Заказать звонок

Имя:
Город:
Телефон:
Ваш вопрос:
Спасибо за оставленное сообщение!
В ближайшее время наш специалист свяжется с Вами!

Заказать рекламу

Имя:
Организация:
Город:
Телефон:
E-mail:
Спасибо за оставленное сообщение!
В ближайшее время наш специалист свяжется с Вами!

Подписаться

Имя:
Организация:
Город:
Телефон:
E-mail:
Спасибо за оставленное сообщение!
В ближайшее время наш специалист свяжется с Вами!

Регистрация

Имя:
E-mail:
Спасибо за оставленное сообщение!
В ближайшее время наш специалист свяжется с Вами!
Системы водоотведения высотных зданий. Особенности расчета и эксплуатации

Канд. техн. наук, доцент: Дубровина О.Б.1
Инженер: Батенева А.А.2

1 - ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург
2 - АО «ОМЗ», Кировская обл., г. Омутнинск

При проектировании, монтаже и эксплуатации систем водоотведения высотных зданий необходимо руководствоваться действующими нормами, в соответствие с которыми системы должны отвечать требованиям безопасности для жизни и здоровья людей, сохранности имущества, надежности, долговечности, энергоэффективности.
Одной из особенностей в проектировании систем канализации высотных зданий является предотвращение срыва гидрозатворов у санитарных приборов. В настоящей статье приведены примеры расчета критического разрежения, после которого происходит срыв гидрозатворов.

Ключевые слова: высотные здания, системы водоотведения, гидрозатворы, разрежение, вентиляционный стояк, расчетный расход сточной жидкости, угол присоединения поэтажного отвода, расчетный диаметр стояка.

 

Россия имеет богатую историю высотного строительства. Термин «высотное строительство» появился при возведении в Москве в 1940-1950-х годах семи высотных зданий – сталинских высоток, что послужило отправной точкой к совершенно новому для нашей страны строительству.

Высотным зданием в России принято считать здание высотой более 75 м [1]. В соответствии с СП 10.13130.2009 проектирование таких зданий считается уникальным, выходящим за рамки действующих норм, и поэтому должно осуществляться по специальным техническим условиям (СТУ).

Отсутствие нормативный базы является тем фактором, который отрицательно влияет на развитие высотного строительства в России. Важно четко понимать особенности и отличия в проектировании таких уникальных сооружений, как «высотки».
Современный мегаполис, каким является Екатеринбург, уже немыслим без высотного строительства. Стремление застройщика к рациональному использованию земельных участков, выделенных для строительства, диктует проектировщикам простое решение: увеличение этажности и полезной площади здания при минимальной площади застройки. В первую очередь, это касается строительства жилых домов. Еще не так давно жилые дома высотой 25 этажей казались новинкой, а сегодня это обычная практика строительства.

В Екатеринбурге уже начато проектирование и строительство жилых зданий высотой более 100 метров.
Высотное строительство Екатеринбурга обусловлено следующими причинами:

- высокая стоимость земли в черте города;
- имиджевая составляющая – стремление властей города придать ему современный облик в связи с проведением международных мероприятий;
- наличие более десятка строительных организаций, способных осуществлять высотное строительство [2].

По части высотного строительства г. Екатеринбург оказался «впереди планеты всей», обогнав многие российские города и догоняя Москву. Именно поэтому в уральской столице проводится форум небоскребов «100+ Forum Russia».
Всего на 1 января 2016 г. построено 160 таких уникальных зданий (94 из которых от 25 этажей и выше), еще более семидесяти строится и запланировано строительство более полутора сотен зданий.

Самые высокие здания Екатеринбурга представлены на рисунке 1.

Башня «Исеть» (рис. 2) – 52-этажный (209?м) небоскреб на территории формирующегося комплекса Екатеринбург-Сити. В небоскребе размещено 356 жилых апартаментов. 31-й, 51-й и 52-й этажи являются техническими, а в уровне 53-го этажа расположена крышная котельная. На данный момент «Исеть» является самым высоким зданием в Екатеринбурге и в России за пределами Москвы. Также башня позиционируется как самый высокий северный небоскреб планеты.

БЦ «Высоцкий» (рис. 3) – небоскреб, расположенный в центре Екатеринбурга. Строительство здания осуществлялось с 2006?г. по 2011?г. Высота небоскреба – 188,3?м., количество этажей – 54. При создании данного сооружения особое внимание было уделено пожарной безопасности. В здании используется адресная пожарная сигнализация, 6 тысяч дымоуловителей и две зоны безопасности, куда не проникнет ни дым, ни огонь. Одна из таких зон спрятана на техническом этаже.

ТЦ «Свердловск» (рис. 4) – небоскреб, торгово-офисный центр, расположенный в железнодорожном районе г. Екатеринбурга. Высота небоскреба – 151 м. Небоскреб «Свердловск» состоит из 2-х частей – 7-этажной и примыкающей к ней высотной 37-этажной.

