. Первый — это металлический каркас рамной конструкции, в которой система продольных и поперечных рам с жесткими узлами воспринимает все вертикальные и ветровые усилия. При втором методе конструирования ветровые связи создаются или металлом или применением железобетонных диафрагм; в этих условиях металлический каркас воспринимает только вертикальные нагрузки, все же ветровые усилия погашаются металлическими связями или железобетонными диафрагмами. Подобное решение в наиболее чистом и четком виде применено в конструкции высотного здания в Зарядье, где железобетонная коробка, расположенная внутри здания параллельно наружным стенам, прорезает сооружение на всю его высоту, принимая на себя ветровые усилия. В обоих методах конструирования достигается необходимая жесткость каркаса, оба приема имеют свои преимущества: в первом случае повышаются темпы строительства, во втором — достигается экономия в металле.

Каркас строящихся высотных зданий конструируется из сварных стоек двутавровых сечений. Исключение представляет собой строительство Московского государственного университета, где сечение стоек имеет крестообразную форму, создаваемую стальными листами толщиной до 50 мм. Этот прием, впервые применяемый в практике строительства высотных зданий, дает возможность стандартизации узлов рам продольного и поперечного направления.

Стальной каркас должен быть надежно защищен от воздействия огня, от коррозии и, кроме того, в условиях климата средней полосы от промерзания.

В целях защиты каркаса от огня предусматривается огнезащитная облицовка колонн, ригелей и балок. Толщина облицовок различна в различных условиях расположения металла. В каждом отдельном случае определяется предел огнестойкости, который и диктует толщину облицовки, различной для разных применяемых материалов.

Для облицовки применяются следующие материалы: бетон на щебне из естественных материалов, кирпича и керамзита; кирпич обыкновенный и дырчатый, пустотелая керамика и гипсовые плиты с заполнением внутреннего объема между стальной конструкцией и облицовкой. В тех случаях, когда внутренний объем остается незаполненным, на уровне междуэтажных перекрытий устраиваются диафрагмы для предотвращения возможности распространения огня по вертикали. В отдельных случаях (гостиница в Дорогомилове) ригели и балки заранее обетонируются на строительном дворе и затем устанавливаются на место.

Этот прием способствует жесткости конструкции, дает экономию металла и резко снижает трудоемкость работ на постройке.

Для предупреждения коррозии все элементы каркаса либо покрываются слоем битумного состава, либо окрашиваются цементным молоком.

Во избежание передачи звука из одного помещения в другое через стены и внутренние колонны, в местах примыкания к ним полов и перегородок предусматриваются прокладки из асбестоцементных плит или строительного картона.

Во всех строящихся зданиях применена оригинальная конструкция фундаментов в виде железобетонной коробки с системой пересекающихся продольных и поперечных стен с верхней и нижней плитами. Конструкция работает как единая жесткая система, равномерно распределяющая давление от веса всего здания на грунт. В габариты фундамента включается подвальный этаж.

Условия геологического строения грунтовых напластований в Москве, для которых характерно глубокое залегание грунтов, способных воспринять большую нагрузку, и высокий уровень грунтовых вод вызвали к жизни, кроме указанной конструкции, ряд смелых интересных методов возведения фундаментов. В здании гостиницы на Дорогомиловской набережной, где фундамент закладывается на 8 м ниже уровня грунтовых вод, на расстоянии всего лишь 70 м от Москвы-реки, было применено искусственное водопонижение при помощи двух кольцевых ярусов иглофильтров, позволившее при незначительных затратах производить работы в абсолютно сухом грунте.

Технически сложная проблема возникла при сооружении высотного здания у Красных ворот, где в непосредственной близости с высотным объемом здания сооружается на большой глубине в условиях плывуна станция метро. Строители применили метод замораживания, превратив плывуны в «грунтоледобетон», что дало возможность одновременно и углубляться в землю для сооружения метро и, опираясь на замороженный массив, воздвигать высотное здание.
Неблагоприятные геологические условия строительного участка гостиницы на Комсомольской площади привели к необходимости забивки под железобетонный коробчатый фундамент вибронабивных железобетонных свай, впервые применяемых в нашей практике.

Большая глубина заложения фундаментов при наличии высокого уровня грунтовых вод вызвала необходимость применения надежной гидроизоляции, осуществляемой гидроизолом (основа — асбестовый картон) и металлоизолом (основа — алюминиевая фольга); гидроизоляция стен прикрывается защитной стенкой из кирпича или бетонных камней, а гидроизоляция основания фундамента — двойным защитным слоем асфальта.

Советские конструкторы являются новаторами и в области широкого применения принципа сборности. Это выгодно отличает наши методы конструирования от зарубежных, в том числе американских, где принцип сборности не идет далее индустриальной заготовки второстепенных элементов здания.

Принцип сборности наглядно выявлен в конструкции перекрытий. Впервые в практике строительства высотных зданий применены железобетонные крупнопанельные плиты индустриальной заготовки, перекрывающие площадь целой комнаты и требующие на месте лишь замоноличивания. Размеры плит кратны модулю здания, их нижняя поверхность офактуривается штукатуркой вместе с карнизом и, таким образом, отделка потолка перекрываемого помещения сводится лишь к затирке. Этот передовой метод осуществления перекрытий ускоряет сборку, улучшает качество работы, дает экономию в рабочей силе и сокращение количества «мокрых» процессов на строительной площадке, не говоря уже о том, что сборные железобетонные плиты (при условии обеспечения прочной связи их с каркасом) создают жесткость конструкций, являясь диафрагмами в системе каркаса.

По верхней поверхности плит укладывается слой шлака или шлакобетона толщиной 8—12 см; в толще его предусмотрена возможность прокладки необходимых горизонтальных коммуникаций. Прослойка шлака перекрывается бетонным слоем, армированным металлической сеткой, а затем настилается паркет.

В случаях вынужденного устройства монолитных перекрытий применяется инвентарная, многократно оборачиваемая опалубка, арматура в виде сварных сеток заводского изготовления, механизированная подача бетона и т. д.

Выше уже указывалось, что одной из особенностей стен каркасного здания является то, что они не несут нагрузки от перекрытий, как это имеет место в обычных зданиях, а наоборот, сами являются нагрузкой на перекрытие и каркас. Отсюда вытекает необходимость применения для стен материалов облегченного типа. Такими материалами являются дырчатый кирпич или терракотовые пустотелые плиты. Наличие в них пустот, помимо сокращения веса, повышает термическое сопротивление стены.

Толщина наружных стен колеблется от 38 см при наличии воздушной прослойки до 51 см при нормальной кладке, в обоих случаях не принимается в расчет толщина облицовки. Для уменьшения конвекции в воздушной прослойке вертикальные воздушные пустоты перекрываются по высоте диафрагмами из асбошифера.

В строительстве высотных зданий допустимо применение наружной облицовки исключительно из прочных и устойчивых в условиях нашего климата материалов, не требующих ухода и ремонта. К таким материалам, кроме естественного камня, относится пустотелая керамика, широко примененная в строящихся зданиях. Основным тоном принятой для облицовки керамики является светлокремовый, для отдельных вставок и деталей применяется цветная керамика.

В строящихся зданиях имеют место два метода облицовки; один — облицовка по готовой кладке, второй, имеющий за собой все преимущества, — облицовка одновременно с кладкой. Крепление керамики осуществляется путем перевязки с кладкой стен и дополнительно пиронами из нержавеющей стали. Кроме того, облицовка на высоту каждого этажа опирается на консольные плиты междуэтажных перекрытий. Здание Московского государственного университета облицовывается готовыми блоками высотой на целый этаж, составленными из керамических камней, армированных с обратной стороны.

Кроме керамики, в деталях фасада, требующих богатой полихромии, применяется в отдельных случаях майолика.
Материалом для перегородок в высотных зданиях служат, главным образом, гипсовые или гипсошлаковые плиты, устанавливаемые в обычных условиях в один слой, а в случаях расположения между жилыми помещениями или номерами — в два слоя с воздушной прослойкой между ними. Плиты имеют по периметру полуцилиндрический паз, заполняемый при монтаже гипсовым раствором. Кроме указанных плит, применяется пустотелая керамика и дырчатый кирпич.

Принцип сборности полностью применен в конструировании лестниц. Они выполняются или из железобетона в виде целого марша, или из сборных металлических маршей и площадок (тетивные) с последующей обкладкой железобетонными, мозаичными или другими плитами. Доставленные с завода без облицовки лестницы используются в период процесса строительства для рабочего сообщения между этажами.

