Комплекс «Федерация». Инженерные решения башни «Восток»

По данному параметру башня «Восток» на сегодняшний день является самым высоким зданием Европы: 95 надземных этажей высотой 374 м. А подземная часть включает ещё 4 уровня.

Участок строительства высотного комплекса «Федерация» входит в состав Московского международного делового центра (ММДЦ) «Москва-Сити» на Краснопресненской набережной реки Москвы. Многофункциональный высотный офисно-рекреационный комплекс «Федерация» представляет собой сложный композиционный объём, состоящий из двух разновысотных башен-«парусов» – «Запад» и «Восток» – в виде трёхгранных призм с округлыми гранями. Здания объединены общей стилобатной частью в форме прямоугольника, где находятся пять подземных и шесть надземных этажей. Этажи высоток «Запад» и «Восток» с 7 по 10 объединены мостами-переходами. Начиная с 11 этажа, башни становятся двумя самостоятельными объёмами.

Конструктивные особенности башни «Восток»

Основанием башни «Восток» является фундамент из буровых свай диаметром 1,5 м и длиной 30 м, а также монолитного плитного ростверка высотой 6 м. На заливку фундамента потратили 14 000 м³ бетона, что зафиксировано в книге рекордов Гиннеса.

Основными несущими вертикальными элементами здания являются монолитные стеновые конструкции центрального ядра и 25 периметральных колонн. Поэтажно все вертикальные конструкции объединены горизонтальными дисками перекрытий из монолитных плит. Средняя площадь этажа составляет 2 500 м². Такая конструктивная схема блестяще решает две важные задачи: обеспечивает пространственную устойчивость и прочность конструкций высотного здания, а также позволяет получить максимальное количество полезных эксплуатируемых площадей. По всей высоте здания на уровне 33–34, 47–48, 61–62 этажей предусмотрены так называемые аутригерные этажи. Это этажи повышенной жёсткости, обеспечивающие расчётные параметры горизонтальных деформаций конструкций и устойчивости всего здания. Данные этажи, насыщенные монолитными железобетонными и металлическими конструкциями, технологически совмещены с техническими этажами, где размещаются инженерное оборудование и трассы трубопроводов, тем самым также сохраняют полезные площади типовых этажей.

В рамках научного сопровождения учёными института НИИЖБ разработана и внедрена специальная рецептура сверхпрочного бетона класса В90 с учётом возможности беспрепятственной транспортировки его на большую высоту. Возведением монолитного железобетонного каркаса здания занимались несколько иностранных и российских подрядных монтажных организаций. Каждая компания имела свои особенности монтажа монолитных железобетонных конструкций в зависимости от используемой технологической оснастки, в данном случае опалубки: применялась гидравлическая опалубка с автоматическим подъёмом на один этаж, скользящая опалубка с непрерывным автоматическим движением от этажа к этажу и щитовая опалубка, поэтажно переставляемая с помощью монтажных кранов.

Не обойти вниманием и серьёзную проблему, решённую конструкторами, по перераспределению и максимальному выравниванию огромных нагрузок от многочисленного инженерного оборудования и трубопроводов на плиты технических этажей с целью недопущения снижения несущей способности уже смонтированных монолитных конструкций.

Совместно с инженерами путём многократных расчётных итераций определены наиболее эффективные трассировки инженерных систем, отвечающих требованиям достаточности несущей способности монолитных конструкций и наиболее эффективному размещению оборудования на всех технических этажах. Похожая задача выполнена при прокладке большого количества трубопроводов диаметром от 173 мм до 630 мм в транзитных коммуникационных шахтах на всю высоту башни.

На основе многократных расчётов каждой инженерной системы были достигнуты комбинации опорных усилий на плиты каждого этажа, удовлетворяющих в конечном итоге, требованиям их несущей способности. Всё инженерное оборудование, размещаемое на технических этажах и создающее вибрационные воздействия на каркас здания, было установлено с учётом расчётных мероприятий по недопущению вибраций на несущие конструкции. В зависимости от технических параметров насосного, вентиляционного оборудования разработаны индивидуальные опорные конструкции с заложенными мероприятиями, исключающими распространение вибраций.

