Квартальная застройка
Квартал представляет собой территориально-архитектурную структурную единицу в городе. Из совокупности таких ячеек, а также отделяющих их улиц складывается урбанизированная среда в большинстве населенных пунктов, особенно городских центров. По площади большинство кварталов совсем небольшие и состоят из невысоких домов. А значит, они могут удачно вписываться даже в план поселка с небольшой территорией, а не только густонаселенного города. Давайте выясним, на какие типы можно условно поделить кварталы, чем они отличаются от микрорайонов, в чем недостатки и преимущества этих видов застройки. А также что должен означать для городской жизни хороший квартал, и какие функции он выполняет для общества.
Виды квартальной застройки
Квартальная застройка сама по себе является отдельным видом городского благоустройства. И в то же время она может быть совсем разной, если менять различные параметры и характеристики. Даже в пределах одного района города могут быть отличающиеся виды застройки. Давайте разберем, в чем разница между различными типами кварталов и как это влияет на деятельность людей и быт города.
Первый критерий — плотность. Плотная квартальная застройка наиболее характерна для центров крупных метрополий. Выделяется довольно близко стоящими зданиями, как правило, средней и большой этажности. Застройщики стараются использовать каждый квадратный метр земли, поэтому в плотной застройке квартального типа преобладает дорогая недвижимость с магазинами на первых этажах. А вот застройка низкой плотности наиболее типична в спальных районах. Чтобы жильцам было комфортно жить, она содержит обширные зоны между домами, где располагаются площадки, небольшие парки и зеленые прогулочные аллеи.
Следующий критерий разделения кварталов на виды — это этажность. В России большинство квартальных проектов состоят из нескольких высотных зданий, объединенных в жилой комплекс. Это уже привычная картина для Москвы, Санкт-Петербурга и других городов-миллионников. Совсем иначе обстоят дела с низкоэтажными кварталами. Они более популярны в Европе, чем у нас. Такие кварталы можно застроить таунхаусами, коттеджами и дюплексами в 1-3 этажа. Чаще всего малоэтажные дизайнерские районы представляют собой элитную загородную недвижимость, из которой несколько застройщиков одновременно могут выстраивать целые новые поселки, куда люди, владеющие собственными авто, переезжают подальше от городской суеты и каждый день ездят в город на работу и обратно.
Можно разделить квартальную застройку по функциональной принадлежности. Некоторые из них проектируются только для проживания жильцов. Другие представляют собой инфраструктурные области смешанного типа. В них коммерческие здания объединены в один квартал с жилыми, как правило, средней этажности. А третий вариант — полностью рабочая недвижимость с магазинами, офисами и другой коммерцией.
Некоторые подобные проекты строятся для себя «под ключ» крупными компаниями, где большая часть помещений составляют штаб-квартиру организации, а остаток сдается в аренду более мелким предпринимательствам. Схема коммерческого квартала устроена таким образом, чтобы разным отделам или департаментам было удобно взаимодействовать.
И четвертый показатель, по которому можно поделить кварталы — способ планировки. Открытая квартальная застройка представляет своего рода открытую площадь, занимающую целый квадрат между городскими улицами, где стоят несколько построек, а все остальное место выделено под парковые зоны, вело- и беговые дорожки и прочие урбанистические удобства для местных жителей.
Открытый домовый комплекс устроен так, чтобы быть сквозным, визуально и физически не выступать в роли препятствия, будто сплошная стена, а позволять людям свободно прогуливаться внутри: как жителям квартала, так и случайным прохожим. Также можно сказать, что кварталы открытого типа обычно имеют большую длину грани, чем закрытые. Во многих городах они могут занимать сразу 4 ячейки (2*2) между городскими улицами, так как выступают в роли не только кварталов, но еще и городских зон для отдыха и проведения досуга горожан с мини-площадями, фонтанами и т.д.