При выборе типа полов для того или иного помещения учитываются их свойства. Чистые полы по степени твердости можно разбить на три группы: 1) твердые, или жесткие полы, 2) полы из всех пород дерева и 3) так называемые упругие полы. К первой группе относятся цементные полы, полы из террацо, мозаики, керамических плиток, из мраморных плит. Полы этой группы применяются в местах, где они подвергаются сильному износу от интенсивного движения, или в помещениях, где к полам предъявляется требование водонепроницаемости, например, в ваннах, на террасах, плоских крышах и пр. Под эти полы укладывается гидроизоляция. Свойства второй группы — деревянные полы — общеизвестны. Третья группа представляет наибольший интерес по своему характеру и разнообразию. Это полы из искусственных материалов. Они обладают свойством упругости и меньше утомляют при постоянном пользовании ими, а кроме того, обладают способностью смягчать ударные звуки.

Первое место в этой группе занимает линолеум и по давности своего существования, и по широкому применению в строительстве. Он выпускается производством или в виде рулонов, или при большом количестве пробковой примеси в виде плиток. Пробковые полы — прессованная пробка — изготовляются в виде плиток или полотнищ; их не рекомендуется применять в помещениях, где приходится иметь дело с жирами или где предусматривается большое движение; во всех остальных случаях их применение создает исключительно комфортабельный бесшумный пол. Резиновые плитки очень выносливы и устойчивы против истирания, не боятся внешней сырости, но так же, как и пробковые полы, портятся от жиров; их не рекомендуется, кроме того, настилать над помещениями, в которых поддерживается высокая температура (например, над котельными) или из которых возможно проникновение сырости через перекрытие. Последнее относится и к пробковым полам и к линолеуму. Наконец, асфальтовые плитки имеют в своей основе асфальт, резину, асбест и минеральные красящие пигменты; это материал, обладающий всеми свойствами «упругих» полов и, кроме того, противостоящий действию большинства кислот, а благодаря присутствию в его составе асбеста и более огнестоек. В соответствии с изложенными требованиями и учетом специфики отдельных помещений и подбираются типы полов в высотных зданиях.

Кровли в высотных зданиях применяются исключительно плоского типа, что вызывается необходимостью организации внутреннего отвода ливневых вод, необходимостью устранения ветрового давления на кровлю и создания огнестойкой конструкции.

Конструкция плоской кровли с небольшими вариациями состоит в основном из следующих элементов: несущая конструкция, пароизоляция и утеплитель (для бесчердачной плоской крыши), основание под ковер, гидроизоляционный ковер или гидрофобный порошок и, наконец, защитный слой. Последний в свою очередь состоит из дополнительного гидроизоляционного слоя (гравий, вкатанный в битумную мастику и т. п.), слоя гравия с крупностью зерен 5—8 мм и настила из плит (естественный и искусственный камень, керамика, цветной асфальтобетон и др.
    
В целях обеспечения стока воды в направлении воронок внутреннего водостока кровле придается уклон в 1,5—2%. В местах примыкания кровли к воронкам, трубам, стенам, парапетам и в местах температурных швов закладываются листы рольного свинца или листовой меди.

Почти во всех случаях под крышами предусмотрены технические чердаки, позволяющие контролировать исправность кровли.

Для того чтобы конкретно представить себе, с какими гигантскими объемами работ связано строительство высотных зданий, достаточно привести некоторые цифровые данные по строительству Московского государственного университета: земляные работы в 900 000 м³, бетонные и железобетонные фундаменты — 150 000 м³ металлических конструкций — 50 000 т, кладки из кирпича и керамических блоков — 325 000 м³, железобетонные перекрытия — 90 000 м³, внутренний трубопровод 700 км и т. д.

Объем перечисленных работ, громадная высота зданий при сравнительно малой площади застройки, конструктивные особенности высотных зданий и многообразие технических элементов убедительно говорят о том, что организация работ в данном случае должна быть иная, чем при сооружении обычных зданий.

Основными условиями для нормального процесса производства подобного рода работ являются: 1) наличие совмещенного графика работ, устанавливающего сроки, последовательность и взаимную увязку работ, и графика с точным расписанием очередности доставки материалов на строительную площадку; 2) широкое совмещение разнородных работ, одновременно проводимых в разных уровнях; 3) взаимная увязка строительных процессов; 4) организация в процессе производства четкой бесперебойной работы вертикального и горизонтального транспорта.

К перечисленным условиям следует добавить необходимость применения самой передовой техники, максимальной механизации работ и стандартизации элементов, а также поточности производства и предельного применения принципа сборности.

Несоблюдение в полной мере всех этих требований может привести к дезорганизации хода строительства, к простоям рабочих и механизмов, к увеличению сроков возведения здания и, как следствие всего этого, к удорожанию строительства.

Быстрота, с которой растут высотные здания в Москве, наглядно свидетельствует о строгом выполнении советскими строителями всех необходимых условий и вместе с тем о высоком уровне подготовки технического персонала, успешно справляющегося с поставленной перед ними сложной и ответственной задачей.

До начала производства работ на строительной площадке тщательно разрабатывались планы подготовительных работ по созданию материально-технической базы строительства и планы мероприятий по подготовке строительной площадки (снос существующих строений, перенос подземного хозяйства, осушение территории строительства и т. д.). Строительные площадки были обеспечены водой, электроэнергией и там, где оказалось необходимым, подъездными железнодорожными путями. Земляные работы и монтаж металлических конструкций были полностью механизированы, а ряд других работ механизирован примерно на 95%.

В процессе производства применялись самые передовые методы организации работ. Земляные работы велись при помощи экскаваторов и канавокопателей. Заготовленные на заводе бетон и раствор доставлялись автосамосвалами в бункеры на строительной площадке и далее подавались к месту работ в бадьях с открывающимся днищем. Опалубка применялась сборного оборачиваемого типа, а иногда с каркасом в виде металлических раздвижных кружал, допускающих их применение в пролетах, различных по размеру. Кирпич подавался к месту работы в контейнерах и транспортировался по горизонтали автопогрузчиками с вилочным захватом и т. д.

Как уже указывалось, на всех высотных зданиях широко применяется принцип сборности при максимальной индустриальности. Изготовление конструкций, строительных деталей, полуфабрикатов для строительства и предварительная сборка отдельных элементов выполнялись на соответствующих заводах и предприятиях строительной индустрии или на строительном дворе. На строительной площадке производилась лишь их сборка.

Одним из ярких примеров индустриализации строительства может служить применение в здании гостиницы на Дорогомиловской набережной, для гигантской по размеру нижней фундаментной плиты, сварных арматурных блоков с площадью, доходящей до 32 м². Применение готовых блоков и механизированные методы работ позволили вести монтаж арматуры без участия арматурщиков. В результате на 1 тонну уложенной арматуры потребовалось всего 1,27 человеко-дней монтажников и 0,5 человеко-дней сварщиков.

Можно было бы привести длинный перечень примеров смелой инициативы советских инженеров в области индустриализации строительства, но это не входит в задачи данного обзора. Обобщение опыта строительства высотных зданий требует специального труда.

Монтаж всего трубопровода и лифтовых шахт происходил с небольшим отставанием во времени от сборки стального каркаса. Одновременно же монтировались оборудование лифтовых шахт с расчетом временного использования их для подъема материалов, внутреннее санитарно-техническое оборудование, а также постоянные насосные установки, обеспечивающие создание необходимого для здания напора воды. Таким образом, по мере роста здания продвигались вверх и все виды инженерного оборудования, временно используемые для нужд строительства.

Одним из ответственных оперативных звеньев на строительстве высотных зданий является диспетчерский аппарат для руководства и контроля за производством. Его основной задачей была координация работы всех звеньев строительства, производственной базы и графика снабжения и, кроме того, руководство в создании условий бесперебойной поточности.

На строительстве высотных зданий применяются самоподъемные башенные краны новейшей конструкции (УБК-3-49, УБК-5-50 и УБК-15-49), грузоподъемностью 3,5 и 15 т, объединяющие в себе весь комплекс механизации монтажа. Основная особенность такого крана — способность не только поднимать и переносить груз по горизонтали, но и поднимать самого себя с этажа на этаж при помощи передвижной обоймы, прикрепляемой к прогонам междуэтажного перекрытия.

После того как кран заканчивает монтаж очередного яруса каркаса, обойма поднимается на высоту двух этажей и, так же как и сам кран, закрепляется на ригелях верхнего этажа посредством откидных или выдвижных аутригеров. Для подъема крана служит полиспаст, запасованный между низом ствола крана и подъемной обоймой. Он приводится в действие электрической лебедкой, установленной на нижних опорных балках ствола крана. Руководство операциями по монтажу каркаса осуществляется при помощи двусторонней громкоговорящей телефонной установки с репродукторами в будке машиниста и на стреле крана.

Кран сконструирован советскими инженерами П.П. Велиховым, Л.Н. Щипакиным, И.Б. Гитман и А.Д. Соколовой, удостоенными за эту работу Сталинской премии. В настоящее время Нязепетровским заводом имени Калинина выпускаются предназначенные для строительства высотных зданий краны грузоподъемностью до 25 т.

