Инженерные системы высотных и большепролетных зданий и сооружений

СОКОЛОВ Л. И.
ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ  
ВЫСОТНЫХ 
И 
БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ 
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
Учебное пособие
Москва    Вологда
«Инфра-Инженерия»
2019

УДК 696+697
ББК 38.76+38.48
С59
Рецензенты: 
д-р биол. наук, проф., зав. кафедрой геоэкологии и инженерной геологии  
Вологодского государственного университета,  
заслуженный деятель науки РФ Л. Г. Рувинова;  
канд. техн. наук, менеджер ООО «Акватон» (г. Вологда) А. О. Родина
С59
Соколов, Л. И.
Инженерные системы высотных и большепролетных зданий и сооружений : 
 
учебное пособие / Л. И. Соколов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
 
2019. – 604 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0322-1
Рассмотрены инженерные системы высотных и большепролетных зданий: водоснабжения, 
водоотведения и водостоков, мусороудаления, бельепровода, отопления, вентиляции, конди- 
ционирования воздуха, тепло- и холодоснабжения, электроснабжения, электрооборудования, 
связи, сигнализации, автоматизации, диспетчеризации и пожаробезопасности высотных зданий. 
 
Учтены требования законодательства в области проектирования и мониторинга строительства, 
тенденции современного промышленного дизайна сантехники, исследована возможность применения водосберегающих технологий. Представлены необходимые для расчета систем водоснабжения теоретические и практические материалы.
Для студентов строительных специальностей, преподавателей вузов и специалистов в области 
проектирования, строительства и эксплуатации инженерных систем и оборудования высотных 
 
и большепролетных зданий и сооружений. 
УДК 696+697
ББК 38.76+38.48
ISBN 978-5-9729-0322-1
© Соколов Л. И., 2019 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

ВВЕДЕНИЕ
Инженерное оборудование высотных зданий представляет собой комплекс оборудования холодного и горячего водоснабжения, водоотведения, 
водостоков, мусороудаления, бельепровода, тепло- и холодоснабжения, 
вентиляции и кондиционирования воздуха, электроснабжения и электрооборудования, а также включает системы связи, сигнализации, автоматизации 
 
и диспетчеризации. Этот комплекс необходим для жизнеобеспечения населения и определяет степень благоустройства и комфортности зданий в современных городах.
Высотное домостроение является в настоящее время привлекательным 
для инвесторов и позволяет более эффективно использовать городские территории. С точки зрения архитектурного облика застройки территории такие 
здания являются её украшением и придают ей выразительность и яркость. 
Высотными принято считать здания, высота которых достигает 75 м. Строительство и проектирование таких зданий требует детальной проработки 
геологии участка строительства, обеспечения необходимой устойчивости 
 
и прочности сооружения, правильного выбора места расположения объекта.
Решение проблемы проектирования вертикальных коммуникаций систем 
водоснабжения и водоотведения высотных зданий требует от будущих специалистов, проектировщиков, строителей знаний в различных областях науки. 
Изучение зарубежного опыта строительства и проектирования коммуникаций высоток является важным и обязательным при изучении данного курса. 
 
Ряд вопросов, связанных с обеспечением надёжности работы систем водоснабжения и водоотведения высотных зданий, продиктованы безопасностью проживания людей и должны быть учтены при строительстве этих 
 
объектов. Сооружение высотных зданий осуществляется по специальным 
строительным нормам и техническим условиям, то есть индивидуальным регламентам и нормативам, утвержденным на федеральном уровне для каждого конкретного случая. В настоящее время правительством Москвы вместе 
 
с Госстроем России создана нормативная база, включающая разработки 
 
московских городских строительных норм. 
В Санкт-Петербурге важнейшим документом, регламентирующим вопро- 
сы проектирования и строительства высотных зданий, являются Территориальные строительные нормы (ТСН) «Жилые и общественные высотные 
 
здания». Ряд важных расчетных характеристик систем водоснабжения и водоотведения может быть определен по СП 40-107-2003 («Проектирование, 
монтаж и эксплуатация систем внутренней канализации из полипропиленовых труб»), СП 30.13330.2016 («Внутренний водопровод и канализация 
зданий»), СП 253.1325800.2016 («Инженерные системы высотных зданий»), 
 