Второй тип планировки квартальной застройки — закрытый — назван так, потому что здания действительно образуют собой некую рамку или границы, которые выделяют внутренний двор в обособленную зону. Иногда попасть внутрь можно только через арки межу узко стоящими домами. Проходы могут и вовсе быть замкнутыми для посторонних, а для попадания внутрь огороженной территории необходимы ключ-карты или другие инструменты пропуска. Закрытые кварталы можно часто встретить в густонаселенных центральных районах с люксовой жилой недвижимостью.
Какие задачи решает квартальная застройка
Планы устройства различных городов в России и за ее пределами могут разительно отличаться. Некоторые квартальные застройки были изначально разработанными проектами с нуля, а другие образовались уже давно в процессе постепенного строительства и расширения. Однако все они решают несколько базовых задач градостроительства и социальной жизни людей.
Первая и главная функция квартальной застройки — формирование карты населенного пункта. То есть разделение всей его территории на какие-то минимальные структурные части, которые объединяют несколько домов и пространство между ними, обособляя их при этом от других таких же территорий. Они задают и определяют ориентиры, по которым наряду с названиями улиц, достопримечательностями и прочими городскими точками люди могут определять свое положение и объяснять его другим.
Также квартальная застройка выполняет задачу зонирования в жизни людей, определения границ. Каждый жилец знает, что территория внутри квартала — это его «домашняя» среда, где он в большей степени хозяин, чем случайный прохожий. В этом месте жители могут прогуливаться, оставлять на площадке детей, использовать придомовую зону как место для своего транспорта, организовывать общий с соседями быт.
Третья главная функция квартальной застройки — предоставление городу различных торговых и коммерческих заведений, которые находятся на нижних этажах жилых домов. В таких местах люди, живущие по соседству, способны покупать товары и пользоваться услугами. Это плюс не только для них, но и для предпринимателей, которые ведут свои маленькие дела и развивают малый бизнес в стране.
Сравнение квартальной застройки с микрорайонной
В плане практически любого современного города можно встретить два основных типа застройки: микрорайонную и квартальную. Эта извечная битва требует выяснения, какой способ планировки все-таки дает больше преимуществ в градостроительстве и почему.
Кварталы
Само слово квартал произошло от английского слова, которое переводится как четверть. То есть прямоугольная территория, ограниченная со всех четырех сторон улицами.
Этот способ застройки более древний, потому что люди уже в средние века и даже античность выстраивали малоэтажные домики в группы по несколько штук. А чтобы местным жителям было проще общаться, торговать и прочими способами друг с другом взаимодействовать, возведение домов делалось колодцем с общим двором. В те времена самой концепции микрорайонов, естественно, не существовало. Поэтому принято считать, что с точки зрения социологии квартальная застройка является более естественной и логичной в человеческом обществе.
В наше время городское планирование подразумевает, что основным «делителем» зданий на части, такие как кварталы, являются автомобильные дороги. При этом внутри каждого квартала проезжая часть отсутствует — максимум есть парковка для авто жильцов. В остальном квартал представляет собой личное пространство владельцев квартир. Таким методом происходит четкое зонирование территорий на частные и общие. Одна из основных черт квартальной застройки в России — это высокая плотность населения.
Концепция квартальной застройки стремится вместить максимум полезной инфраструктуры на минимально возможной территории. В ней довольно часто сочетаются жилые площади с магазинами, парикмахерскими, офисами и другими объектами инфраструктуры, расположенными на первых этажах.
Микрорайоны
Впервые о микрорайонном типе застройке в СССР и других странах заговорили в первой половине 20-го века, и движущей силой стала стремительная автомобилизация. Для возрастающего числа машин требовались новые многополосные дороги, а отдельные кварталы, расположенные между ними, не позволяли выделить достаточно места и для жителей, и для водителей. Поэтому во многих районах стали сносить компактные квартальные участки и вместо них на обширной территории выстраивать многоэтажные микрорайоны.
