Актуальное

Чем “дышат” памятники архитектуры

Здание, верой и правдой прослужившее своим обитателям веками, успевает прожить несколько жизней, меняя владельцев и назначение, подвергаясь разрушениям, перепланировкам и реконструкциям. В таких условиях очень трудно сохранить принципы создания микроклимата, заложенные при строительстве.

В инженерных системах XIX века эффективно применялись естественные способы воздухообмена
В инженерных системах XIX века эффективно применялись естественные способы воздухообмена

Известно, что основы жизнеобеспечения зданий, которые сегодня признаны памятниками архитектуры, базировались на продуманных конструктивных решениях и грамотном устройстве инженерных систем. В этих системах максимально использовались естественные способы организации воздухообмена, нагрева воздуха, его охлаждения и увлажнения.

Приступая к проектированию, архитектор учитывал расположение дома относительно розы ветров, сезонные изменения влажности и температуры, использовал простые конструктивные элементы (продухи, слуховые окна, встроенные в стены и перекрытия дымоходы и вентиляционные каналы) для того, чтобы наилучшим образом приспособить здание к изменчивому климату. Несмотря на последующие переделки, эти дома до сих пор могут сохранять комфортный микроклимат в течение всего года.

Точность инженерных расчетов

Начиная с 1870-х годов в Санкт-Петер­бурге для отопления многоэтажных зданий получили распространение различные системы подачи в помещения теплого воздуха от печей, распложенных на первых или подвальных этажах. Для прогрева здания внутри наружных или межкомнатных стен строились каналы с выходом на каждый этаж и с естественной тягой, которую создавали продухи на фасадах.

Как правило, основная масса свежего воздуха поступала не за счет инфильтрации, а через регулируемые заслонки из внутристенных воздушных каналов. В холодное время года воздyx прогревался теплом от дымоходов, которые чередовались в стене с вентканалами. Одновременно через специальные полости проветривались, прогревались и осушались межэтажные перекрытия. Режимы работы этой сложной системы поддержания микроклимата регулировались вручную.

Воздуховод, XIX век
Воздуховод, XIX век

Подобные системы вентиляции и отопления в том или ином виде сегодня сохранились в ряде исторических зданий. Так, в музейных залах Шуваловского дворца на Фонтанке, Дворца Юсуповых на Мойке, Мало-Михайловского дворца, Эрмитажа сети воздуховодов восстановлены и поддерживаются в действующем состоянии, только воздух подогревают не дровяные или угольные печи, а современные теплогенераторы.

С появлением в домах электричества получили развитие механические системы управления микроклиматом. В помещениях Большого Гостиного двора со второй половины XIX века действовала принудительная вентиляция. В Успенском подворье Киевско-Печерской лавры, построенном в конце XIX века, уже была реализована механическая рециркуляция с частичным подмешиванием свежего воздуха и стояли отопительные радиаторы.

«При строительстве Дома компании «Зингер», технически самого передового здания своего времени, для отопления в подвалах установили два паровозных котла, а в венткамерах – емкости с водой. Приточный подогретый и увлажненный воздух с помощью вентиляторов «Сименс» распределялся по этажам в офисные помещения, – рассказывает Александр ЩЕГЛОВ, генеральный директор компании «Чимни», которая имеет опыт обследования, восстановления и эксплуатации инженерных систем примерно на 200 объектах реставрации. – Кроме того, в системе был реализован вариант современного «фрикулинга» – при необходимости холодный воздух поступал в помещения напрямую».

Инженеры, которые занимались расчетом естественных систем, владели искусством создания и зонирования микроклимата даже в культовых сооружениях (наиболее сложных с точки зрения поддержания температуры и влажности) в зависимости от изменений внешней среды и количества людей внутри.

Как показали предреставрационные обследования Троицкого собора, его отопление в основном обеспечивали восемь печей в подвальном помещении, и нагретый воздух разводился через стеновые каналы практически по всей высоте собора. При большом количестве людей в зале подача воздуха увеличивалась за счет полного открытия каналов и усиления тяги, а при малом – обеспечивалась за счет обратных каналов, которые служили для циркуляции воздуха.

Даже в высоких и объемных помещениях простые и эффективные решения позволяли использовать естественные процессы перемещения воздуха, создавая комфорт и обеспечивая сохранность конструкций

Приток в летнее время предположительно осуществлялся через отверстия, расположенные под папертями и лестницами собора с подветренной стороны. В зимний период времени эти же отверстия служили для обогрева ступеней собора, что препятствовало их обледенению. Свежий воздух поступал в зал также через продухи на фасаде, которые вели в круглые помещения и лестницы собора. При большом скоплении народа эти помещения открывались, и в зал поступал свежий, слегка прогретый воздух. Летом, наоборот, этот воздух охлаждался за счет толщины стен и в помещение собора поступал более прохладным, чем на улице.

