ИНДУСТРИАЛЬНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ НА НОВОМ КАЧЕСТВЕННОМ УРОВНЕ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Крупнопанельное домостроение

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

УДК 69.002.2

DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-3-14-19

В.М. ПИЛИПЕНКО, д-р техн. наук, профессор, иностранный член РААСН

Институт жилища — НИПТИС им. Атаева С.С. (220114, Минск, ул. Ф. Скорины, 15)

Индустриальное домостроение в Республике Беларусь на новом качественном уровне

Рассмотрены проблемы проектирования и строительства жилых домов индустриального домостроения в Республике Беларусь, отвечающих современным требованиям, опыт модернизации базы индустриального домостроения, переоснащения ее на гибкие технологии, позволяющие производить широкую номенклатуру железобетонных изделий для домов различного уровня комфорта, а также для объектов производственного назначения и соцкультбыта. Представлены крупнопанельные дома с «неполным» каркасом, со сборным каркасом, с продольными несущими стенами, с многопустотными плитами перекрытий безопалубочного формования. Показано, что конструктивная система из сборного железобетонного каркаса является наименее бе-тоноемкой - 0,35 м3/м2. Приведены сравнительные характеристики экспериментальных энергоэффективных жилых домов, в которых реализованы технические решения по использованию возобновляемых источников энергии в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Удельный расход тепла на отопление в них составил 15,5-23,2 кВт.ч/м2 в год, общее годовое потребление энергии и горячее водоснабжение составило 438-728 МВт.ч/год, что на 30-40% меньше нормативного.

Ключевые слова: индустриальное домостроение, жилой дом, гибкие технологии, модернизация, потребительские качества.

Для цитирования: Пилипенко В.М. Индустриальное домостроение в Республике Беларусь на новом качественном уровне // Жилищное строительство. 2019. № 3. С. 14-19. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-3-14-19

V.M. PILIPENKO, Doctor of Sciences (Engineering) Republican Unitary Enterprise "Institute of Housing — NIPTIS named after Ataev S.S." (15, F. Skoriny Street, Minsk, 220114)

Industrial Housing Construction in the Republic of Belarus at a New Qualitative Level

The problem of design and construction of residential houses of industrial housing construction in the Republic of Belarus meeting modern requirements, experience in modernization of industrial housing construction base, its re-equipment to flexible technologies making it possible to produce a wide range of reinforced concrete products for homes of different comfort levels, as well as for industrial facilities and social and cultural facilities are considered. Large-panel houses with an «incomplete» frame, with a prefabricated frame, with longitudinal bearing walls, with hollow core floor slabs of formwork-free molding are presented. It is shown that the prefabricated concrete frame is the structural system with the least concrete consuming - 0.35 m3/m2. The comparative characteristics of experimental energy-efficient residential buildings, which implemented technical solutions for the use of renewable energy sources in heating, ventilation and hot water supply systems, are presented. Specific heat consumption for heating in them amounted to 15.5-23.2 kWh/m2, the total annual energy consumption and hot water supply amounted to 438-728 MWh/year, which is 30-40% less than the standard.

Keywords: industrial house-building, dwelling house, flexible technologies, modernization, consumer qualities.

For citation: Pilipenko V.M. Industrial housing construction in the Republic of Belarus at a new qualitative level. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2019. No. 3, pp. 14-19. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-3-14-19 (In Russian).

Решение жилищной проблемы Республики Беларусь невозможно без развития базы индустриального домостроения. Справедливо отметить, что и в советский период развитию базы индустриального домостроения уделялось большое внимание. В общем объеме строительства жилья индустриальное домостроение составляло более 55%. В основном к такому жилью относили типовые серии крупнопанельных жилых домов.

Развитие крупнопанельного домостроения в рес-публике было обусловлено необходимостью решения важной социальной задачи - в сжатые сро-

14| -

ки обеспечить население относительно дешевым и в определенной степени комфортным жильем, с учетом ситуации, сложившейся после Великой Отечественной войны. С улучшением экономической ситуации в стране изменялись и требования к потребительским качествам жилья, и типовые серии жилых домов, разработанные в 60-80-е гг. прошлого столетия, уже не отвечали новым требованиям как по объемно-планировочным решениям квартир, так и по их инженерному оснащению, энергетическим характеристикам, архитектурной выразительности и пр.