Новые типы территорий состояли из последовательно расставленных высотных зданий, которые были будто хаотично перемешаны с другими объектами инфраструктуры: парковками, магазинами, аптеками, детскими садами. Микрорайоны занимают во много раз большую площадь, чем отдельные кварталы. Это почти мини-городки с километровой длиной и шириной, окруженные автомагистралями, которые как артерии проходят через весь город и соединяют разные микрорайоны. А большая часть магазинов и другой коммерции построены на внешней стороне районов, «смотря» лицевой частью на улицу.
Чем кварталы лучше микрорайонов
Как уже было сказано, кварталы по своей природе являются более естественными образованиями в городах, чем микрорайоны, потому что еще издавна возникали по понятным социальным и бытовым причинам. Живущим в них людям было проще взаимодействовать друг с другом, вместе планировать организацию дворового пространства. Сами кварталы почти всегда сочетают в себе жилую и коммерческую части, чтобы максимально эффективно распределять площадь, а жильцам было не далеко добираться до магазинов и других сервисов.
Микрорайон — относительно недавно появившееся искусственное явление, и из этого вытекают все его недостатки. Во-первых, он покрывает территорию большого размера, но практически вся она жилая при минимуме социальных благ и услуг внутри района. Это превращает любой микрорайон в обширную спальную зону, где не сильно бурлит жизнедеятельность, а любая инфраструктура для досуга и развлечений находится на удалении.
Во-вторых, внутри микрорайонов почти всегда есть много неиспользуемого пространства. Поэтому внутренние дворы их становятся парковками и «бетонными джунглями»: серыми безжизненными зонами, где неинтересно и некомфортно находиться. Также можно заметить, что в пределах одного микрорайона отсутствует понятие о своем и чужом. Например, непонятно, где заканчивается двор одного дома и начинается — другого. Из-за этого все пространство между многоэтажками интуитивно воспринимается жильцами как «ничья земля».
Как следствие — никто не чувствует за собой ответственность за благоустройство и облагораживание придомовых территорий. И если у дома отсутствует грамотное и неравнодушное жилищное управление, то окружение приходит в негодность с некрасивыми клочками земли вместо грядок с цветами, без кустарников и с кучами неубранного мусора.
Также существует тенденция, что небольшие квартальные проекты создаются застройщиками более эстетичными и необычными: с разнообразием форм, красок, архитектурных особенностей, переменной этажностью и другими элементами, делающими жилищную зону подсознательно более комфортной.
Преимущество и недостатки квартальной застройки
Несмотря на все достоинства квартального способа организации городских пространств, никакая система не может быть идеальна. Нет смысла исключительно хвалить этот вид застройки, а вместо этого лучше рассмотреть его критически, выделив как плюсы, так и минусы. Начнем с преимуществ:
- Пространственный рационализм. Кварталы очень удобно вплетаются в сеточную карту дорог, заполняя все пространство между ними. И внутри себя квартальная застройка также максимально уплотнена, не создавая лишние неиспользуемые площади, как это происходит с обширными дворами-парковками микрорайонной застройки.
- Комфорт жильцов. Благодаря компактным размерам и отсутствию больших пробелов, среднестатистическому человеку психологически более комфортно жить в квартальной застройке. План расстановки зданий и междомовой территории позволяет воспринимать весь квартал как свою собственность, частную территорию, а не просто совместное с другими людьми место проживания.
- Коммерция. Магазины, аптеки, продуктовые лавки, мастерские — все это располагается в квартальной застройке прямо на первых этажах зданий, потому чтобы добраться до них и приобрести большую часть нужных вещей и продуктов, достаточно спуститься из квартиры на улицу и пройти несколько шагов. Это идеальные условия для развития малого бизнеса.
- Дорожная инфраструктура. Вокруг кварталов располагается сетка из большого количества небольших дорог. На них практически никогда не возникают пробки, а движение свободное, в отличие от крупных многополосных магистралей с развязками и проспектов между микрорайонами.
- Полезная площадь. Из-за более плотной застройки домами в сравнении с микрорайоном, квартал может давать сопоставимую суммарную площадь жилья даже при меньшей этажности зданий.