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
СП 73.13330.2016 (СНиП 3.05.01-85 «Внутренние санитарно-технические 
 
системы»). Установлена следующая градация основных инженерных систем 
высотного дома:
1. Электричество. 
2. Лифт. 
3. Отопление. 
4. Тепло- и холодоснабжение. 
5. Водоснабжение, водоотведение, водостоки. 
6. Вентиляция. 
7. Кондиционирование и климатические системы. 
8. Системы пожаротушения. 
9. Мусороудаление. 
10. Бельепровод (для гостиниц, санаториев). 
11. Системы дренажа. 
12. Системы учета. 
13. Слаботочные сети.
В данном учебном пособии подробно и детально рассмотрены системы 
водоснабжения, водоотведения и водостоков высотных и большепролетных зданий и сооружений, а также уделено внимание другим инженерным 
 
системам.
Насыщенность здания инженерным оборудованием за последние годы 
возросла многократно - только количество прокладываемых магистральных 
трубопроводов, относящихся к системам холодного и горячего водоснабжения, может достигать пятнадцати, а с учетом систем отопления, вентиляции, 
мусороудаления превышает тридцать. Размещение возросшего количества 
инженерных коммуникаций и оборудования требует иного принципа его 
размещения и режима эксплуатации. Традиционный подход по размещению трубопроводов под потолком, вдоль стен коридора, в подвале здания 
к современным высотным комплексам не подходит. Для нормального размещения всех инженерных коммуникаций здания необходимо выделение 
специальных технических коридоров, этажей, достаточно широких и высоких, обеспечивающих не только размещение, но и качественное обслуживание коммуникаций. В случае применения специального оборудования 
ещё на стадии эскизного проектирования требуется совместная работа архитекторов и инженеров по выделению отдельных технических помещений 
 
и его установке.
Не всегда приборы, материалы и технические решения, приемлемые для 
обычных зданий, могут использоваться при строительстве многоэтажных 
комплексов. В настоящее время накоплено ещё слишком мало информации, 
чтобы делать определенные выводы по работе того или иного оборудования. 
Поэтому ценным становится опыт эксплуатационных служб, привносимый 
 

ВВЕДЕНИЕ
в проектные решения. Привлечение служб эксплуатации инженерных систем 
высотных зданий в проектную группу для экспертизы принимаемых решений 
должно стать обязательной практикой.
Тем не менее уже сегодня можно отметить вопросы, требующие пристального внимания проектировщиков и характерные для систем водоснабжения 
и водоотведения. В первую очередь это касается надёжности и безопасности 
проектируемых систем. Многоэтажные дома должны отражать самые современные тенденции в проектировании и строительстве, ориентированные на 
повышение качества жизни. Системы водоснабжения таких объектов должны обеспечивать высокий уровень качества питьевой воды, абсолютную надёжность (безаварийность) всех систем, минимальные затраты в процессе 
их эксплуатации (ресурсо- и энергосбережение). Закладывая системы водостоков, водоснабжения и водоотведения, отопления при проектировании, 
важно использовать материалы и комплектующие, отвечающие мировым 
стандартам качества. Необходимо терпеливо разъяснять заказчикам, инвесторам, строительным компаниям и будущим жильцам целесообразность 
 
их применения.
Как ни парадоксально, стоимость строительства жилья при этом практически не увеличивается: удорожание составляет десятые доли процента, 
 
что почти не отражается на стоимости квадратного метра жилья. При этом 
появляются принципиально новые возможности и преимущества перед традиционно применяемыми сегодня материалами и технологиями.
Учитывая, что материалы для трубопроводных систем должны отвечать 
мировым стандартам качества, многие монтажные организации отдают предпочтение продукции европейских производителей. Предложения на рынке материалов и оборудования могут удовлетворить спрос в любой ценовой нише.
С приходом на российский рынок высокотехнологичных материалов 
 
