Коммуникации в модульных зданиях: отопление, вентиляция, заземление

Чаще всего быстровозводимые конструкции используются в качестве объектов малого (среднего) бизнеса или составляют вспомогательную инфраструктуру производства. В них размещаются административно-бытовые комплексы, медпункты, гостиницы, столовые, раздевалки, сушилки или целые вахтовые посёлки. Преимуществом таких проектов является тот факт, что их можно реализовать практически в любых сложных условиях, в которых возведение капитального сооружения, например, из камня нереально. Коммуникации в модульных зданиях тоже имеют ряд индивидуальных отличий, обусловленных особенностями этого вида строительства.

Заземление модульных зданий

Поскольку в большинстве случаев коммуникации быстровозводимых сооружений не предполагают подключения к общим сетям, то в них практикуется использование автономных систем инженерного обеспечения (вентиляция, отопление и другие). А они целиком завязаны на электричестве. Поэтому энергоснабжение должно быть надёжным и безопасным. Здесь на первое место выдвигается проблема заземления конструкции. А то, что она содержит много металлических элементов, только усугубляет значение рассматриваемого вопроса.

Примитивные меры предпринимались уже в те времена, когда о научном подходе к безопасности люди ещё не помышляли. Даже в условиях отсутствия электричества, человечество всё-таки было вынуждено защищаться от угрожающих атмосферных явлений в виде молний. В этих целях использовался длинный медный прут, одним концом заглублённый в землю, а другим поднимающийся над зданиями и притягивающий к себе разряды. Эта проблема решается до сих пор, поскольку молниезащита за прошедшие века так никуда и не делась, и осталась актуальной.

С приходом в быт «домашнего» электричества процессы ускорились и потребовали более научного подхода. На помощь пришло уже знакомое средневековое изобретение – громоотвод. Посредством металлических штырей, кабеля и проволоки ток отводится в землю и обеспечивается общая электробезопасность людей и оборудования.

Принцип действия всего устройства предельно прост. При любом нарушении целостности электропроводки ток находит для себя новые пути. Они могут пролегать через всё, что встретится у него на дороге. Поскольку в модульных зданиях масса железных элементов, которые являются идеальными проводниками. И неважно, как далеко находится место повреждения. Электричество мгновенно распространяется через все металлические конструкции. Прикоснувшись к любой из них внутри или снаружи здания, человек тоже станет частью этой аварийной цепи и получит удар током.

Основная задача заземления – предоставить электричеству своеобразный альтернативный путь, более удобный и обладающий меньшим сопротивлением. Проще говоря, ток выберет самую лёгкую дорогу, желательно прямую и без препятствий. 

Классическая иллюстрация столь «ленивого» поведения – это сидящая на высоковольтных проводах птичка. Вместо того чтобы всей силой поразить беззащитное создание, электричество спокойно течёт по своему пути. Конечно, пернатый получает небольшой заряд «бодрости», но его явно недостаточно, чтобы причинить вред. Техническим языком всё это объясняется весьма сложным понятием потенциалов, сопротивлением массы тела и тем, что вокруг находится воздух, являющийся диэлектриком. 

В принципе работы заземления реализован как раз аналогичный метод – заставить электричество в случае аварии найти самый лёгкий маршрут и двигаться по нему. Таковым и является контур заземления, состоящий из уходящих в землю металлических стержней, соединённых с системой энергоснабжения модульного здания.

Методика расчёт сводится к определению количества и технических параметров заземляющих проводников и глубины их забивания. Для этого узнаётся сопротивление одного стержня, рассчитываемое теоретически или измеряемое при помощи специальных приборов. Учитывается также и удельное сопротивление грунта, с которым предстоит работать. Например, высшие показатели колебаний наблюдаются на песчаных участках, а наиболее благоприятные характерны для торфа. Поэтому такие данные обязательно учитываются в расчёте конструкции ещё на этапе проектирования.

Вторым важным пунктом удельного сопротивления грунта считается его естественная влажность. Для стабильной работы стержни заглубляются в землю на глубину не менее 70 см, что позволяет уменьшить влияние на них внешних атмосферных условий.

Вообще, сухая почва плохо проводит электричество. Поэтому на песчаниках чем глубже забиваются стержни, тем лучше. Мокрый грунт хотя и обладает значительно более высокими показателями, но быстро приводит в негодность ничем не защищённые элементы. В условиях повышенной влажности должно применяться достаточно толстое железо.

В обязательном порядке заземляются металлические крыши модульных зданий. Они же могут взять на себя функцию защиты от ударов молнии.

На промышленных объектах заземление является непременным условием. Электрические щиты, опоры машин, трансформаторы подключаются к защитному контуру.

