Специфика проектирования инженерных сетей и оборудования в памятниках архитектуры

При приспособлении памятника архитектуры необходимо оснастить его целым рядом технических систем, которые обеспечат необходимые комфортные условия для работающих в помещениях людей, сохранения музейных ценностей, а также для ограждающих конструкций самого памятника. Обычно в старых зданиях такие системы не соответствуют современным требованиям либо отсутствуют, и их приходится проектировать заново.

Современные строительные нормы и правила проектирования определяют очень большой перечень необходимых технических систем и сетей в зависимости от назначения сооружения. Полное обеспечение всех оптимальных комфортных условий на уровне этих требований нередко может привести к нарушению художественного облика памятника, его ограждающих конструкций, декора. Поэтому современная практика проектирования систем инженерного обеспечения в памятнике архитектуры по большей части сводится к значительному отклонению от действующих нормативов в сторону разумного уменьшения числа систем, ограничения их функциональных возможностей. Предпочтение отдается техническим системам, которые необходимы для обеспечения оптимального температурно-влажностного режима самого памятника, а также контроля за параметрами воздуха (отопление, вентиляция, контрольно-измерительные приборы и автоматика).

При реставрации памятников архитектуры, особенно с сохранившимся убранством интерьера, решающим фактором в выборе уровня комфортных параметров (температура, освещенность, кратность обмена воздуха) и числа инженерных систем обычно служит не новое назначение помещений, как в новом строительстве, а необходимые, с точки зрения сохранности старых конструкций, живописи, экспонатов, температура и относительная влажность воздуха а также необходимые, с точки зрения сохранности исторического интерьера, традиционные условия освещения (расположение источников света, уровень освещейности).

При проектировании технических систем в памятниках проектировщик имеет дело с ограждающими конструкциями, существующими длительное время. Материал их существенно изменил свойства, структуру, теплотехнические характеристики. По этой причине расчет теплообмена, выполняемый по современным таблицам и методикам, для памятника архитектуры может быть только приближенным. Для выполнения точного расчета необходимо знать реальные свойства материалов по всему объему конструкций с учетом зоны их местоположения. Только в этом случае можно ожидать более точного совпадения расчетных параметров теплообмена в памятнике архитектуры с реальными.

В отличие от современных сооружений памятники архитектуры часто имеют различную толщину ограждающих конструкций по их высоте. Так, в культовых зданиях она обычно составляет около 1,5 м в нижней зоне при толщине стен барабана 30—60 см. Значительная неравномерность распределения температур по высоте помещения влияет на теплообмен сооружения в целом. Это должно быть учтено при проектировании систем отопления в памятниках архитектуры.

Многие памятники имеют очень большую высоту при сравнительно небольшой площади. Обычно вытянутый кверху объем этих сооружений разделяется внутренними столбами и арками на более мелкие объемы. Недостаточная вентиляция в подобных помещениях должна учитываться при расчете их теплообмена. Изучение циркуляции воздуха дает возможность более правильного выбора мест установки отопительных приборов, вентиляционных отверстий, скоростей движения воздуха и пр.

Еще одна особенность проектирования инженерных систем и сетей в памятниках архитектуры со сложной внутренней структурой заключается в невозможности однозначно задать параметры внутреннего воздуха. Для разных «составляющих» памятника — самого здания, живописи на его стенах, предметов внутренней обстановки, различных экспонатов, а также для человека, работающего в помещении, требуется соблюдение различных параметров. Поскольку никакая техническая система не дает принципиальной гарантии обеспечения двух и более граничащих условий, ее приходится рассчитывать либо на параметры, оптимальные для какой-либо одной из этих «составляющих», либо на некоторые усредненные компромиссные параметры, которые ни для одной из них не могут быть оптимальными. Поддержание микроклимата в памятнике должно быть прежде всего направлено на обеспечение сохранности ограждающих конструкций и декора. Исходя из этого условиями оптимального температурно-влажностного режима обычно принимаются условия невыпадения конденсата на внутренней поверхности ограждающих конструкций, а также минимизация потоков влаги и температуры в них.

Трудности создания оптимального режима эксплуатации памятников осложняются требованием не искажать облик сооружения.

Для оптимизации параметров внутреннего воздуха в памятнике используются:

ограниченное проветривание здания в такое время года, когда наружный воздух, попадая внутрь здания, может прогреть внутренние поверхности ограждающих конструкций, не вызывая при этом выпадения конденсата на внутренних поверхностях ограждения. В этом случае в здании практически отсутствуют какие-либо технические устройства поддержания параметров температурно-влажностного режима, кроме контролирующих их приборов. Оно обеспечивается проветриванием, осуществляемым в соответствии со специально разработанной инструкцией;

ограниченный подогрев воздуха внутри помещений. Температура подогрева выбирается с таким расчетом, чтобы температура внутреннего воздуха была выше точки росы (т.е. температуры, при которой при данном содержании влаги в воздухе происходит выпадение конденсата);

традиционные системы отопления, обеспечивающие нормированный уровень параметров (Т= 18°С, относительная влажность ф = 55%);

кондиционирование с параметрами воздуха (Т и ф), планово меняющимися

в течение года в зависимости от изменения параметров наружного воздуха.

Таким образом, обеспечение более высокого уровня оптимизации параметров воздуха связано с усложнением и увеличением объемов технических систем и средств, что в итоге может привести к значительным потерям как в интерьере памятника, так и в его ограждающих конструкциях. Это обстоятельство должно учитываться уже на стадии выбора новой функции памятника, поэтому его изучение, с точки зрения возможности внедрения современных технических систем при минимальном ущербе для сохранности, следует начинать как можно раньше.

Следующая особенность проектирования технических систем обеспечения параметров внутреннего воздуха в памятниках архитектуры — значительная тепловая и влажностная инерционность ограждающих конструкций, обусловленная их массивностью, что вызывает необходимость принимать во внимание такое понятие, как «теплоустойчивость» здания, а также влажностный режим ограждающих конструкций. Параметры, реально создаваемые в памятнике внедренными системами, часто отличаются от запроектированных. Это приводит к необходимости предусматривать в этом случае более широкие возможности их регулирования. Кроме того, всякая система их стабилизации по этой же причине требует в обязательном порядке индивидуальной наладки и экспериментальной доводки.

Приходится сталкиваться еще с целым рядом технических трудностей, непосредственно вытекающих из особенностей памятников. Это отсутствие вспомогательных технических площадей, большая толщина стен, наличие сводов, живописи, декора и т.п., а также отсутствие закладных и проходных деталей. При проектировании систем отопления и вентиляции необходимо максимально использовать все имеющиеся на памятнике технические и конструктивные возможности, заложенные при его строительстве (всевозможные продухи, вентиляционные каналы, печи, дымоходы, пробитые проемы, подлежащие заделке, и т.п.). Все эти возможности необходимо изучить на объекте до начала проектирования систем. Их использование снижает стоимость технических систем, а также уменьшает степень искажения интерьера памятника.

Для правильного решения этих вопросов инженеры-проектировщики должны подробно ознакомиться с материалами архитектурного исследования, а иногда и принимать в них участие. Архитектор — автор проекта реставрации участвует в выборе или согласовывает типы используемых приборов (особенно осветительных и отопительных), места их установки; места прокладки трубных и кабельных коммуникаций, места расстановки оборудования, места прохода коммуникаций через перекрытия, стены и т.п. Вся эта работа в отличие от нового проектирования требует корректировки на объекте, в натуре.