Строительная документация в виде многих сотен чертежей разрабатывалась архитекторами в теснейшем контакте с инженерами различных специальностей и строителями и является таким образом результатом коллективного труда. Это содружество продолжалось на всех стадиях возведения здания. Все участники работы были объединены общими интересами и общим желанием создать сооружения, которые могли бы украсить нашу столицу и быть достойным отражением нашей великой эпохи. В этом сила участников строительства высотных зданий и в этом гарантия их успеха.

---

Вертикальный транспорт

Разрешение проблемы вертикального транспорта одна из коренных задач в сложном комплексе высотного здания. От степени рациональности разрешения ее в значительной мере зависит рентабельность здания и возможность правильной его эксплуатации. Вертикальный транспорт — это основной жизненный стержень высотных зданий, вокруг которого создается вся функциональная структура сооружения.

Основным средством вертикального передвижения в высотных зданиях является подъемник.

Первый прообраз современного подъемника появился в 60-х годах прошлого века в виде примитивного сооружения, функционировавшего при помощи блоков и ручной лебедки. Пройдя длинный путь усовершенствований в результате длительной научно-исследовательской и экспериментальной работы, подъемник сегодняшнего дня по праву может считаться блестящим произведением инженерного искусства, обеспечивающим быстрый, комфортабельный и совершенно безопасный способ передвижения.

По своему назначению современные подъемники подразделяются на пассажирские (общего пользования и индивидуального) и служебно-хозяйственные, предназначенные для перевозки обслуживающего персонала и инвентаря здания и грузовые подъемники малой скорости, обслуживающие исключительно перевозку грузов.

Правильная группировка подъемников и рациональное расположение их в плане здания — одна из первостепенных задач в разрешении проблемы вертикального транспорта. Пассажирские подъемники должны быть легко доступны при входе в здание и планировкой своего расположения обеспечивать быструю ориентацию пассажиров, без каких-либо пересечений пассажиропотоков. Основная группа пассажирских и служебно-хозяйственных подъемников располагается в центральной части здания, с учетом необходимости удобной связи их с наиболее ответственными элементами здания. При служебно-хозяйственных подъемниках предусматриваются самостоятельные вестибюли, входы и выходы в которые организуются совершенно изолированно от общих вестибюлей.

В зданиях большой высотности загрузка в работе подъемников постепенно снижается по мере их подъема, т. к. уменьшается количество обслуживаемых пассажиров, а поэтому нет надобности доводить полный комплект подъемников до высшей точки здания. Это привело к созданию зональной системы в организации вертикального транспорта. 

Зональная система вертикального обслуживания предполагает подразделение здания по высоте на ряд зон с соответствующей разбивкой всего лифтового блока на отдельные группы. Каждая из групп обслуживает свой вертикальный участок, т. е. первая группа обслуживает этажи первой зоны, вторая группа проходит без остановки район действия первой группы, начиная обслуживание с первого этажа своей зоны и до конца ее, возвращаясь затем в том же порядке к своему исходному месту, и т. д. Таким образом, до самой верхней зоны поднимается лишь самое необходимое количество подъемников.

При системе зональности все подъемники каждой группы имеют обязательную остановку в зоне смежной группы для сохранения связи между зонами, на случай пересадки пассажиров из подъемников одной зоны в подъемники другой. Кроме того, выделяются один или два подъемника для ночного обслуживания, с остановками на всех этажах здания.

Служебные подъемники отличаются от пассажирских несколько большим размером и более простой отделкой кабины. В зданиях с ограниченным количеством подъемников функции служебно-хозяйственных подъемников выполняет иногда один из пассажирских, при этом для предохранения отделки кабины от порчи на специальных крючках подвешивается защитный брезентовый чехол.

Исчисление количества пассажирских подъемников, необходимого для того или иного высотного здания, ведется из расчета на наиболее тяжелый режим их работы, т. е. из потребности в лифтах при максимальном наплыве пассажиров за интервал времени в 5 минут (300 секунд). Формула для исчисления такова:

K = (A x T) / (300 x E x t)

где K — потребное количество подъемников;
A — количество пассажиров, подлежащих перевозке за 300 секунд;
T — общее время кругового рейса кабины, выраженное в секундах;
E — максимальная вместимость кабины (без лифтера); t — коэффициент заполнения кабины: при утреннем стечении людей t = 0,8; при вечернем — t — 1,0.

Максимально возможное количество пассажиров в течение 5 минут (в административных зданиях) принимается в пределах 15—20% от общего числа работающих в здании лиц, которое исчисляется, исходя из нормы 7—10 м² ( в зависимости от характера здания) рабочей площади на каждого человека.

При определении величины максимального утреннего или вечернего скопления людей вносится соответствующее уменьшение за счет следующих категорий лиц, работающих в здании:

1) лица, пользующиеся лестницами в пределах 2—3 нижних этажей здания;
2) отсутствующие к моменту начала работ (по болезни, в командировках или отпуске); эта цифра выражается ориентировочно в 5— 8% от общего количества;
3) младший обслуживающий персонал, прибывающий в здание ранее других.

В зданиях гостиниц и жилых домов нет такого единовременного скопления людей, поэтому расчет количества пассажирских подъемников производят, исходя из необходимости соблюдения предельного интервала между рейсами подъемников. Работа последних считается вполне удовлетворительной при интервале 25—30 сек. в часы наибольшего стечения людей.

В условиях автоматизированного управления подъемниками работа последних представляется в следующем виде.

При посадке на конечных этажах пассажиры называют лифтеру номера нужных им этажей, которые им регистрируются путем нажатия соответствующих этажных кнопок на щитке управления подъемника. По получении сигнала от диспетчера об отправлении подъемника лифтер рычагом или кнопкой включает механизм закрытия двери. Все последующие операции — пуск лифта, ускорение, замедление, остановки на соответствующих этажах и открытие дверей — совершаются автоматически,— участие лифтера сводится лишь к закрыванию дверей.

Пассажир, желающий воспользоваться подъемником с промежуточного этажа, нажимает кнопку соответствующего направления движения, этим самым его сигнал передается ближайшему идущему в данном направлении подъемнику. Остановка этого подъемника и последующее открытие дверей совершаются автоматически, без участия лифтера. В случае переполнения данного подъемника сигнал автоматически переключается на следующий по порядку движения подъемник, а перегруженный проходит без остановки. Короткий сигнальный звонок одновременно со световым сигналом извещает пассажира о приближении подъемника к промежуточному этажу, давая ему время подойти к двери подъемника.

На площадках промежуточных этажей, над каждой шахтной дверью, устанавливаются световые сигналы, указывающие пассажиру на приближение кабины и на направление ее движения. Световые сигналы работают одновременно со звуковым сигналом ударного типа, привлекающим внимание пассажира. Кроме этих сигналов, на площадках предусматривается вызывной аппарат с двумя кнопками — «вверх» и «вниз», а на конечных этажах имеется по одной кнопке — на нижнем этаже кнопка «вверх», на верхнем — кнопка «вниз». Световая и звуковая сигнализации приходят в действие за 3—5 секунд до полной остановки подъемника на данном этаже.

Внутри кабины устанавливается панель управления с аппаратурой, обеспечивающей выполнение следующих операций:

1) регистрацию приказов при посадке пассажиров;
2) отмену ошибочно зарегистрированных приказов;
3) управление закрыванием дверей кабины и шахты;
4) отмену заданного направления движения кабины;
5) движение без остановок на этажах вызова (в случае переполнения кабины);
6) аварийную остановку кабины в любой точке;
7) управление движением кабины на малой скорости (0,1 м/сек) при закрытых и открытых дверях (в случаях ревизии тросов, направляющих и пр.).

Подъемники располагаются группами по три, максимум по четыре с каждой стороны площадки. Каждая такая группа подъемников объединяется общим диспетчерским управлением. В обязанности диспетчера входит обеспечение нормальной работы подъемников, включая регулирование интервалов времени между отправлениями кабин с нижнего этажа. В его распоряжении находится диспетчерская панель, которая обеспечивает:

1) включение в работу и выключение кабин;
2) регулирование интервалов между отправками кабин с крайних этажей;
3) переключение системы диспетчерского управления на три метода управления (основное направление пассажирских потоков вверх, двусторонние пассажирские потоки и основное направление пассажирских потоков вниз); 
4) телефонную связь диспетчера с лифтерами в кабинах;
5) прием световых сигналов о местоположении кабин и об имеющихся вызовах;
6) подачу звукового сигнала в кабину;
7) перевод подъемников на ночную работу.

Скорость движения принятых к установке пассажирских подъемников — от 1,5 до 3,5 м/сек. Подъемники безредукторного типа (с тихоходным двигателем постоянного тока, управляемым от индивидуального мотор-генератора) бесшумны и обеспечены всеми видами предохранительных устройств, гарантирующих полную безопасность пользования ими.

Подъемники с необходимыми при них площадками (поэтажные вестибюли) отнимают довольно значительную часть полезной площади здания, понижая тем самым степень его рентабельности; при этом чем выше здание, тем невыгоднее становится соотношение площади, занимаемой вертикальным транспортом, и полезной площади здания. Некоторым выходом из этого положения являются подъемники, сконструированные на базе более интенсивного использования шахт.