Ограждающие конструкции

Фасады башен сложной геометрической формы выполнены в сплошном остеклении. Ограждающие конструкции шестиуровневого стилобата также имеют сплошное остекление, преимущественно без открывания окон. Решения по фасадам высотных башен разработаны ведущими специализированными фирмами и предполагают применение высококачественных витражных стальных конструкций,. Остекление производится стеклопакетами, которые рассчитаны на российские условия и имеют наружное небьющееся стекло типа «триплекс». Витражные конструкции решены без видимых импостов, подчеркивая однородную структуру стеклянных объёмов башен. Стёкла, прикрывающие торцы плит перекрытий, выполнены с нанесением полихромной печати с мотивом «небо в облаках». Венчающие этажи башен, завершаются наклонным фасадом, выполненным из стекла типа «триплекс».

Обслуживание и чистка фасада башни «Восток» осуществляется с помощью телескопического крана. Парковка оборудования располагается на этаже 95А под наклонным фасадом в границах стен центрального ядра здания. Верхняя часть башни «Восток», образованная наклонными и вертикальными светопрозрачными конструкциями фасадов, выполнена с учётом увеличения высоты башни. Стеклопакеты наклонного фасада верхней части здания выполняются с использованием плоских однокамерных стеклопакетов с электрическим обогревом с системой автоматики, обеспечивающим таяние снега и отсутствие обледенения в зимний период. Наклонный фасад верхней части башни «Восток» имеет систему сбора и отвода воды с поверхности в форме лотка, который расположен по периметру. В конструкции лотка расположены водоприёмные воронки ливневой канализации.

Решения по освещению фасадов предполагают их постоянную подсветку в ночное время и усиленную декоративную подсветку в праздничные дни. Термическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций принято для наружных стен высотной части здания 2,69 м²•°C/Вт, для витражей – 0,65 м²•°C/Вт.

Лифты и эскалаторы

Лифт в высотном здании – это всегда очень сложное устройство, и при его проектировании приходится обращать внимание на многие элементы, которые в обычных многоэтажных зданиях не оказывают особого влияния на комфорт и даже безопасность поездки. Сотрудники офисов башни «Запад», работающие на 7–32 этажах, поднимаются с минус первого и первого этажей на шести пассажирских лифтах типа Twin (c двумя независимыми кабинами в одной шахте), а работающие на 35–46 этажах – на пяти пассажирских лифтах того же типа. Принципиальным отличием данной системы от более распространённой системы Double-Deck является то, что лифтовые кабины перемещаются в единой лифтовой шахте независимо друг от друга. Это позволяет более гибко обслуживать этажи здания при той же самой площади шахты. Каждая кабина действует по своей кинематической схеме, имеет собственный противовес и т. д. Решение это чрезвычайно сложно технически, но, тем не менее, постепенно получает распространение. В комплексе «Федерация» применяется система выбора этажа назначения. Группа лифтов оснащается системой группового управления. В данной схеме в ходе запроса системе сообщается этаж, на который необходимо попасть. Для этого на каждом этаже устанавливается панель управления.

После выбора этажа назначения на информационной панели сразу же отображается номер кабины лифта, которая нужна пассажиру. На вызов система группового управления направляет один из лифтов группы, что обеспечивает минимальное время ожидания и исключает движение на один вызов нескольких лифтов. Помимо всего прочего, это позволяет избежать скопления людей у дверей одного из лифтов. За основу в процессе оптимизации принимается количество остановок, которое делает лифтовая кабина, – эту величину необходимо минимизировать. Чем меньше кабина делает остановок, тем быстрее она возвращается на главный посадочный этаж. Тем самым значительно снижается время ожидания лифта. Эффективность данной системы оказалась очень высока.