^^^^^^^^^^^^^ |3'2019

Научно-технический и производственный журнал

Рис. 1. Конструктивная система жилого крупнопанельного дома с «неполным» Рис. 2 Жилой дом с продольными несущими

каркасом стенами

Современный житель предъявляет к жилью спектр технических, экономических, архитектурных, экологических требований, обеспечить которые необходимо в процессе проектирования, строительства и последующей его эксплуатации:

- приемлемая для данного периода социально-экономического развития общества цена, позволяющая основной массе семей, нуждающихся в улучшении жилищных условий, приобретать квартиры за счет собственных доходов и различных форм государственной поддержки;

- ресурсо- и энергосбережение на всех стадиях жизненного цикла;

- оснащенность современными экономичными системами жизнеобеспечения;

- комфортные условия проживания;

- продолжительный срок службы (более 150-200 лет) при низких эксплуатационных затратах;

- возможность модернизации в будущем с учетом новых потребительских качеств;

- ремонтопригодность - приспособленность зданий к быстрому обнаружению повреждений и отказов и их устранению с меньшими материальными и трудовыми затратами;

- архитектурная выразительность жилых зданий;

- экологическая безопасность и пр.

Современное жилье рассматривается и в контексте с социально-экономическими преобразованиями, происходящими в стране, технологическими возможностями строительного комплекса [1].

Сложившийся в Республике Беларусь рынок жилья включает различные конструктивно-технологические системы: типовые серии жилых домов крупнопанельного домостроения; жилые дома на базе сборного, сборно-монолитного и монолитного железобетонного каркаса; жилье из штучных стеновых материалов и пр.

В общем объеме строительства жилья крупнопанельное домостроение составляет около 50-55%, это объясняется развитой и прошедшей коренную модернизацию базой индустриального домостроения.

В Республике Беларусь действуют 14 домостроительных комбинатов и заводов крупнопанельно-

32019 ^^^^^^^^^^^^^^

го домостроения, на которых проведена коренная реконструкция с переоснащением на современные гибкие технологии, позволяющие уйти от применения большой номенклатуры бортоснастки, общий вес которой достигал на отдельных предприятиях 4 тыс. т. При этом каждое предприятие специализировалось на определенной типовой серии жилого дома. Необходимость освоения новой типовой серии или внесение изменений требовало производства новой бортоснастки.

Переоснащение предприятий на современные гибкие технологии позволяет без внесения изменений в технологический процесс и приобретения дополнительной оснастки производить широкую номенклатуру изделий из сборного железобетона и строить жилье различной этажности, включая малоэтажное, средней этажности и многоэтажное - до 25 этажей, и различных потребительских качеств, в том числе коммерческое, типовое, малометражное и пр. Современные гибкие технологии позволяют также производить сборный железобетон и строить объекты социального назначения: детские сады, школы, поликлиники, объекты производственного назначения и пр. Таким образом, возможности современных предприятий индустриального домостроения Республики Беларусь значительно расширились, что позволяет обеспечить их полную годовую загрузку.

Применение сборного железобетона при строительстве жилых домов индустриальных конструктивно-технологических систем обеспечило снижение стоимости 1 м2 жилья до 15% и более в сравнении с другими конструктивными системами; более чем на 15-20% возросли и темпы строительства, включая зимний период.

Потребительские качества современного жилья, как отмечалось, определяются в значительной степени экономическими возможностями страны и населения, их реализации в процессе проектирования и строительства. Кроме того, анализ изменения потребительских качеств жилья в 60-90-е гг. ХХ в. и в 2000-х гг. выявил тенденцию их существенного изменения через временные интервалы 30-35 лет. Эти изменения относятся к характеристикам объемно- 15

Крупнопанельное домостроение

Ц M .1

Научно-технический и производственный журнал

Рис. 3. Жилой дом с продольными несущими стенами Витебского ДСК

планировочных решений квартир, их инженерному оснащению, теплоэнергетическим показателям и пр.

Наработанный в республике опыт реконструкции типовых серий жилых домов, построенных в 60-80-е гг. ХХ в., с проведением комплекса ремонтно-рекон-структивных мероприятий по приданию этому жилищному фонду новых качеств, включая изменение объемно-планировочных решений квартир, замену на более совершенные систем жизнеобеспечения, проведение тепловой модернизации и т. п., выявил, что мероприятия по приданию старому жилищному фонду новых потребительских качеств достаточно трудоемки и затратны.