и оборудования вопрос квалификации кадров в строительной отрасли 
 
приобрёл особую актуальность. Обучение новейшим технологиям - долгосрочный и недешевый процесс, не каждая компания готова пойти на за- 
траты, связанные с освоением современных материалов и технологий. 
Учебное пособие включает информацию о современных технологиях, 
материалах, сантехническом оборудовании, в том числе для инвалидов 
 
и лиц с ограниченными возможностями передвижения. Пособие содержит 
предназначенные для применения на практике правила проектирования 
 
и устройства внутренних систем тепло- и холодоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, холодного и горячего водоснабжения, 
канализации, водостоков, бельепроводов, мусороудаления, электроснабжения, автоматизации и диспетчеризации. Рассматриваемый зарубежный опыт 
строительства современных высотных и большепролетных зданий и сооружений позволит обучающимся правильно осмыслить задачи проектирования систем водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения и вентиляции 

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
подобных сооружений, ознакомиться с новыми технологиями их прокладки, 
строительными материалами, режимом работы насосного оборудования.
В настоящем пособии представлены новые решения по проектированию 
зонных систем водоснабжения и водоотводящих систем высотных зданий, 
водосточных систем, особенности схемных решений водостоков, новые 
 
водосточные воронки, трубы и фитинги из новых материалов для систем внутреннего водоснабжения и водоотведения, особенности эксплуатации других 
инженерных систем, приведены примеры расчета и подбора компенсаторов для горячего водопровода, а также схемы размещения повысительных 
установок в высотных зданиях. Издание адресовано широкому кругу спе- 
циалистов: проектировщикам, эксплуатационникам, архитекторам, девелоперам, специалистам в области теплоснабжения, отопления, вентиляции, 
 
кондиционирования воздуха, электро- и пожаробезопасности, водоснабжения, водоотведения высотных и большепролетных зданий, а также преподавателям и студентам, обучающимся по специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» (специализация № 1 «Строительство 
высотных и большепролетных зданий и сооружений»), а также в рамках направления подготовки «Строительство».

ǸǨǯǬǭdz,ǹǺǸǶǰǺǭdzȄǹǺǪǶǪȃǹǶǺǵȃǽǯǬǨǵǰDZ
ǵǶǸǴǨǺǰǪǵǨȇǩǨǯǨǬdzȇǷǸǶǭDzǺǰǸǶǪǨǵǰȇ
ǰǴǶǵǰǺǶǸǰǵǫǨǰǵǮǭǵǭǸǵȃǽǹǰǹǺǭǴ
ǪȃǹǶǺǵȃǽǯǬǨǵǰDZ
ǫȓȈȊȈǯȈȌȈȟȐȐȗȘȍȐȔțȡȍșȚȊȈȊȣșȖȚȕȖȋȖșȚȘȖȐȚȍȓȤșȚȊȈ
Задачи высотного строительства - обеспечение энергоэффективности, 
безопасности, надёжности и, как производное, долговечности зданий и сооружений.
Неконтролируемое «расползание» городов является одной из основных 
проблем, с которыми сталкивается в настоящее время мировое сообщество. 
В результате того, что наши города растут по горизонтали в большей степени, 
чем по вертикали, поглощая всё боғльшие земельные площади, при поездках 
на работу и домой людям приходится преодолевать всё большие расстояния. Существует прямая взаимосвязь между плотностью городского насе- 
ления и затратами на энергообеспечение: в более плотных городах 
 
затраты на энергообеспечение ниже, так как протяженность тепловых и электрических сетей меньше.
Проектирование систем водоснабжения высотных зданий принципиально отличается от проектирования этих же систем для многоэтажных зданий, 
 
так как для высотных зданий влияние наружных климатических воздействий 
и величины градиентов перемещения потоков массы и энергии внутри здания является по своей значимости колоссальным.
Высота в домостроении - это прибыль для инвестора. В условиях дороговизны земельных участков, отведенных под застройку, строительные 
компании стараются возвести здания с максимальной для себя выгодой, 
используя в качестве инструмента для извлечения прибыли высоту: в высотном доме больше квартир, офисов или просто полезных помещений.
Но на этом пути строителям приходится считаться с законами строительной физики, механики, аэродинамики, гидравлики, теплотехники и соображениями безопасности.
Преимущества высотного домостроения:
² эффективное использование территорий;
² снижение протяженности коммунальных сетей;
² снижение удельных расходов на инженерные коммуникации;
² рациональность и многофункциональность возведения зданий смешанного использования;