ЖК «Февральская революция» (рис. 5) – 42-этажное высотное здание, построенное в центре Екатеринбурга. Высота здания 139 м,
42 этажа. Архитектурная особенность сооружения – конструкция в виде трехлучевой звезды, сужающейся кверху. Это позволило сделать здание более устойчивым и свести к минимуму количество общих межквартирных стен. В здании 5 технических этажей.

При проектировании, монтаже и эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения необходимо руководствоваться действующими нормами, в соответствие с которыми системы должны отвечать требованиям безопасности для жизни и здоровья людей, сохранности имущества, надежности, долговечности, энергоэффективности.

Рекомендуемые материалы для внутренних систем водоснабжения и водоотведения высотных зданий прописаны в МДС 12-23.2006 «Рекомендации по технологии и организации строительства многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в Москве».

Выбор схем систем канализации определяется проектом по расчету пропускной способности. Системы водоотведения высотных зданий осуществляются по двум схемам:

- вариант с парными стояками (рабочий и вентиляционный), соединенными между собой перемычками на каждом этаже;
- вариант с одиночными стояками повышенного диаметра.

Исходя из опыта проектирования и эксплуатации ЖК Москвы, описанного М.М. Бродачем [3], можно выделить следующие особенности в проектировании систем канализации высотных зданий:

- Выпуски из здания должны иметь расчетный резерв по количеству. Необходима установка компенсационных устройств на выпусках для высотных зданий (при осадке здания).
- При проектировании систем канализации необходимо предотвратить срыв гидрозатворов у санитарных приборов. В условиях высотного строительства это требует дополнительных расчетов.
- Вопросы надежности водоотведения стоков по одному канализационному стояку на всю высоту здания при сохранении устойчивости гидравлических затворов достаточно обоснованы. Однако большую опасность представляют не срывы гидрозатворов, а засоры стояков, возникающие при эксплуатации, что приводят к затоплению квартир, значительному материальному ущербу, особенно на первых этажах зданий. При ликвидации таких засоров в первую очередь отключают водопровод, чтобы прекратить приток стоков. В многозонных системах это может потребовать много времени для отключения водопроводов в различных зонах, что приведет к поступлению в квартиру значительного количества стоков (расчетный расход стоков может достигать 4-6 л/с).

Следует рассматривать вопрос о зонировании бытовой канализации, также как и водопровода:

- Ливневая канализация высотных зданий (внутренние водостоки) должна выполняться с закрытым выпуском, чтобы погасить значительную кинетическую энергию падающей с большой высоты дождевой воды и исключить размыв грунта. Учитывая возможность засорения водосточного стояка и заполнение его до кровли здания, водосток должен выполняться из высоконапорных труб, т.к. давление у основания стояка может достигать 2,0 МПа (20 атм.). Повышение давления в водосточном стояке возможно и при летних ливнях, когда в короткий период может выпасть месячная норма осадков, на которую не рассчитана пропускная способность стояка.
- Ревизия, размещаемая у основания стояка для прочистки, будет представлять значительную опасность для обслуживающего персонала, которому необходимо открывать ее при большом давлении. Поэтому для снижения давления до безопасного (0,6 МПа) целесообразно резервировать водосточный стояк, выполнив перемычки между несколькими стояками на высоте 30-60 м.

В помощь проектировщикам были произведены расчеты по срыву гидравлических затворов максимально нагруженного стояка 30 и 42-этажных высотных домов эконом-класса. Данный вид застройки популярен и востребован в г. Екатеринбурге. В квартирах расположены стандартные санитарно-технические приборы: ванна, унитаз, умывальник, мойка, стиральная машина. На этаже 10 квартир. За аналог выбран рабочий проект ЖСК «3Д – Клуб» компании ООО «Метеорит и Ко».
Расчеты проведены в созданной программе «Расчет срыва гидрозатворов» в Microsoft Excel с возможностью изменения исходных данных.
Величину разрежений в канализационном стояке ?р, мм вод. ст. рассчитывали по формуле [3]:

где qs – расчетный расход сточной жидкости, м3/с;
? – угол присоединения поэтажного отвода к стояку, град;
Dст – расчетный (внутренний диаметр) стояка, м;
dотв – расчетный (внутренний диаметр) поэтажного отвода, м;
Lст – рабочая высота канализационного стояка, т.е. вертикальный участок стояка от точки присоединения наиболее высоко расположенных в здании приборов до нижнего сгиба стояка (участок стояка, по которому движется сточная жидкость), м.
Результаты расчета срыва гидравлического затвора 30-этажного жилого дома (в зависимости от материала труб и угла присоединения поэтажного отвода) представлены в таблицах 1-6.