Такие простые и эффективные решения позволяли использовать естественные процессы перемещения воздуха в очень высоких и объемных помещениях, создавая комфорт и обеспечивая сохранность несущих конструкций и убранства интерьеров. Например, в соборе Успенского подворья система отопления и вентиляции была спроектирована таким образом, чтобы зимой холодный воздух не опускался ниже 2,5 м и не морозил прихожан.

В поисках компромисса

Несмотря на накопленный опыт по реконструкции исторических инженерных систем, рассчитывать на их полное восстановление не приходится. С появлением централизованного отопления многочисленные внутристенные дымоходы и вентканалы, оставшиеся не у дел, разрушались и зарастали пылью. Кроме того, сегодня практически утрачены навыки проектирования и обслуживания этих систем.

Воссоздать изначальный проект инженерных систем здания после многих ремонтов и перепланировок не так просто. Для этого специалисты не один месяц работают с архивными документами и чертежами, пытаясь определить по расположению каминов и печей наличие внутристенных каналов, проводят инструментальное исследование сохранившихся коммуникаций, используя выходы каналов на чердаки или в подвалы, вскрывая стены. Иногда необходимо сезонное наблюдение за температурным режимом здания, чтобы получить исходную информацию для разработки проекта и выбора оптимального решения. Работа эта не только длительная, но и затратная с точки зрения расчистки и обмуровки аварийных воздуховодов – куда как проще прибегнуть к преимуществам современных автоматизированных систем вентиляции, кондиционирования и отопления.

Тем не менее, по словам Александра Щеглова, перед началом строительных работ на любом объекте реставрации одним из первых требований со стороны КГИОП является обследование внутристенных каналов.

«Во-первых, отчет о проведенном обследовании показывает состояние стеновых конструкций и оценивает возможность их ремонта, – поясняет он. – Во-вторых, позволяет судить, можно ли задействовать каналы и другие пассивные средства создания микроклимата при проектировании, чтобы не нанести лишний раз ущерб историческим конструкциям и интерьеру. Хорошо, когда заказчик понимает преимущества восстановления существующей вентиляции, которая может работать круглосуточно, не требует ни электроснабжения, ни серьезных эксплуатационных затрат. Но есть и грустные примеры: мы тратим столько времени на выявление вентканалов, а заказчик бетонирует их, чтобы усилить конструкции, или просто игнорирует их возможности».

В качестве примера он приводит реконструкцию Александринского театра, где, согласно сделанным при обследовании замерам, естественная вытяжка могла бы обеспечивать 60 и больше тысяч кубометров воздуха в час, в то время как принудительная вентиляция, действующая с середины прошлого века, рассчитана на 48 000 куб. м.

Системы отопления и вентиляции прошлого учитывали все особенности петербургского климата
Системы отопления и вентиляции прошлого учитывали все особенности петербургского климата

Если в здании размещен музей, хранилище, концертный зал или проектом предусматривается изменение функционального назначения здания, то задача проектировщиков усложняется, так как новая система должна будет гарантировать необходимый воздухообмен и температурно-влажностный режим. Для этого требуется установка новых систем и типов оборудования для обогрева, увлажнения, кондиционирования, пожаротушения и вентиляции. Специалистам приходится искать приемлемые решения, чтобы «вписать» новую систему микроклимата в конструкцию здания и учесть возможности заказчика с точки зрения финансирования, энергоснабжения, обслуживания и ремонта.

При реконструкции комплекса зданий Сената и Синода под размещение Конституционного суда РФ и Президентской библиотеки был выполнен огромный объем работ по монтажу инженерных систем на площади свыше 38 000 кв. м. Только теплые полы занимают около 16 000 кв. м. Чтобы уменьшить расход электроэнергии, они подключены к «обратке» теплоснабжения. С той же целью в системах вентиляции работают рекуперационные установки, для обеспечения холодоснабжения выбраны реверсивные чиллеры с тепловыми насосами. Соблюдены требования по шумам и вибрации: микроклимат в помещениях создают малошумные фэнкойлы, а тяжелое вентиляционное оборудование на техническом этаже установлено не на перекрытия, а на специальные балки, закрепленные в стенах через виброгасящие элементы.

Что касается элементов старых дымоходов, то в доме Лаваля было восстановлено 86 каналов, в Сенате – 106, на Галерной ул., 3, – 182. Их общая протяженность составила свыше 4300 м, что само по себе дает представление о масштабах вентиляции и дымоудаления в зданиях екатерининской эпохи, хотя специалисты расчистили и провели обмуровки лишь наиболее сохранившейся части.