В апартаменты проживающие поднимаются из вестибюля отеля на первом этаже на четырёх лифтах. Доступ сотрудников офисов башни «Восток» к своим этажам осуществляется следующим образом: в офисы, находящиеся на 7–32 этажах, сотрудники поднимаются на семи пассажирских лифтах системы Twin с минус 1 и 1 этажей, а для подъёма на 35–46 этажи сотрудники поднимаются на пяти пассажирских лифтах той же модификации. Из помещений культурно-развлекательного назначения, расположенных на минус 3 и 4 этажах, а также с минус 2 и минус 1 этажей в главный вестибюль можно подняться на 16 эскалаторах. В зданиях «Восток» и «Запад» установлены по два грузовых лифта, которые используются для обеспечения работы предприятий питания и подъёма пожарных подразделений. Кроме того, в подземных этажах для транспортировки пожарных подразделений дополнительно предусмотрен отдельный лифт. Для сотрудников офисов, работающих в стилобатной части здания, функционируют отдельные лифты, в частности шесть лифтов для офисов башни «Запад» и семь – для объекта «Восток». В стилобате комплекса «Федерация» установлены довольно необычные лифты. Эти уникальные стеклянные лифты передвигаются под углом 10 º. В закрытом помещении наклонные лифты – редкость. В Европе их обычно используют в качестве альтернативы высоким горным лестницам.

Функциональное зонирование

В башне «Запад», сданной в эксплуатацию, предусмотрены офисы, расположенные на этажах с 7 по 32 и с 35 по 46; апартаменты – с 49 по 60 этаж (с устройством VIР апартаментов на 59 и 60 этажах). На 60 и 61 этажах предусмотрено размещение клуба с фитнес-центром, бассейном и спа-салоном. На 62 этаже располагается ресторан. Этажи 33,34,47 и 48 являются сдвоенными техническими этажами, а 63 (антресольный) этаж представляет собой техническую площадку. В башне «Восток», размещены офисы, апарт-офисы, апартаменты, VIP-апартаменты, VIP Platinum апартаменты, панорамные бары, ресторан и смотровая площадка. На 7–32, 35–46 и 49–60 этажах располагаются офисы. Сдвоенные 33–34, 47–48, 61–62 и 87–88 этажи – технические На 63–86 этажах располагаются апарт-офисы, апартаменты, VIP-апартаменты. На 89 этаже находится смотровая площадка и панорамные бары, производственная зона бара, техническая зона и зона санузлов. На 90–94 этажах –VIP Platinum апартаменты. Ресторан на 340 посадочных мест с производственной зоной – на 95 этаже. Этаж 95А представляет собой антресоль с площадями для бара, подсобными помещениями и небольшими техническими помещениями.

Инженерное оборудование

Высотки разделены на противопожарные отсеки техническими этажами. Каждый технический этаж функционально состоит из двух этажей, то есть является двухэтажным. На техническом этаже размещаются индивидуальные тепловые пункты (ИТП) и индивидуальные холодильные пункты (ИХП), а также другое инженерное оборудование, которое обслуживает два противопожарных отсека: верхнюю зону нижнего отсека и нижнюю зону верхнего отсека. Такое решение применено как в одном, так и в другом здании. Каждый технический этаж – это самостоятельный инженерный блок. Он может состоять из трансформаторных подстанций, насосного пожарного водопровода, насосного хозяйственно-питьевого водопровода, вентиляционных установок (которые обслуживают различные противопожарные отсеки вверх и вниз). Также там находятся два индивидуальных тепловых пункта (один из которых работает на кондиционеры, а второй на отопление), индивидуальный холодильный блок, насосные группы отопления, теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения.

По периметру технических этажей размещены вентиляционные камеры с вентустановками, которые работают или на приток, или на вытяжку. Для того чтобы исключения попадания вытяжного воздуха в приточный, воздухозаборные и вытяжные устройства разнесены по разным фасадам. Все технические этажи обрамлены фасадной решёткой.