- Эстетика. Общий архитектурный ансамбль квартальной застройки внешне более приятный и красивый, чем вид отдельно стоящих высоток посреди асфальтированных и бетонированных площадей.
- Компактность. Некоторые люди, живущие в кварталах, могут работать здесь же. Например, частные предприниматели, которые владеют или арендуют торговые площади в своем или соседнем доме.
- Материалы и строительство. Большинство кварталов были построены не в советскую эпоху, а до нее или после. Это значит, что перестройка их не затронула, и здания построены или из кирпича или современных качественных материалов, но точно не дешевых панелей, как типовые многоэтажки.
Теперь перейдем к основным недостаткам квартального типа застройки. Вот к каким ошибкам может приводить неграмотное их проектирование:
- Недостаток зелени. Далеко не в каждой — особенно плотной — квартальной застройке можно найти обилие деревьев и кустарников, для которых попросту не хватает места.
- Освещенность. Проблемы с ней в кварталах могут возникнуть по двум причинам. Первая — непродуманное искусственное освещение, такое как уличные фонари, которых гораздо больше на улице, чем внутри квартала. А вторая — слабое проникновение естественных солнечных лучей во двор квартала при условии, что застройка состоит из домов средней и высокой этажности, а ширина двора небольшая.
- Отсутствие мест для авто. В плотной застройке не всегда можно найти достаточное количество паркомест для каждого домовладельца, в отличие от широких микрорайонов. Однако решением могут стать многоуровневые парковки, построенные поблизости.
Да и в целом недостатком может считаться любое некачественное проектирование квартала. К примеру, некоторые застройщики могут быть склонны пренебрегать ключевыми принципами, которые отличают квартальную застройку от микрорайонной: плохая организация внутренних пространств, чрезмерная этажность на узком пространстве, слабое развитие придомовых зон. И другие факторы, превращающие квартал в мини-микрорайон со всеми вытекающими недостатками.
Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Приборы отопления
Россия - страна, раскинувшаяся от субтропических широт до вечной мерзлоты заполярья. Основная часть территории лежит в природных зонах, где требуется постоянное или периодическое отопление. Отопление - это принудительный обогрев здания, с целью поддержания комфортной температуры и компенсации теплопотерь, которые неизбежно присутствуют в любом гражданском строении.
Отопление помещений осуществляется в результате теплообмена. В свою очередь, теплообмен в помещении между внутренней средой и теплоносителем возможен двумя путями:
- Конвекцией – перенос тепла в результате циркуляции неравномерно нагретых жидкости или газа.
- Лучистой энергией. Нагревание тел волнами электромагнитной энергии в инфракрасном диапазоне.
Обособленно друг от друга типы теплопередачи сложно встретить. Они всегда комбинируются между собой. Но по преобладающему принципу отопительные приборы принято называть конвекторами и излучателями или радиаторами.
Классификация отопительных приборов
В отечественной практике сформировалась следующая классификация отопителей:
- По принципу теплоотдачи. В зависимости от физического принципа теплоотдачи отопительные приборы делятся на две большие группы:
- Радиаторы.
- Конвекторы.
- По конструктиву исполнения.
Радиаторы выпускают секционные, трубчатые, панельные и блочные.
Конвекторы- с предусмотренным кожухом и без кожуха.
- По размеру.
Высота. Низкие. Имеют размер от 200 до 400мм.; средние- 400-650; высокие- от 650 до 900мм.; плинтусные- существуют размером 200мм и меньше.
Глубина или ширина. Малая до 120мм; Средняя от 120мм до 200мм; Большая- 200мм и более.
- По материалу изготовления. Радиаторы производят из:
- чугуна
- алюминия
- стали
- комбинированные- биметаллические
Конвекторы делают из:
- стали
- алюминия
- меди
Значительно реже отопительные приборы изготавливаются из органических материалов, имеющих высокую теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.
- По способу изготовления. Изготавливают приборы отопления литым, штампованным, сварным, комбинированным способом.
- По вариантам монтажа. Выделяют напольные, настенные приборы, и монтируемые в интерьерные конструкции.