Ещё раз повторимся – поскольку модульное здание содержит большое количество металлических элементов, пренебрегать вопросами электробезопасности в нём крайне рискованно. Речь идёт не только о предохранении от порчи всего подключенного к сети оборудования, но и о жизни и здоровье находящихся в строении людей.

Отопление модульных зданий

Обогрев быстровозводимых конструкций возможно организовать несколькими способами. Конечно, в большинстве стационарных зданий используются утеплительные материалы. Но их одних явно недостаточно для создания внутри помещения приемлемого микроклимата и поддержания комфортной температуры. В некоторых случаях для обеспечения отопления владельцу придётся прокладывать трубы, устанавливать радиаторы и специальное оборудование. В других примерах можно обойтись только самим нагревательным прибором.

1. Удобным и экономически привлекательным вариантом считается подключение здания к центральным тепловым сетям. Такая возможность есть не всегда, но она рассматривается в первую очередь. Особенно когда речь идёт о модульном здании, находящемся в городской черте и имеющим достаточно большой внутренний объём. К числу таких сооружений относятся различные торгово-развлекательные центры, концертные и спортивные арены, современные складские комплексы. На этапе их проектирования учитываются все технические параметры, предусматривается установка необходимого оборудования и точка подключения к отопительной системе.
2. В случае невозможности использования центрального отопления или его экономической невыгодности (например, из-за необходимости вести земляные работы и прокладывать трубы), следует рассмотреть вариант создания собственной котельной. 

В выборе оборудования для них существует немало различных видов и конфигураций, способных оказаться приемлемыми в каждом конкретном эпизоде. 

• На первое место можно поставить газовый обогрев модульного здания, но он подходит лишь в тех случаях, когда имеется доступ к соответствующей снабжающей инфраструктуре. 
• Твёрдотопливные котельные используют каменный или бурый уголь, дрова, брикеты, кокс. 
• Дизельное топливо, отработка масла, мазут – это сырьё жидкотопливных котлов.

Само оборудование для организации подобного вида отопления может располагаться внутри основного здания, монтироваться в пристройке к нему или же занимать стоящий отдельно модуль. Первый и второй вариант обычно используется в том случае, когда требуется отапливать одиночное сооружение. К третьей возможности чаще прибегают при теплоснабжении нескольких объектов или целых модульных посёлков.

Для небольших конструкций подходят более экономичные автономные решения.

3. Газовый конвектор. Использует в качестве сырья природный газ и отлично справляется с отоплением даже относительно больших технических или жилых помещений. Выгоден тем, что устанавливается непосредственно в месте обогрева и не требует монтажа дополнительного оборудования. Обладает высокой эффективностью (КПД выше 90%). Производятся модели с различными видами камеры сгорания.

• Закрытая конструкция герметична. Приток воздуха обеспечивается снаружи и в неё же удаляются все вредные продукты, образующиеся в процессе сжигания. Допускается работа в местах, не оборудованных вентиляцией.
• Открытой камере требуется приток и вытяжка воздуха.

В зависимости от модели, конвектор может подключаться к электричеству или же быть автономным от него. Почти все современные газовые обогреватели имеют систему контроля температуры, что позволяет в автоматическом режиме регулировать расход топлива и поддержание комфортного уровня тепла.

4. Воздушная (тепловая) завеса. Обычно используется в модульных зданиях, выполняющих функции торгового или сервисного объекта с большим потоком посетителей. В зависимости от конструкции оборудования может устанавливаться в вертикальном или горизонтальном положении в непосредственной близости от входных дверей. Отсекает попадание в помещение холодного воздуха с улицы и выход тёплого наружу. Кроме того, не даёт проникать внутрь пыли и летающим насекомым. Нагрев производится посредством использования воды, газа, электричества, пара. В небольших помещениях с ограниченным трафиком посетителей может рассматриваться в качестве единственного источника тепла.
5. Печное отопление на дровах (пеллетах). Чаще всего встречается в модульных домах, находящихся в частном пользовании. Существуют двухконтурные модели, нагревающие воду для заполнения системы отопления, или обычные (например, каминного типа). В любой конфигурации они представляют серьёзную пожарную опасность и должны быть правильно оборудованы. Необходимо соблюдать разделку (отступки) от горючих конструкций; использовать подтопочный лист из огнеупорного материала; не оставлять без присмотра во время нагрева; не допускать случаев длительной эксплуатации, способной привести к деформации или прогоранию отдельных частей печи; следить за чистотой дымохода и вовремя проводить с ним профилактические мероприятия.