В стилобатной части (на 5 этаже) размещается центральный тепловой пункт (ЦТП), который обеспечивает централизованное теплоснабжение обеих башен и центральная холодильная станция. По высоте башни «Восток», в ядре здания, проходят все магистральные трубопроводы из центрального теплового пункта. До 47 этажа располагается первая зона подъёма магистральных трубопроводов теплоснабжения. На 47 этаже – второй подъёмный индивидуальный тепловой пункт (ИТП), который подаёт воду на верхние этажи. Подъёмный тепловой пункт необходим для того, чтобы разделить статические зоны на две части. Там же расположен и подъёмный индивидуальный холодильный пункт (ИХП), который передаёт всю нагрузку на промежуточные технические этажи, расположенные выше 47, где есть свои промежуточные тепловые пункты. Аналогичным образом организовано и холодоснабжение с приточными и вытяжными системами вентиляции. Теплоизбытки в верхней зоне башни, с 89 по 95 этаж, превышают расчётную мощность холодильного центра. Это связано с архитектурными особенностями башни: наклоном кровли и большой площадью остекления. Здесь находятся апартаменты классов VIP и VIP-Platinum и, помимо этого, ресторан, бар и смотровая площадка. Все эти помещения характеризуются достаточно высокой холодильной нагрузкой. Кроме того, холодоноситель, который идёт через промежуточный холодильный пункт, приходит на верхний технический этаж уже достаточно отеплённым, с температурой 12 °C. Подобрать фэнкойлы под такую нагрузку оказалось достаточно сложно. Для обеспечения комфортных параметров помещений верхних зон было принято решение об устройстве холодильного центра, который обслуживает этажи с 89 по 95. Холодильный центр размещается на 87 и 88 технических этажах.

Суммарная холодильная нагрузка двух холодильных машин – 2,5 мВт. В связи с тем, что холодильный центр находится внутри технического этажа, конденсаторные блоки пришлось разместить за декоративной решеткой, которая проходит по периметру всего здания. На 87–88 этажах в вытяжных венткамерах установлены выносные конденсаторные блоки. Таким образом, для воздушного охлаждения конденсаторных блоков используется не наружный воздух, а вытяжной, но охлажденный воздух из помещения. Прежде чем воздух выбрасывается на улицу, он ещё охлаждает конденсаторные блоки. Данное решение позволяет повысить энергетическую эффективность системы холодоснабжения, а также сэкономить площадь фасадной решётки. Вода из центрального теплового пункта для систем горячего водоснабжения также направляется через промежуточные тепловые пункты. В результате температура теряется на теплообменниках. Кроме того, температура горячей воды в переходный период года, когда отключается центральное теплоснабжение от городской тепловой сети, составляет 70 °C при температуре обратной воды в 30 °C. При подаче воды на верхние этажи имеет место недостаток мощности горячего водоснабжения. Для компенсации приходится использовать электронагреватели и накопительные баки. Но для верхних этажей применена другая схема: для догрева воды на ГВС в летнее время посредством теплового насоса используется сбросная теплота от холодильного центра на 87 и 88 этажах. Этим решается ещё одна проблема – снижается энергопотребление. Транзитные трубопроводы, которые проходят в шахтах по всей высоте здания, создают достаточно большую нагрузку на конструкции. Масса 1 м (погонного) трубы составляет 120 кг. Несущая способность здания не может обеспечить прокладки всех транзитных коммуникаций. Для решения этой проблемы ставятся разделительные компенсаторы и разделительные опоры по этажам.

Системы ОВК башни «Восток»

Теплоснабжение. Источником тепла для системы теплоснабжения башни «Восток» является центральный тепловой пункт комплекса «Федерация», расположенный в стилобатной части башни «Запад» и присоединяемый, в свою очередь, к тепловой сети ММДЦ «Москва-Сити». Параметры теплоносителя колеблются от 150 до 70 °С в отопительный период и с 70 до 30 °С – в летний период. Все зоны теплоснабжения башни «Восток» функционально разделены на три основные группы:

• теплоснабжение системы отопления башни «Восток»;

• теплоснабжение систем вентиляции и ГВС стилобатной части башни «Восток»;

• теплоснабжение систем вентиляции и ГВС высотной части башни «Восток».