Один из них — двухъярусный подъемник — представляет собой двухэтажную кабину, верхний этаж которой обслуживает только нечетные этажи, нижний — только четные. В своем исходном положении нижняя кабина находится на уровне первого подвального этажа, верхняя — на уровне первого наземного. Хотя этот тип подъемников дает почти двойное сокращение количества шахт, а соответственно и площади, потребной для подъемников, он тем не менее имеет и свои недостатки: во-первых, необходимость спускаться в подвальный этаж для посадки в нижнюю кабину, во-вторых, тесная зависимость работы одной кабины от другой, вследствие чего происходит неравномерная их загрузка, а следовательно, и понижение коэффициента полезного использования.

Второй тип подъемника повторяет идею двойного использования шахты, но с той разницей, что вместо двухэтажной кабины в шахте располагаются непосредственно одна над другой две самостоятельные кабины. В исходном положении они занимают ту же позицию, как и в предыдущем случае, но при этом нижняя кабина обслуживает нижнюю половину здания, а верхняя — остальную часть, проходя без остановок высоту подъема первой.

Установка их рассчитана таким образом, что обе они почти одновременно достигают своего верхнего предельного этажа и одновременно же начинают спуск. Расстояние между кабинами при спуске регулируется блочной системой, аналогичной применяемой в поездах метро. Кроме того, в конструкции системы существуют агрегаты, исключающие возможность их встречного движения. Положение кабин в каждый отдельный момент фиксируется на контрольной доске той или другой кабины; таким образом, лифтеру в каждый данный момент известно местонахождение второй кабины. Преимущество этого типа перед первым — большая оперативность каждой из кабин.

В строящихся высотных зданиях применяются скоростные подъемники грузоподъемностью 750, 1 000, 1 250 и 1 500 кг. Для обслуживания блока питания и различного рода складов применены стандартные грузовые лифты малой скорости (до 1 м/сек) с диапазоном действия в 2—3 этажа и, кроме того, небольшие подъемники грузоподъемностью в 100 кг для связи поэтажных буфетных в гостиницах.

Лестницы в высотных зданиях не играют сколько-нибудь значительной роли в разрешении проблемы вертикального транспорта. В лучшем случае они служат для связи между смежными этажами или используются в часы наибольшего стечения людей в пределах первых 2—3 этажей. Основное же их назначение — обслуживание аварийной эвакуации здания. И таким образом, в высотных зданиях средством вертикального сообщения являются подъемники.

---

Кондиционирование воздуха

Создание искусственного климата внутри помещений путем придания находящемуся в них воздуху желаемых параметров (кондиций) называется кондиционированием воздуха. Кондиции устанавливаются на температуру и влажность воздуха; кроме этого обычно регламентируется также чистота и подвижность его. Иногда кондиции распространяются на запахи и даже на микрофлору.

В высотных зданиях общественного назначения устройство систем кондиционирования воздуха предусматривается в первую очередь для помещений, в которых возможно скопление большого числа людей, например, для аудиторий, залов собраний, ресторанов, банкетных залов, кафе, биллиардных и т. п. Кондиционирование воздуха может потребоваться для подсобных производственных помещений, например, для кухни, прачечной, где имеет место выделение больших количеств тепла, специфических запахов или паров.

Все перечисленные помещения в той или иной мере требуют вентиляции, т. е. удаления испорченного воздуха и замены его свежим наружным воздухом. Системы кондиционирования воздуха одновременно с приготовлением воздуха необходимой температуры и влажности осуществляют также и функции вентиляционных систем. В зависимости от потребности в свежем воздухе кондиционные установки подают от 10 до 100% наружного воздуха и соответственно от 90% до 0 воздуха обращается в этих системах повторно, т. е. рециркулирует. Увеличение объема наружного воздуха связано с увеличением расходов на его нагрев зимой и на охлаждение летом, что удорожает стоимость эксплуатации установок, улучшая, однако, санитарное состояние воздуха в помещении.

В столовых, ресторанах, кафе и биллиардных, как правило, весь воздух, подаваемый в помещения, забирается снаружи через воздухозаборные сооружения, располагаемые преимущественно в зоне зеленых насаждений, и по подземным каналам поступает в кондиционеры, размещаемые обычно в подвальном или цокольном этажах здания.

Система кондиционирования воздуха, устанавливаемая в высотных зданиях, впервые в практике гражданских и жилых зданий применяется в широких масштабах.

Схема приготовления воздуха для этих помещений в общих чертах такова. Поступающий в кондиционер наружный воздух фильтруется на сетчатых масляных фильтрах, затем проходит калориферную батарею, в которой зимой и в переходные периоды времени года нагревается, и направляется в так называемую камеру орошения, где он проходит сквозь несколько рядов (от 2 до 4) водяных завес, образуемых каплями разбрызгиваемой воды.

В зависимости от состояния наружного воздуха и от температуры разбрызгиваемой во¬ды воздух, проходя камеру орошения, либо охлаждается и осушается (обычно летом), либо увлажняется (зимой). Далее воздух попадает в сепаратор, где он освобождается от взвешенной капели.

Пройдя описанную выше часть кондиционера, воздух приобретает постоянную температуру 13—16°. Эти кондиции поддерживаются внутри аппарата постоянными зимой и летом. Затем, в зависимости от времени года, воздух более или менее сильно нагревается в калориферах второго подогрева и выпускается в помещение при температуре, которая после смешения подаваемого воздуха с воздухом, находящимся внутри помещения, обеспечивает заданный температурный режим.

Смешение подаваемого воздуха с воздухом помещения может происходить либо непосредственно в помещении, либо в специальных аппаратах — эжекционных смесителях. При помощи эжекционных смесителей можно подводить к помещениям воздух при более низкой температуре, не опасаясь создать в них неприятные токи холодного воздуха, так как эжекционные смесители смягчают разность температур между воздухом помещения и вводимым туда из кондиционера, делая таким образом всю установку более компактной и более экономичной.

Пройдя обслуживаемое помещение, воздух удаляется из него частично прямо через решетки системы вытяжных каналов, подводимых к каждому из обслуживаемых помещений, а частично — через соседние некондиционируемые помещения. Последнее делается с целью создания избыточного давления в кондиционируемых помещениях по отношению к прочим частям здания с тем, чтобы токи некондиционированного воздуха не проникали в помещения, обслуживаемые кондиционерами.

Помимо описанной выше системы с центральным приготовлением кондиционного воздуха, существуют системы, в которых все операции по приготовлению воздуха осуществляются в местных установках, размещаемых непосредственно в обслуживаемых помещениях. В этом случае кондиционеры оформляются в виде шкафчиков, устанавливаемых в подоконных нишах или у стен помещения.

Применение местных кондиционеров ограничивается помещениями мелких размеров — кабинетами, лабораториями, гостиничными номерами и отдельными жилыми комнатами. В СССР эти установки не получили распространения и вместо них применяются смешанные установки, в которых основные операции по приготовлению воздуха производятся в центральной установке, а окончательная доводка воздуха по требованию отдельных помещений — в простейших местных устройствах.

Следует заметить, что архитектурное, конструктивное и планировочное решение помещений отражается на мощности и эффективности кондиционеров. Так, например, большую роль в деле обеспечения постоянных требуемых условий играет ориентация помещений относительно стран света, а также степень остекленности наружных ограждений.

Для мало- и средненаселенных помещений общественных зданий тепло от солнечной радиации является основной расчетной нагрузкой кондиционеров на летнее время, когда эксплуатация их связана с расходом искусственного холода и в связи с этим особенно дорога. Поэтому окна кондиционируемых помещений следует ориентировать на север, восток, северо-восток и юго-восток, так как для этих стран света нагрузки от радиации вообще не велики (север, северо-запад и северо-восток) или приходятся на утренние часы, когда общественные здания обычно не эксплуатируются и температура наружного воздуха значительно ниже расчетных величин.

Неблагоприятным следует считать расположение окон кондиционируемых помещений на юг, юго-запад и на запад. Западные фасады особенно неблагоприятны для помещений, заполнение которых приходится на вечерние часы, например, для залов, кафе, ресторанов и т. п. 

Устройство окон в глубине стен, устройство выступов и карнизов по наружным периметрам оконных проемов желательно с точки зрения защиты помещений от солнечной радиации.

Термическое сопротивление наружных и внутренних ограждений у кондиционируемых помещений должно быть, как правило, выше чем у помещений, в которых кондиционирование воздуха не устраивается. Особенно следует обратить внимание на внутренние ограждения — перегородки и междуэтажные перекрытия, термическое сопротивление которых в типовых решениях бывает недостаточным.

Окна кондиционируемых помещений должны иметь повышенную плотность и минимальное количество открывающихся створок, предназначенных для проветривания помещений в случае аварии с кондиционерами.