Для реставрационных работ в Большом театре в Москве и в Большом драматическом театре в Петербурге были разработаны регламенты проведения электромонтажных работ без ущерба интерьерам

«Проект реконструкции был рассчитан на применение принудительной вентиляции, – рассказывает один из исполнителей проектно-монтажных работ по вентиляции и кондиционированию генеральный директор компании «АЭР» Дмитрий ПЕЛЛО.­ – В здании Сената восстановленные каналы использовались для подключения к вентиляционному оборудованию, в Президентской библиотеке – под размещение металлических воздуховодов, поскольку на разрушающие работы с несущими конструкциями были наложены ограничения.

Однако организовать проектный воздухообмен только за счет восстановленных каналов оказалось невозможным, поэтому монтажникам пришлось дополнительно проложить в стенах несколько сотен метров новых каналов и отверстий».

Нормативы: за и против

Как полагают в «Чимни», проблема неиспользования старой вентиляции в том, что некоторые решения, которые успешно применялись гражданскими инженерами и были регламентированы различными уложениями (урочные положения) столетие назад, сегодня никак не отражены в действующих СНиПах.

Например, в здании поликлиники на Садовой ул., 10, построенном в 1870-х годах, вытяжные решетки с подвального помещения и с каждого из шести этажей напрямую выведены в вытяжной канал, который обеспечивают надежную тягу без перетоков воздуха. Но по современным нормативам для организации вытяжки следует проектировать воздушные затворы и вход в основной канал через 2,5 м выше.

«Согласно действующим нормативам в проектах можно использовать естественную вентиляцию, но стабильность ее работы слишком зависит от многих внешних факторов, – рассуждает Дмитрий Пелло. – Поэтому в помещениях, где необходим индивидуальный температурно-влажностный режим, выбор будет сделан в пользу принудительной системы. Например, при размещении медицинских учреждений в исторических зданиях о естественной вентиляции даже речи быть не может. В результате сейчас на одном из таких объектов, чтобы не портить лепнину и отделку, нам приходится убирать воздуховоды в специальные короба и тем самым уменьшать полезную площадь».

Требования сохранности интерьеров, влияющие на выбор проектных решений, – настоящая «головная боль» инженерных компаний. По словам специалистов ООО «СтройЭлектроМонтаж № 5», в ходе реставрационных работ и в Большом театре в Москве, и в Большом драматическом теат­ре в Петербурге были разработаны и согласованы особые регламенты проведения электромонтажных работ без ущерба интерьерам, а сам процесс проходил под строгим контролем со стороны заказчика.

«Мы изыскивали различные решения, чтобы проложить кабельную сеть, установить щитовые и распределительные устройства и при этом не повредить стены, – говорит начальник участка слаботочных систем СЭМ-5 Антон ВАЙСБАНД об особенностях работы в Большом театре. – Использовали лотки для наружной прокладки, штробили пол, прокладывали кабельные линии под крышей. Электросеть в здании театра была полностью демонтирована и заменена на новую. Щадящими методами было проложено порядка 600 км кабеля разного сечения, в том числе для электропитания вентиляционного оборудования, не считая слаботочных сетей и телефонии».

Обновленный Большой театр – яркий пример применения самого современного технологического оборудования в исторических и новых помещениях, что потребовало дополнительной энергомощности. В углубленном подземном пространстве была смонтирована встроенная трансформаторная подстанция, поскольку энергопотребление выросло почти вдвое до 7 МВт.

«Большинство новых применяемых решений на объектах реставрации обычно продиктовано действующими нормативами, особенно если речь идет об обеспечении пожарной безопасности, – комментирует начальник участка СЭМ-5 Александр КОНЧАКОВ. – Например, в сценическом пространстве Большого театра смонтированы специальный устойчивый к открытому огню кабель, автоматические люки дымоудаления, эффективная система пожарной сигнализации, впервые установлен противопожарный занавес – специальная плита, при необходимости отсекающая сцену от зрительного зала. Для этого архитекторы разрешили протянуть шинопровод сквозь двухметровую стену в исторической зоне. С окончания работ прошло всего пять лет, и требования по пожарной безопасности ужесточились: на подобных объектах сегодня используется только негорючий кабель с дополнительной противопожарной изоляцией. Это означает, что следующая реконструкция театра может опять потребовать полной замены кабельных линий».

Это касается и других внутренних инженерных систем: при очередном изменении в  функциональном назначении здания может оказаться, что существующие инженерные системы не соответствуют требованиям новых стандартов, и их придется заменить, что не исключает сохранения естественных элементов создания микроклимата там, где это уместно и оправданно.

Татьяна Рейтер

Related posts

X