Теплоснабжение проектируемой зоны осуществляется по каскадной схеме в соответствии с утверждённой схемой теплоснабжения башни «Восток» через промежуточные ИТП, размещаемые на технических этажах. Присоединение систем отопления, вентиляции и кондиционирования помещений башни «Восток» выполняется по независимой схеме через пластинчатые теплообменники. Температура теплоносителя для каждой зоны приведена на принципиальных схемах. В тёплый и переходный периоды года возможна подача теплоносителя с параметрами от 66 до 26 °С к калориферам центральных кондиционеров для подогрева приточного воздуха при температурах наружного воздуха ниже 16 °С. Установка теплообменников предусматривается:

• для системы отопления – со 100 % резервированием;

• для систем теплоснабжения вентиляции и ГВС – с 75 % резервированием.

Предполагается, что циркуляционные насосы будут с регулируемым числом оборотов и 100 % резервированием. На подающих и обратных контурах систем отопления и теплоснабжения вентиляции запроектирована установка запорно-регулирующей арматуры, манометров, термометров, а также арматуры для гидропневматической промывки трубопроводов теплоснабжения. Подпитка и заполнение внутренних контуров системы осуществляется через установки поддержания давления, размещаемые в каждом промежуточном ИТП. Системы теплоснабжения полностью автоматизируются и диспетчеризируются. Информации в целом по объекту и по отдельным потребителям тепловой энергии выводится в ЦДП. В проекте запланированы необходимые мероприятия для предотвращения распространения шума и вибрации. Помещения тепловых пунктов оборудованы системами принудительной приточно-вытяжной вентиляции, трапами для удаления случайных и технологических вод.

Отопление. Башня «Восток» оборудуется водяной системой отопления, разделённой по высоте на 8 зон, присоединяемых к магистральным трубопроводам теплоснабжения по независимой схеме.

Система отопления принята двухтрубная с разводкой магистралей по техническим этажам стояками, которые размещают в вертикальных шахтах, и разводкой поэтажных трубопроводов в стяжке пола (или в объёме фальшпола обслуживаемого этажа). Для каждой зоны предусматривается по 2 (или 3) стояка отопления, присоединяемые к распределительным коллекторам отопительных контуров в ИТП на технических этажах. На каждом коллекторе установят циркуляционные насосы с частотным регулированием фильтров и запорно-сливной арматуры. Приборы отопления соответствуют требованиям к дизайну помещений, а также исходя из высоты остекления:

• для помещений офисов и апартаментов – внутрипольные конвекторы, устанавливаемые по периметру этажа;

• для технических этажей – настенные или напольные радиаторы;

• для ресторана на 95 этаже – четырёхтрубные внутрипольные конвекторы со встроенными вентиляторами.

Регулирование теплоотдачи приборов осуществляется с помощью регулирующих термостатических клапанов. Помещения с витражным остеклением оборудуют регулирующими клапанами с выносными термостатами. Термостаты устанавливают собственники/арендаторы. Этажи офисной зоны будут отапливать горизонтальные ветки с попутным движением теплоносителя. Каждая горизонтальная поэтажная ветка оборудована запорной арматурой и регуляторами перепада давления (балансировочной пары), а также резервируются места для установки поэтажных теплосчётчиков.
Для обеспечения возможности понижения температуры внутреннего воздуха в помещениях в ночное время на каждой ветке устанавливаются двухходовые регулирующие клапаны с электроприводами, управление которыми осуществляется с пульта диспетчера. Отопление каждого апартамента выполняется самостоятельными двухтрубными ветками с попутным движением теплоносителя, которые присоединены к магистральным поэтажным разводкам через индивидуальные распределительные шкафы для инженерных коммуникаций. В каждом шкафу размещается балансировочная и запорная арматура с функцией дренажа, фильтры, а также узлы подучёта тепла для арендаторов. Система отопления для смотровой площадки с панорамными барами и рестораном выполняется отдельной веткой от распределительного коллектора в ИТП на 87 этаже. В зоне ресторана вдоль витражей устанавливают внутрипольные четырёхтрубные конвекторы с вентиляторами, что обеспечит обдув тёплым воздухом витражей в холодный период года и частичную ассимиляцию теплопритоков от солнечной радиации в тёплый период года.

Отопление технических этажей планируется производить горизонтальными двухтрубными ветками с тупиковым движением теплоносителя и размещением нагревательных приборов у наружных стен.