Двери, сообщающие кондиционируемые помещения с другими помещениями или с наружным воздухом, должны быть повышенно плотными. В тех случаях, когда двери особенно часто открываются, например, двери ресторанов, кафе и др. — они должны быть оборудованы тамбурами и пружинными механизмами для закрывания.

Особое внимание должно быть уделено герметизации шахт, лифтов и дверей в лестничные клетки многоэтажных зданий, являющихся чрезвычайно мощными вытяжными трубами, способными нарушить всякие искусственные режимы в помещениях или создать громадные трудности для их поддержания. Поэтому лестничные клетки черев каждые 5—8 этажей следует разобщать между собой тамбурами, препятствующими нормальному перетеканию воздуха из нижних этажей в верхние.

Довольно сложную проблему в высотных зданиях представляет собой защита помещений от шума, создаваемого мощными агрегатами кондиционеров. Поэтому к установке следует допускать только тщательно изготовленное и хорошо сбалансированное оборудование. Вентиляторы и насосы вместе с приводными электромоторами к ним следует устанавливать на специальных основаниях, поглощающих вибрации при помощи пружинных, рессорных, резиновых или пробочных амортизаторов. Нельзя допускать жестких соединений вентиляторов и насосов с присоединяемыми сетями.

Особенно трудно заглушить шум, передаваемый вместе с воздухом по воздуховодам. Для борьбы с этим шумом проектируется покрытие внутренних поверхностей воздуховодов звукопоглощающими материалами, например, звукопоглощающей штукатуркой, а также устройство специальных звукопоглотителей, так называемых звукофильтров.
Все основные агрегаты кондиционных установок следует располагать в нижних, желательно — в подвальных этажах здания.

Воздуховоды кондиционеров должны быть плотными, прочными и не должны пропускать влагу, которая может проникнуть туда при неисправностях сепараторов. Кроме того, стенки их должны иметь хорошую тепловую изоляцию. Поэтому каналы должны быть сделаны из кирпича, железобетона или из металла. В местах, недоступных для ремонта, находит применение нержавеющая сталь.

В отношении противопожарных мероприятий на установки по кондиционированию воздуха распространяются те же правила, что и на обычные вентиляционные сооружения.

В летнее время, как уже было сказано, кондиционеры охлаждают приготавливаемый воздух. Получение холода осуществляется различными способами. К числу искусственных источников холода относятся компрессорные холодильные станции, работающие на аммиаке и на фреоне, абсорбционные установки, работающие на аммиаке, и пароэжекционные агрегаты.

Естественным источником холода является артезианская вода, которая как наиболее экономичное и простое средство применена в большинстве высотных зданий Москвы, где на глубине 100—120 м она имеет постоянную температуру 7—9°, вполне достаточную для нужд требуемого охлаждения воздуха.

В целях обеспечения четкого и надежного управления установками кондиционирования воздуха применяются приборы и механизмы автоматического управления дистанционного контроля.

---

Пылеудаление

Учитывая гигантские объемы высотных зданий, а соответственно и площади помещений в них, вопрос содержания здания в чистоте является вполне самостоятельной проблемой, требующей иных средств разрешения, чем в зданиях обычных размеров. Эта проблема сводится в основном к эффективной организации пылеудаления и разрешается применением вакуумных методов.

По принципу устройства вакуумные установки делятся на: 1) ручные насосы, 2) передвижные установки и 3) центральные пылесосные системы.

Ручные пылесосы применяются исключительно в жилых домах или в зданиях с небольшими помещениями, находящимися в ведении отдельных лиц. Передвижные установки применяются сравнительно редко, главным образом для учреждений и предприятий малой площади. Наконец, центральные пылесосные системы устанавливаются для обслуживания крупных зданий, имеющих единую административно-хозяйственную организацию, например, в крупных гостиницах, административных зданиях, промышленных предприятиях и т. д. В сооружаемых высотных зданиях применяются первая и третья системы.

Центральные пылесосные установки имеют целый ряд преимуществ перед ручными, а также перед передвижными пылесосами, представляющими собой довольно громоздкий аппарат, перевозимый на специальной тележке.

Центральные установки исключают возможность соприкосновения собранной пыли с воздухом помещения, в то время как в двух других системах это неизбежно при освобождении сборного резервуара от пыли. В качестве очистных сооружений применяются герметические матерчатые фильтры и герметические мокрые фильтры. Они отличаются наибольшей эффективностью, так как дают громадную экономию во времени, затрачиваемом на процесс чистки помещений, особенно при наличии в помещении большого количества мягкой мебели и ковров.

Составными элементами этой системы являются:

1) уборочные инструменты: а) набор пылесосных щеток, б) присоединительные шланги, служащие соединительным звеном между пылесосными щетками и основной системой;
2) разветвленная сеть трубопровода, состоящего из труб, присоединительных штуцеров, фасонных частей и чисток;
3) очистные сооружения, предназначенные для очистки отсасываемого воздуха от пыли;
4) вакуумнасосные станции, являющиеся всасывающим агрегатом, создающим в сети трубопроводов разрежение, необходимое для всасывания в сеть воздуха вместе с пылью и мелким сором.

Процесс пылеудаления сводится к следующему. После пуска вакуумнасоса вся сеть трубопроводов с присоединенными к приемным клапанам гибкими шлангами и пылесосными насадками (щетками) находится под разрежением, вследствие чего происходит всасывание вместе с воздухом пыли и сора. Под действием всасывающей силы пыль из помещений попадает через трубопровод в пылеочиститель; здесь воздух, насыщенный пылью, проходит через фильтры и в очищенном виде выбрасывается из здания, пыль же автоматически сбрасывается в контейнер. По наполнении контейнер переносится в специальную камеру, где пыль из него попадает в бункер, соединенный с канализационной трубой. Из бункера пыль, смешанная с водой поступает в канализационную сеть.

С момента переноса контейнера в камеру весь процесс происходит автоматически в условиях полной герметизации; таким образом, с момента поступления пыли в уборочный прибор соприкосновение ее с воздухом помещений совершенно исключено.

Пылесосные станции устанавливаются в подвальных или цокольных этажах строящихся высотных зданий. Это исключает необходимость принятия мер против вибраций, сопровождающих работу быстровращающегося агрегата. Здесь же располагается магистральная горизонтальная сеть трубопровода, от которой вертикальными стояками охватывается все здание. Стояки устанавливаются в зависимости от условий планировки на расстоянии от 8 (здание гостиницы в Дорогомилове) до 15 м (здание МГУ) друг от друга.

Работа центральных пылесосных систем требует соблюдения определенного режима, который регулируется четким графиком. Норма работы по очистке на одного человека в течение часа принимается в среднем 100 м².

В гостиницах, помимо центральной пылесосной установки, необходимо иметь несколько ручных пылесосов. В случае выезда проживающего из номера, после того как общая уборка в гостинице закончилась, требуется немедленная чистка комнаты. В этом случае рационально использовать ручной пылесос, не пуская в действие всего аппарата центральной системы.

---

Отопление

К системе отопления в условиях высотных зданий предъявляются следующие требования:

1) система должна быть гидравлически устойчивой и не подверженной разрегулировке за счет изменения величины тепловых напоров под влиянием изменений метеорологических условий;
2) система должна допускать точную регулировку температуры в помещениях как централизованную, так и местную;
3) система должна быть несложной в монтаже и иметь максимальную типизацию всех элементов, обеспечивающую индустриализацию процесса монтажа и надежность в эксплуатации.

Всем этим требованиям наиболее полно отвечает вертикально-однотрубная система с насосной циркуляцией и попутным движением воды в трубах.

В отопительной системе высотных зданий создается статическое давление, превышающее прочность нагревательных приборов, вследствие чего приходится разбивать здание по высоте на самостоятельные отрезки, не превышающие здания обычной высоты. Эти отрезки принято именовать зонами. В каждом отдельном случае количество зон определяется из условий архитектурной композиции здания, а высота зоны колеблется в пределах от 7 до 13 этажей. Над каждой зоной предусматривается так называемый технический этаж. В этом этаже размещаются все необходимые машинные помещения и агрегаты данной зоны, здесь происходит объединение зональных вентиляционных каналов, кольцевание трубопровода, здесь же происходит перевод вертикального трубопровода из одной шахты в другую, если это вызывается необходимостью.

Свободная от технических установок площадь этажа используется для служебных и подсобных помещений. В отдельных случаях оказалось целесообразным отказаться от устройства специального технического этажа, заменив его увеличением высоты типового этажа на 1,05 м с прокладкой горячей и обратной магистралей под его потолком. Этим самым была достигнута экономия в кубатуре здания.

Система отопления первой зоны, как правило, значительно превышающей по площади остальные зоны, разбивается на отдельные самостоятельные ветви, каждая из которых снабжена автоматической запорно-регулирующей арматурой. Эта схема дает возможность регулировать теплоотдачу системы в зависимости от направления и силы ветра и от воздействия инсоляции. Та же система с более ограниченным количеством самостоятельных ветвей предусматривается и для всех зон. Все системы полностью обособляются одна от другой.