Все конвекторы и радиаторы выпускаются со встроенной регулировкой теплового потока или без таковой.
Различия между конвектором и радиатором
Несмотря на общие задачи, конвекторы и радиаторы имеют существенные отличия.
Способ теплоотдачи принципиально разный. Рабочий конвектор разогревает воздух, который находится в непосредственной близости. Нагретые слои воздуха увеличиваются в объеме и теряют плотность, поэтому становятся легче более холодных слоев. Теплый воздух стремиться к потолку. Внизу, у конвектора образуется зона разрежения, куда засасывается холодный воздух, который снова разогревается и устремляется к потолку. И так постоянно, до выравнивания температуры конвектора и температуры в помещении в любой точке. Ускорить и усилить конвективные потоки помогает кожух, который выполняет роль вытяжного канала.
Радиатор - это отопительный прибор, который осуществляет перенос тепла помимо конвекции, излучением тепловых волн. Как это происходит? Теплоноситель, благодаря процессу теплопередачи, разогревает поверхность радиатора, а точнее передает энергию частицам вещества радиатора. Молекулы в разогретом материале радиатора начинают колебаться интенсивнее и высвобождать энергию в невидимом длинноволновом диапазоне. Распространяясь в помещении, электромагнитные волны поглощаются окружающими предметами с последующим выделением теплоты. Таким предметы, находящиеся вокруг сами становятся излучателями тепла.
Другое отличие - это конструкция. Конвектор выглядит, как труба, на которую насажены многочисленные тонкие пластины. Конвектор должен иметь максимально возможную площадь соприкосновения с воздухом. Радиатор, при равных габаритах, имеет меньшую площадь. Устройство конвектора отличается от радиатора присутствием кожуха. В радиаторе кожух не предусмотрен, так как это значительно снизит степень эффективности прогрева помещения.
Радиаторы более термоинертны. То есть тепловому прибору требуется больше времени для разогрева, так как он обладает повышенной теплоемкостью по сравнению с конвектором. Но и остывать радиатор будет дольше. В определенных ситуациях это может быть как плюсом, так и минусом.
Конвекторы окрашивают в разные цвета. Радиаторы традиционно встречаются в белом исполнении, что может потребовать коррекции в дизайнерском интерьере. Белый цвет применим по соображениям его респектабельности и универсальности, но, по законам физики, наибольшей теплоотдачей будет обладать поверхность черного цвета.
Преимущества и недостатки отопительных приборов
Радиатор отличает в лучшую сторону надежность, долговечность, невысокая цена. Термоинерция играет в плюс, когда происходят перебои с отоплением. Но когда нужно отрегулировать температуру на комфортный уровень этот показатель доставляет неудобства.
Очевидным минусом радиаторов служит высокая температура разогрева поверхности. Она приближена к температуре теплоносителя в системе. В системе центрального теплоснабжения температура может достигать 800C и более. Есть угроза получения ожогов. Избежать этого можно, установив защитный корпус или защитный экран. Но в этом случае падает мощность отопителя.
К достоинствам конвекторов можно отнести небольшую массу, возможность скрытой установки и монтажа в сложных местах, например, под панорамными окнами. Невысокую температуру поверхности конвекторных пластин, в районе 500С, что не приведет к ожогам. Конвекторы быстрее и полнее прогревают помещение.
Существенным минусом конвекторов выступает то, что в результате циркуляции конвекционных потоков в окружающий воздух поднимается пыль.
Нецелесообразно применять конвекторы в помещениях с высокими потолками.
Требования безопасности к отопительным приборам
Поверхность конвекторов и радиаторов не должна иметь острых краев и быть травмобезопасной.
В случае, если технологически предусмотрено нагревание поверхности отопительного прибора до температуры превышающей 750С, то должны устанавливаться защитные экраны
Для окраски приборов отопления необходимо применять порошковые, лакокрасочные материалы, которые не выделяют в процессе эксплуатации вредных и токсичных веществ.