Вентиляция. Системы принудительной общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха разработаны в соответствии с исходными данными и нормативными документами и увязаны с функциональным назначением отдельных групп помещений, их эксплуатационным режимом и делением корпуса на противопожарные отсеки техническими этажами. В башне «Восток» вентиляционное оборудование размещается на технических этажах 5/6, 33/34, 47/48, 61/62, 87/88 и 89. При определении тепловой нагрузки на системы кондиционирования приняты следующие значения теплопоступлений:

• от технологического оборудования – по заданию технологов.

Помещения офисов и апартаментов оборудуют центральными системами кондиционирования воздуха, что обеспечит подачу в обслуживаемые помещения наружного воздуха в объёме санитарной нормы из расчёта 60 м³/ч на человека в офисах и 100 м³/ч на человека в апартаментах. В помещения подаётся воздух от центральных установок, подогретый, охлаждённый или увлажнённый в зависимости от требования к помещениям и от периода года. Для отдельных систем предусматриваются теплообменники с промежуточным теплоносителем для рекуперации тепла. Для помещений с временным пребыванием людей (менее 2 ч.) обеспечивается подача наружного воздуха в объёме 20 м³/ч на человека, в остальных помещениях – по нормативу. Удаление воздуха из офисов и апартаментов осуществляется за счёт совместной работы вытяжки из санузлов и систем общеобменной вытяжной вентиляции. При этом объём подаваемого в помещения воздуха на 20 % превышает суммарный объём удаляемого. Снятие избыточных тепловыделений и поддержание оптимальной температуры внутреннего воздуха в каждом помещении осуществляется за счёт использования вентиляторных доводчиков (фэнкойлов) с подачей тепло/холодоносителя по четырёхтрубной схеме.

Ресторан на 95 этаже объединит два зала по 170 посадочных мест каждый, бар на антресоли, а также производственные и вспомогательные помещения. В залах для посетителей установят системы кондиционирования воздуха, производительность которых определена из расчёта частичной ассимиляции теплопоступлений от людей, остывающей пищи, солнечной радиации и освещения. При этом объём воздуха, подаваемого в каждый обеденный зал, составляет не менее 60 м ³/ч на человека. Раздача воздуха в обеденные залы будет осуществляться частично через фальшпол в зоне витражей, а частично – в верхнюю зону со стороны производственных помещений. Удаление воздуха – из верхней зоны и из горячего цеха. Самостоятельная приточная установка на 89 этаже (смотровая площадка) обеспечит двухступенчатую очистку, подогрев в холодный период и охлаждение в тёплый период года наружного воздуха в объёме 1,5-кратного воздухообмена. При этом расход воздуха на одного посетителя составляет не менее 20 м³/ч при максимально возможном заполнении этажа (350 человек). Удаление воздуха будет происходить через санузлы и систему общеобменной вытяжки. Ассимиляцию значительных теплопоступлений от людей, солнечной радиации и освещения выполнят дополнительные воздухоохладители в технических помещениях 89 этажа.

Вентиляционные камеры с вентустановками размещены по периметру технических этажей. Для исключения попадания вытяжного воздуха в приточные и вытяжные устройства разнесены по разным фасадам. Все технические этажи обеих башен обрамлены фасадной решёткой. Подача воздуха в безопасные зоны, размещаемые на технических этажах, предусматривается: в период заполнения – из расчёта обеспечения скорости истечения воздуха через одну открытую дверь защищаемого помещения не менее 1,5 м/с; после заполнения – при закрытой двери с подогревом приточного воздуха в электрокалорифере.