Для всех отопительных систем устанавливаются скоростные бойлеры секционного типа, в связи с чем предусматривается насосная циркуляция, так как гравитационные напоры не могли бы обеспечить получение надлежащих скоростей вторичной воды в бойлерах. Последние размещаются в подвальных этажах.

Для каждой системы отопления, обслуживаемой отдельной группой бойлеров, устанавливается по два комплекта циркуляционных насосов с электромоторами, один из которых является резервным.

Разводящие и обратные магистрали прокладываются в технических этажах и в подвале. Магистрали, главные стояки бойлера и прочее оборудование изолируются и окрашиваются в разные цвета, соответственно своему назначению. Главные стояки размещаются в специальных монтажных шахтах, где сосредоточивается весь вертикальный трубопровод данной секции.

Для включения отдельных стояков перед присоединением их к магистралям сверху и снизу устанавливаются вентили. Для опорожнения их по подвальному и техническому этажам над первой зоной, рядом с обратной магистралью, прокладывается специальная дренирующая сеть, которая присоединяется к стоякам над нижним выключающим вентилем.

Трубопроводы монтируются из стальных труб, выдерживающих рабочее давление до 25 ат; соединение магистральных труб производится на сварке, а стояков при мелких диаметрах — на конической резьбе.

Расширительные сосуды располагаются в технических этажах соответствующей зоны над верхними точками системы. Присоединение расширительных сосудов, как обычно, производится к обратной магистрали перед циркуляционными насосами. Уровень жидкости в расширительных сосудах контролируется и отражается на контрольных постах посредством электросигнализации.

Регулирование системы отопления осуществляется кранами двойной регулировки, устанавливаемыми у нагревательных приборов; кроме того, на каждой отдельной ветви предусматривается установка автоматической регулировочной аппаратуры. Центральное управление системой отопления и вентиляции осуществляется от главного контрольного пункта, располагаемого в цокольном или подвальном этажах.

Принцип работы автоматического устройства следующий.

В одном из помещений с нормальной тепловой характеристикой, обслуживаемых данной частью системы отопления, устанавливается биметаллический терморегулятор. Последний соединяется с биметаллическим золотником, замыкающим выход воды из водопровода, сообщающегося с камерой мембранного клапана, который выключает данное ответвление.

При повышении температуры в комнате терморегулятор воздействует на золотник, который закрывает выход воды, поступающей через упомянутый водопровод в дренаж. При этом повышается давление на мембрану клапана, клапан закрывается и прекращает доступ теплоносителя в нагревательные приборы данного ответвления.

При понижении температуры в помещении золотник открывает клапан для выпуска воды, давление на мембрану падает и клапан под действием пружины вновь открывается.

Точность автоматической регулировки ±1°.

Терморегуляторы всех ответвлений внутри каждой системы отопления через реле последовательно соединяются между собой и в выключенном состоянии замыкают цепь, воздействующую на клапан, выключающий бойлеры данной системы. При включении любой ветви цепь размыкается и бойлеры включаются в работу. Одновременно с выключением бойлеров через магнитный пускатель от той же сети выключаются моторы циркуляционных насосов.

Схема предусматривает возможность переключения ее с автоматического на ручное управление.

С точки зрения отопительной техники одной из самых ответственных частей высотных зданий являются входные помещения — вестибюли.

Большая высота здания неминуемо ведет к увеличению тепловых напоров, под влиянием которых через наружные входы вестибюлей неизбежно врывание потоков холодного воздуха. Мероприятий, применяемых в обычных зданиях для борьбы с подобным явлением и сводящихся к устройству тамбуров с двойными или тройными дверями, в условиях высотного здания недостаточно.

Одним из механических приемов сокращения движения холодного воздухопотока является устройство турникетных дверей, створки которых при любом их положении полностью перекрывают дверной проем. При вращении дверей наружный воздух попадает в вестибюль в очень ограниченном количестве. Пропускная способность этих дверей выражается следующим образом: в течение 1 минуты двери делают 12 полных оборотов, пропуская при каждом обороте 4 человека. Таким образом, в течение часа через дверь может пройти 2 500—2 900 человек. Диаметр дверей колеблется от 2 до 2,35 м. Этот тип дверей применяется в некоторых высотных зданиях.

Второй мерой борьбы против врывания потоков холодного воздуха является устройство различных уровней пола за счет организации подъема на несколько ступеней при входе из вестибюля внутрь здания. При этом в вестибюле образуется нечто вроде бассейна, где скапливается холодный воздух.

Чисто теплотехническими мероприятиями являются специальные приемы и применение специальных систем отопления вестибюля. В тамбуре главного входа предусматривается воздушная тепловая завеса для локализации токов холодного воздуха при открывании наружных дверей. Помимо этого, в вестибюле для подогрева холодного воздуха предусматривается устройство лучистого отопления в конструкции пола. Одновременно лучистое отопление предусматривается также и для помещений гардероба, но в этом случае отопительные панели размещаются в потолке над вешалками для обогревания и просушивания верхней одежды в осеннее и зимнее время. В панелях лучистого отопления устанавливаются змеевики из гладких труб, соединяемые на конической резьбе с последующей проваркой швов. Змеевики замоноличиваются в бетон или же (для потолочных панелей) заделываются в слой штукатурки специального состава, не подверженной растрескиванию под влиянием тепловых деформаций.

Все второстепенные вестибюли, не рассчитанные на массовые потоки, оборудуются обычными тамбурами и панельным отоплением полов, без воздушного отопления.

Теплопотери наружных ограждений всех без исключения вестибюлей восполняются радиаторами общей системы центрального отопления. В нишах за радиаторами устанавливаются отражательные экраны из алюминия или нержавеющей стали.

---

Вентиляция

Система вентиляции в высотных зданиях аналогично отопительным системам разбивается на зоны. Многоэтажность зданий создает значительные нагрузки на вентиляционные центры и затрудняет регулировку систем по этажам. Этим и вызывается необходимость подразделения систем на зоны.

Все системы вентиляции проектируются с механическим побуждением, но предусматривается возможность для вытяжных систем при низких наружных температурах работать и на естественной тяге. В качестве побудителя общеобменных вытяжных систем применяются центробежные вентиляторы. Выброс воздуха осуществляется над кровлей в местах, наиболее отдаленных от центральной части.

Забор приточного воздуха производится или на уровне 1-го технического этажа, откуда воздух шахтами направляется в цокольный этаж к приточным камерам и к кондиционерам, или же заборная камера располагается в партере озелененного массива, примыкающего к зданию. В приточных камерах воздух подогревается и центробежными вентиляторами подается к местам потребления. Все приточные камеры располагаются в подвале или цокольном этаже. В тех случаях, когда воздух для приточных систем забирается на высоте более 75 м, установки для очистки его от пыли не предусматриваются, что значительно упрощает эксплуатацию системы.

Приготовленный в приточных камерах воздух подводится каналами к камерам распределения воздуха, откуда вертикальными каналами распределяется по соответствующим группам помещений. Горизонтальные воздуховоды, подводящие воздух из камеры к вертикальным каналам, прокладываются в подшивке, под потолком цокольного или подвального этажей.

В номерах гостиниц воздух подается и удаляется из них вентиляционными каналами, размещенными в перегородках, отделяющих комнаты от коридора или ванных комнат. Каналы располагаются по принципу заменяемости, т. е. по мере окончания приточных каналов над ними размещаются вытяжные. В технических этажах вытяжные каналы группируются горизонтальными каналами и далее через специальные шахты подводятся к вытяжным агрегатам.

Сети воздуховодов сечением до 0,2 м² выполняются из асбестоцементных элементов прямоугольного или круглого сечения; каналы более крупного сечения — из бетонных или гипсовых плит; для лабораторных химических шкафов (МГУ) каналы изготовляются из керамики.

В целях регулирования распределения потоков воздуха по отдельным ветвям системы предусматривается устройство специальных камер распределения воздуха. В этих камерах поддерживается постоянное статическое давление, осуществляемое путем включения и выключения параллельно работающих вентиляторов приточных камер и путем использовании направляющих аппаратов у вентиляторов.

Камеры распределения воздуха одновременно служат и звукоглушителями камерного типа, для чего стены и потолки их покрываются звукопоглощающими материалами. Все приточные каналы, начинающиеся от камер распределения воздуха, снабжаются клапанами на шариковых подшипниках.

Центральные приточные камеры представляют собой машинный зал, в котором размещены в один ряд приточные агрегаты. Между агрегатами создается коридор для обслуживания, в котором устанавливаются циркуляционные насосы промывных камер. Питание свежим воздухом агрегатов производится по каналу, проходящему в стене, позади агрегатов. На передней стене центральной приточной камеры располагаются щиты управления и контроля за работой агрегатов.