Из графы 6 таблицы 1 видно, что при диаметрах стояка 110 и 125 мм суммарная величина разрежений превышает минимальную высоту гидравлического затвора санитарно-технического прибора – 55 мм, следовательно, произойдет срыв гидрозатвора. При диаметрах 160 и 200 мм можно гарантировать устойчивость против срыва гидрозатворов в данной системе канализации.


Из графы 6 таблицы 2 видно, что при диаметрах стояка 110 и 125 мм суммарная величина разрежений превышает минимальную высоту гидравлического затвора санитарно-технического прибора – 55 мм, следовательно, произойдет срыв гидрозатвора. При диаметрах 160 и 200 мм можно гарантировать устойчивость против срыва гидрозатворов в данной системе канализации.



Из графы 6 таблицы 3 видно, что при диаметрах стояка 110 и 125 мм суммарная величина разрежений превышает минимальную высоту гидравлического затвора санитарно-технического прибора – 55 мм, следовательно, произойдет срыв гидрозатвора.
При диаметрах 160 и 200 мм можно гарантировать устойчивость против срыва гидрозатворов в данной системе канализации.

Вывод: по расчету срыва гидравлического затвора в 30-этажном жилом доме эконом-класса можно сказать (величина расчетного расхода самого нагруженного стояка – 150 приборов, qs=4,28 л/с), что при монтаже стояков и поэтажных отводов диаметром 110 мм из полипропиленовых труб по ГОСТ 32414-2013 при углах присоединения поэтажных отводов 45°, 60° и 87,5° срыв гидравлического затвора не произойдет при диаметрах стояка 160 и 200 мм.

Из графы 6 таблицы 4 видно, что при диаметре стояка 118 мм суммарная величина разрежений превышает минимальную высоту гидравлического затвора санитарно-технического прибора – 55 мм, следовательно, произойдет срыв гидрозатвора. При диаметрах 144, 170 и 222 мм можно гарантировать устойчивость против срыва гидрозатворов в данной системе канализации.

Из графы 6 таблицы 5 видно, что при диаметре стояка 118 мм суммарная величина разрежений превышает минимальную высоту гидравлического затвора санитарно-технического прибора – 55 мм, следовательно, произойдет срыв гидрозатвора. При диаметрах 144, 170 и 222 мм можно гарантировать устойчивость против срыва гидрозатворов в данной системе канализации.



Из графы 6 таблицы 6 видно, что при диаметре стояка 118 мм суммарная величина разрежений превышает минимальную высоту гидравлического затвора санитарно-технического прибора – 55 мм, следовательно, произойдет срыв гидрозатвора. При диаметрах 144,170 и 222 мм можно гарантировать устойчивость против срыва гидрозатворов в данной системе канализации.

Вывод: по расчету срыва гидравлического затвора в 30-этажном жилом доме эконом-класса можно сказать (величина расчетного расхода самого нагруженного стояка – 150 приборов, qs= 4,28 л/с), что при монтаже стояков и поэтажных отводов диаметром 118 мм из чугунных труб по ГОСТ 9583-75* при углах присоединения поэтажных отводов 45°, 60° и 87,5° срыв гидравлического затвора не произойдет при диаметрах стояка 144, 170 и 222 мм.

На основании расчетов были сделаны следующие выводы:
1.Надежность систем канализации зданий во многом определяется устойчивостью против срыва гидравлических затворов, которая гарантируется, если величина разрежений, возникающих в канализационном стояке в процессе транспортировки по нему сточной жидкости, не превышает высоты гидрозатвора.
2.Двухтрубная система канализации в ряде случаев не столь эффективна, как однотрубная.
В каждом конкретном случае двухтрубная система канализации высотного здания должна быть обоснована расчетом.
3.В тех случаях, когда величина расчетного расхода стоков превышает допустимое значение для стояка данного диаметра, все-таки простейшим решением является увеличение диаметра канализационного стояка.

Литература:
1. МГСН 4.19 – 2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий – комплексов в городе Москве / Правительство Москвы. – М.: ГУП НИАЦ, 2005 г. – 125 с.
2. http//ekbneboskreb.ru – (электронный ресурс)/ официальный сайт небоскребов и высоток Екатеринбурга
3. Бродач М.М. Инженерное оборудование высотных зданий: М.: АВОК-ПРЕСС, 2007. – 320 с.
4. СП 30.13330.2012. Внутренний водопровод и канализация зданий / ОАО Моспроект. – М.: Минрегион России, 2011. – 65 с.
5. Колубков А.Н., Никитин С.Г. Опыт проектирования и эксплуатации систем водоснабжения и канализации высотных жилых комплексов. – Сантехника, – №5. – 2005.
6. Добромыслов А.Я. Расчет и конструирование систем канализации зданий. М.: Стройиздат, 1978. – 121 с.

Связаться с менеджером
Подождите

Спасибо! Мы обязательно вам перезвоним!