Заключительный способ отопления модульных зданий считается одним из самых легкодоступных и базируется на использовании электронагревательных приборов различного типа. В таком случае не придётся устанавливать трубы и радиаторы, а достаточно только надёжной и качественно сделанной электрической проводки, способной выдержать расчётную нагрузку.

Вентиляция модульных зданий

Влияние вентиляции на элементы конструкции быстровозводимого модульного здания велико. Металлический каркас и другие детали склонны к образованию на их поверхности конденсата, который может покрывать и внешнюю, и внутреннюю их часть. В случае механического повреждения защитного слоя железа влага провоцирует появление плесени и грибка, может стать причиной гниения древесины, используемой в отделочных работах. А попадая на материал утеплителя ухудшает его теплоизолирующие качества и снижает уровень комфорта внутри помещения.

К тому же использование в модульных зданиях энергоэффективных компонентов, герметичных стеклопакетов и дверей, самостоятельный приток свежего воздуха становится невозможным. Это не позволяет надеяться на сколь-нибудь слабое произвольное проветривание, что приводит к созданию неприемлемого микроклимата.

Нормализовать положение можно только при помощи правильно сделанной вентиляции помещения и всей конструкции модульного здания. Существует несколько её видов, выбирать среди которых приходится с учётом индивидуальных особенностей проекта и условий его эксплуатации.

1. Естественная вентиляция. В таком случае не нужно делать коммуникации и устанавливать оборудование. Всё происходит за счёт свободного движения воздушных масс, возникающего в результате открывания дверей и окон. Можно использовать в небольших помещениях модульных зданий, эксплуатирующихся в условиях нормальной влажности.
2. Установка вытяжных вентиляторов с автоматическим управлением или без него. Воздух принудительно удаляется из помещения за счёт работы оборудования, и произвольно замещается свежим, попадающим внутрь через окна, двери или специально построенные отдушины. Действует такая система вполне эффективно.
3. Приточное вентилирование. Приём, аналогичный предыдущему, но основанный на подаче свежего воздуха внутрь здания и выдавливании из него застоявшихся воздушных масс. 
4. Кондиционирование. Традиционная система создания в помещении контролируемого микроклимата с изменениями параметров влажности и температуры. 
5. Рекуперация. Самая дорогая технология из перечисленных, но и наиболее продвинутая. Вентиляция удаляет воздух из помещения, пропуская его через специальный теплообменник. В нём тепло передаётся входящему с улицы потоку и подогревает его. В таком решении можно достичь высокого уровня автоматизации, распределять обдув на различные участки конструкции и получать максимальную эффективность всего процесса.

Каждая из перечисленных систем обладает собственными положительными и отрицательными сторонами, баланс которых должен решаться в индивидуальном порядке владельцем модульного здания.

Узлы модульных зданий для оборудования коммуникаций

Установка специального оборудования для энергосистемы, отопления, вентиляции или других технологических процессов может представлять определённую сложность. Ведь дорогостоящие приборы необходимо монтировать после завершения этапа строительства, что способно затянуть время сдачи объекта в эксплуатацию. В примерах с постройкой модульных зданий подобная проблема решается очень легко и рационально.

На этапе проектирования создаётся отдельный технический узел (например, блок-контейнер), предназначенный целиком для монтажа инженерного оборудования. В производственных условиях такой модуль комплектуется всеми требующимися приборами. На строительную площадку он доставляется в полной заводской готовности, пройдя все предписанные испытания и наладку. Это исключает возможность ошибки при монтаже, необходимость доставки квалифицированного персонала и его работу в «полевых» условиях. 

Подобные решения могут быть применены в строительстве модульных зданий любого типа: контейнерных или сборных.

1. В больших логистических центрах, торгово-развлекательных комплексах и других проектах используется метод внедрения модульного блок-контейнера. Его монтируют в виде, например, пристройки к основному здания или могут поставить в качестве отдельного элемента внутри него. После этого остаётся только подключить управляющее оборудование к линиям коммуникаций, произвести пусконаладочные работы и испытания. Такой сценарий занимает гораздо меньше времени, по сравнению с «чистовым» монтажом.
2. Для контейнерных проектов различных административно-бытовых комплексов, офисов, гостиниц – технический узел модульного здания обычно входит в состав основного сооружения, которое он будет обслуживать. Это особенно удобно в случае временной установки. При демонтаже нет необходимости разбирать дорогостоящее оборудование и подвергать его риску поломки. Весь контейнер целиком снимается с места и перемещается на новый объект или площадку хранения.

Нужно заметить, что технические узлы в виде модульных элементов также находят применение в других технологиях строительства. Их устанавливают в качестве пристройки к любым сооружениям или размещают отдельно от них для обслуживания комплекса зданий.