Вытяжные камеры располагаются в технических этажах и устанавливаются на звуко-  виброизоляционных фундаментах. Кроме того, предусматривается установка звукоглушителей преимущественно пластинчатого типа.

В общежитиях МГУ для притока свежего воздуха в комнаты применяется специальный приточный прибор в виде плоской металлической коробки с затворами, расположенный под подоконником, над нагревательными приборами. Количество поступающего через него наружного воздуха регулируется путем изменения положения затвора. В жилых зданиях вытяжка предусматривается, кроме санитарных узлов и кухонь, непосредственно из каждой жилой комнаты, а приток только в жилые комнаты через подоконные приборы.

В целях предотвращения возможности распространения запахов из столовых и ресторанов приток свежего воздуха подается в верхнюю зону обеденных залов, а вытяжка организуется из верхней зоны через раздаточные, мойки и кухни. Кроме того, в шлюзовых вестибюлях, отделяющих обеденные залы от соседних помещений, создается мощный подпор воздуха.

Для борьбы с шумом в вентиляционных установках высотных зданий предусматриваются следующие меры:

1) применение тихоходных моторов с числом оборотов до 1 500 об/мин;
2) применение вентиляторов с подшипниками скольжения и с уменьшенной вибрацией деталей;
3) тщательная балансировка колеса вентилятора;
4) применение клиновидной передачи; установка вентиляторов на одной оси с мотором;
5) виброизоляция оснований вентиляторов и моторов от основных конструкций здания;
6) установка гибких патрубков из брезента или листовой резины на воздуховодах до и после вентилятора;
7) размещение вентиляционных камер возможно дальше от основных обслуживаемых помещений;
8) применение только центробежных вентиляторов, с окружной скоростью не более 25 м/сек при установке их в цокольном этаже и не более 18 м/сек при установке в технических этажах;
9) скорости движения воздуха в магистральных воздуховодах принимаются не более 6 м/сек, в ответвлениях — 4 м/сек; скорости выпуска или забора воздуха в помещениях — до 1,5 м/сек.

---

Автоматизация

В высотных зданиях приходится иметь дело с чрезвычайно сложными и разнообразными системами оборудования, с сильно развитыми в горизонтальном и вертикальном направлениях коммуникациями, с наличием мощных агрегатов, расположенных в различных частях огромного объема здания, и с необходимостью создания условий бесперебойной работы всего комплекса оборудования. Соблюдение строгого режима, координация контроля и управления агрегатами и распределительными устройствами — обязательное требование для нормальной эксплуатации санитарно-технических и других установок. Совершенно очевидно, что обычные методы контроля и управления при столь сложном оборудовании в данных условиях неприемлемы. Здесь требуется самое широкое применение автоматизации и диспетчеризации.

В разделе «Подъемники» нами даются некоторые данные, характеризующие степень примененной автоматизации. Как правило, пределы автоматизации должны быть таковы, чтобы на обязанности обслуживающего персонала осталось лишь выполнение простейших функций: пуск и остановка крупных агрегатов по указанию диспетчера, постоянный контроль за работой установок и исправностью оборудования, регулировка агрегатов в соответствии с инструкциями диспетчера.

Схема управления всеми санитарно-техническими установками принята следующая. Параметры, требующие постоянного регулирования, регулируются автоматически; у агрегата или группы агрегатов устанавливается щит управления, на котором установлены все важнейшие контрольно-измерительные приборы и приборы дистанционного управления распределительными устройствами и агрегатами, расположенными на значительном расстоянии от щита. У щита управления постоянно находится дежурный оператор.

Общая координация и контроль осуществляется диспетчером, имеющим в своем распоряжении телефонную связь, аппараты для дистанционного измерения основных параметров, а также кнопки пуска и остановки отдельно расположенных необслуживаемых агрегатов и сигнализацию.

Таким образом, автоматика концентрирует оптически и акустически данные о работе и состоянии любого из агрегатов, независимо от его местонахождения на щите управления, обеспечивая возможность полного контроля и регулировки всей работы системы.

Этот принцип автоматизации проводится в отношении всех видов санитарно-технического оборудования.

---

Водопровод

Высотные здания оборудуются двумя самостоятельными системами водопровода: хозяйственно-питьевым и противопожарным. Так же, как и в системе отопления, водоснабжение разбивается на зоны, каждая из которых обслуживается самостоятельным комплектом насосов, баков и трубопровода. В целях создания условий бесперебойности в работе системы магистральные трубопроводы кольцуются как по вертикали, так и по горизонтали.

Источником водоснабжения высотных зданий служит система московского городского водопровода (не менее двух водопроводных вводов от городских магистралей); в отдельных случаях дополнительно артезианская скважина полностью обеспечивает бесперебойное водоснабжение. При достаточном давлении в городской сети это давление используется для непосредственного питания нижних этажей здания без участия насосов. Если городская сеть не обеспечивает необходимым количеством воды в часы наибольшего ее расходования, создаются специальные резервные баки на уровне насосных помещений, откуда вода равномерно подается насосами в баки соответствующих зон.

Вертикальные питающие магистрали располагаются в общих шахтах, предназначенных для всего трубопровода, обслуживающего остальные виды санитарной техники. В помещениях общественного назначения при отсутствии шахт вертикальный трубопровод проходит вдоль колонны и соответственно декорируется. Горизонтальный трубопровод прокладывается в специальных подшивках или в местных технических чердаках.

Хозяйственный и противопожарный водопроводы каждой зоны обслуживаются общими баками, при этом объем воды верхней части бака предназначается для питания сети хозяйственного водопровода, а нижней — для противопожарного. Баки содержат неприкосновенный 10-минутный запас для противопожарных целей, а также регулирующий хозяйственный запас, равный максимальному часовому расходу.

Присоединение противопожарного водопровода к бакам дает возможность получить воду для тушения пожара до момента включения насосов. Для тушения пожара дополнительно, в верхней части здания, устанавливаются специальные напорные баки, находящиеся под давлением сжатого воздуха.

При понижении уровня воды в верхней части бака до отметки, установленной для пожарного запаса, автоматически включается насос хозяйственного водоснабжения, который при наполнении бака до надлежащего уровня автоматически выключается. Таким образом, насосы хозяйственного водоснабжения периодически включаются и выключаются, обеспечивая сохранение в баках запаса воды, необходимого для пожарных нужд и пополнения хозяйственного запаса по мере его израсходования.

Сохранение неприкосновенного 10-минутного запаса воды для целей тушения пожара обеспечивается установкой специального сифона, через который водоразбор на хозяйственные нужды осуществляется из нижней части бака. Тем самым достигается постоянный обмен воды в баке. Конструкция сифона допускает выход воды из бака только до уровня неприкосновенного противопожарного запаса. Кроме автоматической регулировки уровня воды в баке, предусматривается установка у впускного отверстия шар-крана, закрывающего доступ воды в бак при достижении уровнем воды заданной верхней отметки.

Каждая зона водоснабжения оборудуется двумя хозяйственными и двумя пожарными насосными агрегатами, устанавливаемыми в специальном помещении подвального этажа. В периоды расхода воды, превышающего производительность одного насоса, или в случае выхода этого насоса из строя — автоматически включается второй насос.

Для предотвращения чрезмерно быстрого израсходования воды из баков в тех этажах зоны, где напор в сети превышает требуемую норму, — перед пожарными кранами устанавливаются снижающие напор диафрагмы. Пожарные насосы включаются автоматически после израсходований 2-минутного пожарного запаса в баках. С пуском пожарных насосов противопожарная сеть отъединяется от баков автоматическими обратными клапанами, получая свое питание исключительно от пожарного насоса, а питание хозяйственной сети продолжает осуществляться от баков по своим стоякам.

На случай аварии вводов от городских водопроводных магистралей подача воды к пожарным насосам переключается на артезианскую скважину, на подающей трубе которой устанавливаются три задвижки, две из них запломбированы в закрытом состоянии, третья в открытом. Подобным устройством обеспечивается отъединение водопроводной сети здания, питающейся городским водопроводом, от артезианского водопровода и быстрое переключение пожарных насосов на питание от артезианской скважины.

Пожарные краны устанавливаются в лестничных клетках и коридорах из расчета полива любой точки здания не менее чем двумя струями; длина рукава принимается в 20 м. На фасадных стенах здания, граничащих с городскими проездами, от противопожарной сети первой зоны выпускаются наружу штуцеры, оборудованные быстро смыкающимися полугайками и расположенными в подвальном этаже задвижками, обратными клапанами и спускными кранами.

Управление всей системой водоснабжения осуществляется со щита диспетчера водоснабжения. На щите предусмотрена возможность кнопочного пуска и остановки насосов, на нем же располагаются оптические сигналы, отражающие работу насосов.

Все приборы дистанционного и автоматического управления дублируются ручным управлением.

---

Канализация и мусороудаление

Канализация высотных зданий отличается от обычных систем наличием дополнительных вентиляционных стояков, идущих параллельно основному канализационному стояку и соединяющихся с ним через этаж перемычками.