Использование батарей централизованного отопления для организации заземления или токопроводящих работ запрещено.
Не допускается производить выпуск воздушной смеси из алюминиевого прибора в процессе эксплуатации при наличии поблизости открытого огня.
От чего зависит выбор отопительных приборов
Приборы отопления должны соответствовать конкретным проектным требованиям эксплуатации. Запрещено применять отопительные приборы, у которых показатели по температуре теплоносителя и давлению ниже, чем требуемых условий по эксплуатации сети.
Утилизацию радиаторов и конвекторов требуется осуществлять в соответствии с нормативной документацией завода- изготовителя.
Для правильного выбора приборов для отопления жилища или производственного помещения стоит опираться на ряд критериев, которые помогут сориентироваться в многообразии.
- Экономические. Любая система отопительных приборов в помещении должна выдерживать соотношение цены и эффективности эксплуатации, минимизировать траты на монтаж и обслуживание.
- Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам, поддерживать температуру и влажность воздуха, установленную в СанПиН в зависимости от назначения помещения. Не должны препятствовать проведению обеспыливания и служить источником загрязнения окружающего пространства.
- Стилистико-архитектурные. Большое внимание уделяется стилистической направленности изделий. Отопители должны гармонично вписываться в пространство и не занимать много места.
- Монтажные. Установка отопительных приборов не должна вызывать трудностей и привлекать сложного инструмента и высокооплачиваемого персонала. Приборы отопления должны быть универсальны по крепежу, иметь прочные и надежные способы крепления.
- Эксплуатационные. Современная теплотехническая продукция должна соответствовать параметрам теплоснабжающей сети. Иметь регулировку теплоотдачи для поддержания комфортных условий в помещении.
- Теплотехнические. Отопительные приборы должны обладать максимальным коэффициентом полезного действия для максимального использования энергии теплоносителя.
Как выбрать отопительный прибор
В первую очередь, это зависит от системы отопления. Они бывают централизованные и автономные. В централизованных системах давление теплоносителя выше, чем в автономных и составляет 9-10 бар, а при опрессовке системы давление поднимают до 12. Существует вероятность гидроудара из-за неравномерной работы гидро насосов на станции теплоснабжения . Вода в системе централизованного отопления имеет повышенную химическую активность в виде растворимых и нерастворимых солей. Автономные системы отличаются пониженным давлением и меньшей жесткостью воды, по сравнению с централизованными. В автономных системах в качестве теплоносителя может применяться антифриз. Эти моменты стоит учитывать при выборе продукции для отопления квартиры, офиса или производства.
Удачно вписываются в указанные требования для систем централизованного отопления чугунные секционные батареи и биметаллические секционные приборы. Секционные приборы имеют возможность дооснащаться необходимым количеством элементов, что делает их универсальными.
Чугунные секционные батареи. Самые недорогие на сегодняшний день отопительные приборы. Имеют отличный запас прочности и долговечности. Радиаторы из чугуна служат до 50 лет. Продукция из чугуна стойка к гидроударам и коррозийным процессам. На рынке отопительной продукции можно встретить чугунные батареи художественного литья, тем самым можно подчеркнуть дизайнерский стиль интерьера. Однозначно не позволяет сделать выбор в пользу чугунины то, что материал тяжелый и имеет непрезентабельный вид. Если не брать во внимание художественное литье. У чугуна высокая теплоемкость, поэтому требуется время, чтобы его разогреть, но в то же время батарея долго остывает. Это минус, когда требуется оперативно отрегулировать температурный режим.
Биметаллические секционные приборы. Приборы из биметалла лишены недостатков чугуна, и имеют свои преимущества: рассчитаны на высокое давление в сети; имеют современный внешний вид. Но дороже чугуна по стоимости. Биметаллические изделия представляют собой стальной сердечник в виде труб, облитый алюминием по форме готовой батареи. Такая конструкция создавалась для того, чтобы исключить контакт алюминия с теплоносителем, так как вода в системе теплоснабжения довольно реактивна по отношению к алюминию.