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
² снятие транспортной, инфраструктурной и социальной проблем для 
жителей;
² экологическая эффективность;
² архитектурная выразительность и доминирование в застройке территории.
Высотное домостроение является привлекательным для инвесторов, 
 
а также позволяет более эффективно использовать городские территории 
 
и уменьшить протяжённость коммунальных сетей.
С архитектурной точки зрения такие здания обладают высокой выразительностью и могут выступать доминантами при формировании архитектурного облика застройки территорий.
Конечно, на возведение двухэтажного домика требуется гораздо меньше 
материалов, ниже требования к квалификации работников, чем при строительстве многоэтажки, а уж тем более - высотной «башни». Однако специа- 
листы знают: эта дешевизна - кажущаяся. Себестоимость 1 мð в индиви- 
дуальном доме гораздо выше, чем такой же полезной площади в много- 
этажном. Плюс повышенные удельные расходы на инженерные коммуникации, но самое главное - найти земельные участки для малоэтажного домо- 
строения реально только на окраинах городов. И это самый главный 
 
минус такой застройки, за которым тянутся и другие проблемы: транспортная, инфраструктурная, социальная - всё, что связано с отсутствием 
 
в пригородных посёлках детсадов, школ, больниц и поликлиник.
Высотные здания (особенно здания смешанного использования) рациональны по сути своей потому, что в них может разместиться большое количество людей на маленьком участке земли. Это позволяет спасти от застройки 
сельскохозяйственные угодья и сокращает потребление энергии и выбросы оксида углерода в окружающую среду, связанные с маятниковой миграцией (например, с поездками людей из пригородов на работу и обратно). 
 
Они также предлагают эффективные системы вертикального и горизонтального перемещения, заставляя больше использовать общественный транспорт и способствуя созданию городов, по которым можно будет передвигаться 
пешком.
Высотные здания могут иметь разное назначение: быть гостиницами, 
офисами, жилыми домами, учебными зданиями. Сегодня в высотном строи- 
тельстве принята многофункциональность: на нижних этажах зданий, как 
правило, размещается торговый центр, над ним гостиница, дальше квартиры и на самых верхних этажах - апартаменты, пентхаусы. Но бывают 
 
и чисто жилищные проекты: например, в Дубае, как и в российских городах, 
существует острая нехватка инженерной инфраструктуры и дома строятся 
 
на ограниченной площади.
Высотные здания считаются сложными конструкциями, для строительства которых требуются серьезные инженерные решения. Достаточно ска

РАЗДЕЛ I. СТРОИТЕЛЬСТВО ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
зать, что в современных высотках насчитывается до 30 систем инженерного 
 