Те и другие стояки устанавливаются в специальных монтажных шахтах, доступных для профилактического контроля трубопровода и ремонта его. Этот прием устройства шахт особенно нагляден в зданиях гостиниц, где монтажные шахты размещаются между двумя смежными санитарными узлами; санитарно-технические приборы в последних располагаются вдоль стены, отделяющей шахту, и присоединяются непосредственно к стоякам в пределах шахты. Этим самым исключается наличие какого-либо трубопровода в помещении санитарных узлов. Шахты различных зон располагаются одна над другой, в случае же необходимости их смещения из-за условий планировки — смещение трубопровода в направлении нового расположения шахты осуществляется в технических этажах.

В зданиях гостиниц, как правило, нижние этажи предоставляются под помещения общественного назначения (рестораны, кафе, гостиные и пр.), а в верхних этажах над ними размещаются жилые номера. В этом случае над помещениями общественного назначения устраивается местный технический чердак, с надежной гидроизоляцией, в котором группы стояков объединяются горизонтальными трубами с соответствующим уклоном в стояки более крупного диаметра и отводятся за пределы данных помещений, попадая далее в цокольный или подвальный этажи. Здесь сетью отводных труб стояки собираются и выводятся выпусками в смотровые колодцы наружной канализационной сети.

Стояки внутренней системы хозяйственно-фекальной канализации монтируются из канализационных труб повышенного качества и из чугунных фасонных частей, стыки их заделываются свинцом. В зданиях устанавливаются санитарные приборы новейших образцов: унитазы с низкими бачками, ванны прямобортного типа, умывальники, оборудованные смесителем, аппаратура для сушки полотенец и т. п. Большое внимание уделяется отделке санитарных узлов с точки зрения санитарии и их внешнего вида.

Канализационная сеть пищеблоков, расположенных в цокольном этаже, в отдельных случаях принимается как самостоятельная система с установкой жироловок на выпусках от моечных цехов и песколовок от овощного цеха. На всех выпусках канализационных линий от цокольного этажа устанавливаются задвижки для выключения сети в случае засорения наружной системы. Колодцы, связанные с выпусками от цокольного этажа, оборудуются автоматическими устройствами для своевременного закрытия задвижек.

Ливневая канализация. Высотные здания перекрываются плоскими крышами, расположенными вследствие уступчатости объемов здания на различных уровнях. Все крыши, площадки и террасы оборудуются системой внутренних водостоков.

Водосточные воронки распределяются из расчета обслуживания каждой воронкой площади кровли около 200 м². Водосточные стояки устанавливаются в тех же монтажных шахтах, где расположен и весь вертикальный трубопровод. Система водостоков используется для отвода и других условно чистых вод из специальных устройств — холодильных установок, Бакуумнасосов, перелив от водонапорных баков и пр.; в цокольное или подвальном этаже стояки собираются в сборные линии, присоединяемые выпусками к колодцам городского коллектора. Сеть внутренних водостоков монтируется из чугунных водопроводных труб с заделкой стыков свинцом.

Мусороудаление является довольно крупной проблемой в высотных зданиях. В жилых зданиях эта задача разрешается установкой обычных шахт мусоропроводов с приемными бункерами и камерами, имеющими непосредственный выход во двор. Кроме того, в некоторых случаях предусматриваются индивидуальные мусородробилки, смонтированные под кухонными мойками.

Сложнее обстоит дело в административных зданиях и гостиницах. В первых основная часть мусора представляет собой различного вида канцелярские отходы, значительного объема, но незначительного веса. Мусор этого вида собирается поэтажно в бумажные мешки и грузовыми лифтами направляется в камеру отходов, где брикетируется и хранится до его вывоза автотранспортом. Хозяйственно-бытовой мусор смачивается водой, пропускается через мусородробилку и спускается в канализационную сеть.

В зданиях гостиниц мусор бывает самого разнообразного характера (начиная с оберточной бумаги и кончая консервными банками).

Из номеров мусор собирается по этажам в поэтажные уборочные помещения, где после некоторой сортировки или пропускается через мусородробилку и спускается в канализационную сеть или же в контейнерах направляется грузовыми лифтами в камеру отходов, откуда и вывозится. Отходы блока питания имеют некоторую ценность и могут быть тем или другим образом использованы для различных целей, поэтому они собираются в специальные камеры отходов для дальнейшей вывозки. Все камеры отходов оборудованы мойками с горячей и холодной водой.

---

Электрооборудование

Высотное здание является крупным потребителем электроэнергии. Помимо освещения, электроэнергией должны быть обеспечены все без исключения инженерные устройства, как-то: вертикальный транспорт, холодное, горячее и пожарное водоснабжение, отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, уборка и очистка здания, установки блока питания и вспомогательных служб (мастерские, прачечные и пр.), а также и наружное освещение здания.

Этим самым определяется степень требований к бесперебойности электроснабжения.

Бесперебойность питания электроэнергией обеспечивается в высотных зданиях следующим образом. Питание по системе Мосэнерго осуществляется от двух независимых друг от друга источников питания, каковыми являются шины генераторного напряжения крупных станций или ТЭЦ, или опорные подстанции высоковольтного кольца Мосэнерго. Кроме того, на случай выхода из строя одного из источников питания предусматривается третий сетевой ввод, резервирующий оба основных источника питания.

В ряде случаев предусматривается собственная дизельная станция ограниченной мощности, обеспечивающая питание аварийного освещения и особо ответственных пунктов потребления.

Высоковольтные кабели системы Мосэнерго заводятся на отдельные центральные распределительные пункты (ЦРП), расположенные, как правило, в разных частях здания. Распределительная сеть высокого напряжения питает отдельные двухтрансформаторные подстанции (KTП). Схема КТП и мощность трансформаторов обеспечивает питание потребителей в районе обслуживания данной подстанции как при нормальном режиме, так и при режиме аварии с одним из трансформаторов или питающим его кабелем.

Применение в высотных зданиях трансформаторных подстанций новейшего типа — комплектные трансформаторные подстанции с сухими трансформаторами, без масляного заполнения, с естественным охлаждением — допускает размещение их в объеме самого здания.

Наиболее экономичное решение схемы электроснабжения достигается максимальным приближением высоковольтной сети к местам потребления энергии. В этом случае достигается сильное снижение потерь энергии, уменьшение сечений и длин проводов и улучшение режима регулирования напряжения. Этот принцип твердо проводится во всех строящихся высотных зданиях.

Применяемые высоковольтные комплектные распределительные пункты и комплектные трансформаторные подстанции прибывают на строительство в виде отдельных ячеек, и монтаж их на месте сводится лишь к сборке и установке комплектных устройств на заранее заготовленные фундаменты и к присоединению фидерной сети.

Кабели высокого напряжения прокладываются в стальных трубах, защищенных снаружи бетоном, таким образом, получается вертикальный бетонный блок, армированный стальными трубами. Для соединения вертикально расположенных кабелей с горизонтальными в технических этажах — в блоках устраиваются переходные камеры, в которых и происходит сопряжение вертикальных и горизонтальных кабелей.

В высотных зданиях широко применяется люминесцентное освещение. Преимущества его хорошо известны, не говоря уже об исключительной его экономичности. Светоотдача люминесцентных ламп превосходит в 2,5—3 раза светоотдачу ламп накаливания. Осветительные щетки, устанавливаемые поэтажно, — новой конструкции. Вместо обычных предохранителей в них имеются небольших размеров автоматические выключатели, снабженные тепловым реле. Автоматическое отклонение автомата из-за перегрузки или короткого замыкания проводов и его последующее включение не связано с необходимостью замены каких-либо элементов. Применение этих автоматов значительно повысит надежность электроустановки и упростит условия эксплуатации.

На случай выхода из строя рабочего освещения помещения общественного пользования, пути эвакуации, телефонные станции, машинные отделения и другие ответственные помещения обеспечиваются аварийным освещением.

Прокладка электрической сети осуществляется в стальных трубках, укладываемых в толще междуэтажных перекрытий. В случаях монолитных перекрытий трубы укладываются по верху опалубки, при сборных перекрытиях трубы располагаются по конструктивной плите, в толще изоляционного слоя (шлак, тощий бетон). Концы труб выпускаются к настенным светильникам и выключателям из перекрытий до возведения перегородок и затем заделываются в толще последних. Этот способ исключает необходимость пробивки отверстий и борозд для электропроводки.

Силуэты высотных зданий не должны терять своего значения в живописной панораме Москвы в вечерние и ночные часы, поэтому на перепадах зданий предусматривается установка прожекторов для освещения венчающих объемов зданий. Воздушные при вечернем освещении массы уходящих ввысь зданий, насыщенные ярким, постепенно затухающим кверху светом, будут растворяться в ночном небе, а их венчающие эмблемы на шпилях и шатровых завершениях будут перекликаться с рубиновыми звездами Кремля.