Холодоснабжение. От центрального холодильного пункта (ЦХП), расположенного в техническом бункере на минус втором этаже, осуществляется холодоснабжение комплекса «Федерация». Общая холодильная мощность установок составляет 35 000 кВт – это семь чиллеров мощностью по 5 000 кВт. В качестве холодоносителя используется охлажденная вода с температурой от 6 до 12 °C. Из ЦХП происходит снабжение холодом обеих башен. Для оборотного водоснабжения чиллеров применяются орошаемые градирни закрытого типа с функцией свободного охлаждения (фрикулинг) в зависимости от температуры наружного воздуха. Градирни (всего – 8 шт.), устанавливаются в технических помещениях на уровне 5 и 6 технических этажей, с горизонтальным забором воздуха через шумоглушитель на фасаде здания и вертикальным выбросом через кровлю 6 этажа. В целях уменьшения гидростатического давления в зоне обслуживания система холодоснабжения зонирована по высоте. Присоединять потребителей холода будут по независимой схеме через промежуточные индивидуальные холодильные пункты (ИХП), расположенные на технических этажах, с учётом гидростатического давления, не превышающего для фэнкойлов 10 бар, а для теплообменников центральных кондиционеров – 16 бар. В каждом ИХП будут группы теплообменников и насосного оборудования. Система холодоснабжения полностью автоматизируется и диспетчеризируется.

Для обеспечения комфортных параметров внутреннего воздуха в помещениях офисов и апартаментов в качестве дополнения к системе отопления предусматривается система теплоснабжения фэнкойлов по четырёхтрубной схеме. Расчётная тепловая нагрузка на систему принята равной 30 % от суммы расчётных теплопотерь этажа и, соответственно, зоны обслуживания. Подача теплоносителя к фэнкойлам осуществляется по отдельным стоякам от распределительных коллекторов промежуточных ИТП до входа в обслуживаемые помещения. Установка фэнкойлов выполняется собственниками или арендаторами.

Для холодоснабжения потребителей башни «Восток» предусмотрены две самостоятельные ветки транзитных трубопроводов диаметром 530 мм от холодильного центра до технического этажа на 5 уровне. Первая ветка обслуживает зону с минус пятого по 33 этаж, вторая ветка – верхнюю зону выше 33 этажа.

Шахта для транзитных магистралей трубопроводов имеет стеснённые габариты и не может принять нагрузки от всех трубопроводов, проходящих в ней. После проведённых расчётов суммарных нагрузок решили использовать для компенсации температурных изменений трубопроводов специальные сильфонные компенсаторы со сложной конструкцией разгруженного типа. Данные компенсаторы имеют минимальные габариты по сравнению с аналогами и полностью соответствуют как динамическим, так и статическим параметрам эксплуатации трубопроводов.

Особенностью данных компенсаторов является их сложная конструкция по принципу «сильфон в сильфоне», что не позволяет передавать распорные усилия от работы компенсаторов на элементы креплений трубопроводов и, в свою очередь, сохраняет заданную несущую способность здания. Холодоноситель (охлажденная вода), доходя до технического этажа, на 87–88 этажах теряет в каждом теплообменнике 2 °C и достигает температуры 14 °C. Поэтому снять теплоизбытки помещений фэнкойлами с такими параметрами холодоносителя не представляется возможным. В связи с этим для обеспечения комфортных условий в помещениях верхних этажей обустроили дополнительный холодильный центр, который обслуживает верхние этажи с 81 по 95. Этот холодильный центр размещается на 87 и 88 технических этажах. В верхней зоне башни устанавливают две независимые системы холодоснабжения:

• холодоснабжение от ЦХП всех центральных кондиционеров, размещаемых на технических этажах, а также фэнкойлов по 80 этаж;

• холодоснабжение фэнкойлов с 81 по 95 этаж от дополнительного холодильного центра на 87 и 88 технических этажах.

Дополнительный холодильный центр. Предназначен центр для круглогодичного снабжения холодом систем кондиционирования и выработки теплоты для догрева воды системы ГВС в тёплый период, а также для получения горячей воды в переходный период для теплоснабжения фэнкойлов. Холодопроизводительность в летнем режиме составляет 2 500 кВт на фэнкойлы; в зимнем режиме (режим «свободного холода») – 840 кВт – только на фэнкойлы зон с постоянным выделением тепловой энергии. Температура теплоносителя колеблется от 10 до 15 °C. Перепад температуры воздуха у потребителя равен 5 °C. Так как в тёплый период года температура греющей воды для ГВС на 87–88 этаже после потерь температуры в каскадных теплообменниках не позволяет обеспечить требуемую степень нагрева воды системы ГВС верхней зоны, а электрический догрев требует значительного количества электроэнергии и наличия массивных накопительных ёмкостей, в процессе разработки дополнительного холодильного центра была выбрана схема с утилизацией теплоты конденсаторов холодильных машин для догрева горячей воды. Для обеспечения высокой температуры нагрева от 45 до 61 °C в проекте использованы тепловые насосы «вода – вода», одновременно осуществляющие как нагрев воды для ГВС, так и её охлаждение для нужд потребителей в испарителе.
Общая теплопроизводительность холодильного центра (количество утилизируемой теплоты) составляет 860 кВт. Для обеспечения необходимых расходов холода подобрано следующее оборудование:

• две холодильные машины внутренней установки без конденсаторa;

• две холодильных машины «вода – вода» с водяными конденсаторами, используемыми для догрева воды системы ГВС в летний период;

• четыре конденсатора и четыре сухих охладителя, как для охлаждения гликолевого контура конденсаторов тепловых насосов в теплый и переходный периоды года, так и для режима «свободного холода» в холодный период.

Холодильный центр разделён на две части – зону А и зону Б с одинаковым набором основного оборудования, гидравлически объединенные в общую систему теплохолодоснабжения. Указанная компоновка позволяет упростить монтаж оборудования и получить отдельные независимые подсистемы для увеличения надёжности системы в целом.

Выбор холодильных машин с выносными конденсаторными блоками не случаен. Применение непосредственного охлаждения конденсирующегося фреона наружным воздухом позволяет исключить промежуточный теплоноситель между воздухом и фреоном, повысить температуру конденсации, минимизировать температурные потери на передачу теплоты и, как следствие, существенно сократить расход воздуха на охлаждение конденсаторов. Кроме того, исключаются циркуляционные насосы контура водяного охлаждения конденсатора, что позволяет снизить общее энергопотребление холодильного центра.

Также для воздушного охлаждения конденсаторных блоков частично используется вытяжной охлажденный воздух из помещений. Все эти решения позволяют повысить энергетическую эффективность системы холодоснабжения, а также уменьшить площадь фасадной решетки. Сокращение площади воздухозабора было одним из определяющих факторов при выборе технического решения, так как увеличение габаритов проёмов в рассматриваемых условиях невозможно. Холодильные машины оснащены собственной системой управления и автоматики, обеспечивающей эксплуатацию холодильных машин в расчётном режиме и предусматривающей автоматическую защиту агрегатов.
Система управления холодильных машин интегрирована в общую систему управления дополнительным холодильным центром. Контролируется и обрабатывается масса параметров, получаемых от внешних устройств и датчиков, от контроллеров холодильных машин, на основании чего происходит автоматическое переключение режимов работы холодильного центра, оптимизируется распределение нагрузки по отдельным частям системы, производится ротация рабочего и резервного оборудования, регулирование параметров теплоносителя и др.

Распределение охлаждённой воды по потребителям осуществляется от сборно-распределительных коллекторов при помощи двух насосных групп. Насосы оборудованы регуляторами частоты вращения двигателей в зависимости от перепада давления на входе и выходе из насосов. Таким образом, может осуществляться регулирование расхода теплоносителя в широких пределах в зависимости от потребности здания в холоде. Работоспособность холодильных машин сохраняется при минимальном потреблении холода, имеется возможность полностью исключать отдельные группы потребителей, устанавливать счётчики расхода холода на выделенные зоны и ещё многое другое.●

Литература

1. Смирнова И.Н., Шилкин Н.В. Высотный комплекс «Башня Федерация» // АВОК.2015. No 4.
2. Смирнова И.Н., Шилкин Н.В., Ефремов М.Н. Комплекс «Федерация». Системы вентиляции, кондиционирования и холодоснабжения башни «Восток» // АВОК.2015. No 7.

Ирина Николаевна Смирнова – генеральный директор ООО «Проектное бюро ˝Римакс˝».

Николай Васильевич Шилкин – канд. техн. наук, профессор МАрхИ.

Михаил Николаевич Ефремов – инженер, НП «АВОК»