оборудования: системы отопления, вентиляции, водопровода, канализации, мусороудаления, пожарной безопасности, автоматизации, пассажирского подъёмного оборудования и др. Причем все эти системы отличаются 
от тех, которые используются в строительстве обычных домов. И зачастую 
требуется взаимоувязка работы таких систем, поскольку они могут оказывать 
друг на друга существенное влияние.
Кроме того, в высотных зданиях необходимо вести постоянный мони- 
торинг как самой конструкции, так и всех её инженерных систем. Поэтому 
в домах устанавливаются тысячи датчиков, с которых постоянно снимаются показания. Существенным фактором, негативно влияющим на развитие 
высотного строительства в России, является отсутствие современной нор- 
мативной базы, препятствующее успешному развитию этого вида строительства.
Существующие сегодня методы проектирования основаны на нормах 
прошлого века без учёта современных разработок в области санитарно- 
технического оборудования. Сегодня основная проблема заключается в том, 
что был достаточно длительный перерыв в высотном строительстве, а это 
значит, что у нас отсутствуют необходимые специалисты как в области проектирования, так и в строительстве такой категории зданий.
Отстала нормативная база, необходимо практически заново создавать 
технический регламент по безопасности инженерных изысканий, проекти- 
рованию, строительству. Технический регламент крайне необходим. Ситуация такова, что существующие нормативы, расчётные конструктивные схемы зданий, пожарные требования, система инженерного оборудования, экс- 
плуатация - всё это для архитекторов, строителей и служб городов является 
новым. 
Зарубежные специалисты, которые берутся за высотное домостроение 
на территории России, также испытывают сложности в связи с отсутствием 
строительных норм и правил на этот тип зданий. Ситуация требует углублённого изучения отечественной и зарубежной нормативной базы, касающейся 
высотных зданий, отечественного и зарубежного опыта возведения и экс- 
плуатации подобных объектов.
ǫȓȈȊȈDzȓȈșșȐȜȐȒȈȞȐȧȊȣșȖȚȕȣȝȏȌȈȕȐȑ
В наши дни в мире построено свыше 2600 небоскрёбов, треть из которых 
(862) возведена в Китае (включая Гонконг и Макао). Остальные расположены в США - 665, Японии - 163, ОАЭ - 146 и других государствах, причём 
с каждым годом всё больше стран присоединяется к «небесному клубу». 
 

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 
Впрочем, хотя высотное строительство давно перестало быть экзотикой, 
каждый небоскрёб - здание уникальное. Поэтому довольно условна и классификация высоток. Тем не менее она есть, поскольку существует целый 
ряд «унифицированных» проектных решений, которые служат ориентиром 
для профессионалов.
Высотные здания относятся к числу наиболее сложных объектов строительства, поэтому ряд основных рекомендаций по их проектированию принимаются согласованно международными общественными организациями 
инженеров и архитекторов. Такие решения обновляются и утверждаются 
на регулярных встречах международных независимых сообществ инженеров и архитекторов - IABCE (International Association for Bridge and Structural 
Engineering), ASCE (American Society of Civil Engineers) и CIB (International 
Council for Research and Innovation in Building and Construction). В частности, 
на симпозиуме СIB, проходившем в 1976 году в Москве, была принята общая 
классификация зданий по их высоте в метрах. На сегодня эта классификация 
считается общепринятой и включает 5 групп высотных зданий. 
Первая группа - здания высотой до 30 м - относится к сооружениям повышенной этажности. Вторая, третья и четвертая группы - здания высотой до 50, 75 и 100 м соответственно - относятся к I, II и III категориям 
 
многоэтажных зданий соответственно. Пятая группа - это здания свыше 
 
100 м - относится к высотным. Внутри последней (пятой) группы высотных 
зданий обычно прибегают к дополнительной классификации с шагом высоты 
в 100 м. При этом количество небоскрёбов высотой более 400 м во всём 
 
мире не достигает и десяти; высотой от 300 м до 400 м - 30, от 200 м 
 
до 
300 
м 
немного 
превышает 
100, 
а 
здания 
высотой 
от 
100 
до 
200 
м 
являются 
самы- 
ми распространёнными и их количество растёт непрерывно.
Для классификации небоскрёбов был принят критерий высоты в метрах, 
 
а не этажах, поскольку высоты этажей принимаются различными в зави- 
симости от назначения здания и требований национальных норм проек- 
тирования. Естественно, рамки классификации, принятые CIB, не являются 
жёсткими и в различных странах могут быть скользящими в соответствии 
 
со сложившимися традициями проектирования и его нормами. В частности, 
в Москве, где практика многоэтажного массового жилищного строительства 
и нормы проектирования были ориентированы на высоту зданий до 75 м, 
сложилась тенденция отнесения к высотным зданиям жилых зданий выше 
 
75 м и общественных зданий выше 55 метров.
Высота здания определяется разностью отметок поверхности проезда для 
пожарных машин, находящихся на уровне нижней планировочной отметки 
земли, и нижнего уровня открывающегося проёма (окна) в наружной стене 
верхнего этажа, в том числе мансардного. При этом верхний технический 
этаж не учитывается. Этот норматив был закреплен в Межгосударственном 
СП «Инженерные системы высотных зданий» в 2013 году.