Алюминиевые изделия. Отопительные батареи из алюминия обладают отличным коэффициентом теплоотдачи, имеют высокий КПД. Из недостатков можно выделить высокую стоимость и данный тип приборов не предназначен для сетей с высоким давлением теплового агента. Вдобавок алюминий не стоек к воздействию агрессивных сред. Поэтому алюминиевые тепловые приборы целесообразно использовать в частном теплоснабжении, где рабочее давление не превышает 8 атмосфер и теплоагент в составе несет минимум солей.
У секционных приборов, независимо от материала изготовления, есть общий недостаток. Они не предназначены для работы с антифризом. Со временем антифриз уменьшает уплотнительную способность межсекционной прокладки и появляется течь.
Панельные отопители. Делаются из стали. Штампуются два листа, симметричных между собой относительно продольной плоскости и свариваются. Таким образом получается плоский отопительный элемент, внутри которого есть каналы для циркуляции теплоагента. Далее отдельные элементы связываются между собой трубами в единую батарею. Полученная прямоугольная панель закрывается декоративным кожухом, но может обходиться без него. Без защитного экрана эффективность прибора выше, но страдает привлекательность. Стальные отопительные панельные приборы имеют хорошую теплоотдачу, современный вид. Можно устанавливать и в частном домостроении и интегрировать в централизованную магистраль.
Трубчатые отопительные приборы. Похожи на секционные отопители по форме. Выглядят как радиаторы из изогнутых вертикальных трубок, соединенных сверху и снизу трубчатым коллектором. Очень вариативны по размерам: от 0,3 метра до 3 метров. Устанавливаются в жилых и производственных помещениях, независимо от системы теплоснабжения.
Конвекторы. Производят из стали, меди и алюминия. Наиболее физически эффективны медные конвекторы. Изготавливаются конвекторы из центральной трубы диаметром до 3см, с нанизанными на нее пластинами. Между пластинами происходит прогрев воздуха. Конвекторы бывают настенной и скрытой установки. На настенные конвекторы одевается специальный кожух, который обеспечивает эффект тяги воздушным массам. Конвекторы скрытой установки могут монтироваться в пол и располагаться под панорамными окнами. Тепловые приборы на основе конвекции существуют естественной и принудительной циркуляции. Искусственная циркуляция достигается применением вентилятора в системе. Конвекторы имеют хороший коэффициент полезного действия, но имеют трудности в очистке от пыли.
Сколько тепловых приборов нужно в помещении
В помещении, согласно технологии установки тепловых приборов, требуется монтаж отопителя под каждым окном. Так как основная цель отопительных приборов компенсировать теплопотери, то и мощность приборов основывается на суммировании коэффициентов тепловых потерь. По усредненным теплотехническим расчетам, при высоте потолка в 2,7 м. 1м3 жилища в панельном доме требует 40Вт тепловой энергии, а кирпичный 35 Вт. Исходя из этого можно посчитать общую мощность обогревателей. На конечный результат будут играть факторы: отношение площади остекленной поверхности к площади стен; площадь наружных стен в помещении и степень утепленности, теплопотери потолка и пола, тип стеклопакета, амплитуда колебаний температур. В частном доме учитываются коэффициенты теплопотерь крыши и фундамента. Каждому фактору присвоен коэффициент, который можно найти в таблицах по теплотехническим расчетам.
Итог тепловой системы приборов
В результате подбора приборов по личным и техническим критериям должна получится система, которая отвечает эксплуатационным пунктам:
Отопительная система должна быть надежной и безопасной, не сильно затратной, простой в обслуживании.
Управление температурным режимом продублировано: автоматика- ручное.
Последовательность действий по управлению приборами должно быть простым и логичным.
Должна быть исключена вероятность нанесения ущерба системе по незнанию пользователя.
В частном жилье меры по предотвращению разморозки отопительной системы обязательны.
Отопительная система должна быть собрана из качественных материалов, согласно теплотехническому расчету, законов физики и здравого смысла.