Отмеченный факт послужил основанием для проведения исследований и последующего включения в задания на проектирование новых и модернизируемых серий жилых домов индустриального домостроения требований к конструктивным системам, обеспечивающим возможность проведения отмеченного перечня мероприятий в будущем с минимальной трудоемкостью и стоимостью. Необходимость подобного подхода неоднократно высказывалась д-ром техн. наук С.В. Николаевым [2, 3] и другими авторами [4-7].

Требования минимизации трудоемкости и стоимости работ при возможной реконструкции жилых домов индустриального домостроения в будущих периодах наиболее полно реализованы в разработанной Институтом жилища - НИПТИС им. Атаева С.С. конструктивно-технологической системе жилого дома крупнопанельного домостроения с так называемым «неполным» каркасом (рис. 1), освоенной Могилев-ским домостроительным комбинатом. В отмеченной системе сохранена оболочка из трехслойных панелей КПД с повышенными теплотехническими характери-

Рис. 4. Жилой крупнопанельный дом Гомельского ДСК

стиками, лестнично-лифтовой узел, вместо внутренних несущих и перегородных панелей спроектированы два ряда колонн, на которые опираются плоские плиты перекрытий. Плиты перекрытий, примыкающие к наружным панелям, опираются на наружные панели и колонны.

Принятое конструктивное решение позволяет использовать внутреннее пространство здания с учетом заданий заказчика, проектировать и строить жилье различного класса комфортности и объемно-планировочных решений, включая встроенные помещения на первом этаже.

Отсутствие несущих внутренних стен и перегородок позволяет с минимальной трудоемкостью изменять при необходимости объемно-планировочные решения квартир в любое время.

Определенной гибкостью объемно-планировочных решений обладает конструктивно-технологическая система на базе продольных несущих стен, монтируемых из панелей КПД, при этом в наружной стеновой панели предусмотрен соответствующий выступ; в дальнейшем схема была усовершенствована, применена «гребенчатая» панель с опертой горизонтальной панелью (рис. 2).

Получила дальнейшее развитие конструктивно-технологическая система с продольными несущими стенами Витебского домостроительного комбината, в которой в перспективе планируется применить вместо плоских преднапряженных плит перекрытий\ многопустотные плиты безопалубочного формования (рис. 3).

16

32019

Научно-технический и производственный журнал

Рис. 5. Жилой дом на базе сборного каркаса нового поколения

Жилые дома с продольными несущими стенами позволяют предложить заказчику до шести вариантов различных планировочных решений квартир, кроме того, имеется возможность изменять объемно-планировочные решения квартир в будущем.

Прошли комплексную модернизацию типовые серии жилых домов Гомельского домостроительного

комбината и Брестжилстроя, сохранив в конструктивной системе узкий шаг внутренних поперечных стен, что существенно ограничивает реализацию планировочных решений квартир (рис. 4).

Отдельные заводы сборного железобетона республики, которые приобрели оборудование по производству многопустотных плит безопалубочного формова-

Система теплоснабжения с тепловым насосом от энергетических свай

Система теплоснабжения с тепловым насосом от городского канализационного коллектора

Фотоэлектрическая станция

Рис. 6. Энергоэффективный жилой дом второго поколения, г. Гродно 3'2019 ~

Крупнопанельное домостроение

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Характеристики экспериментальных энергоэффективных жилых домов

Характеристика Минск Гродно Могилев

Этажность здания 19 10 10

Конструктивное решение Крупнопанельное Кирпичное с поперечными несущими стенами Крупнопанельное

Площадь жилых помещений, м2 3608 4023 5691

Наружные стены Трехслойные ж/б панели Кирпичная кладка, кладка из ячеистых блоков с утеплителем Трехслойные ж/б панели

Сопротивление теплопередаче, м2С/Вт 3,39 4,11 4,3

Энергосберегающие инженерные системы Система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией теплоты удаляемого воздуха

Система утилизации теплоты «серых» сточных вод

Тепловой насос в системах отопления и горячего водоснабжения Гелиоколлектор с тепловым аккумулятором в системе горячего водоснабжения

Фотоэлектрические панели

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания, кВтч/м2 23,2 15,5 22,8

Удельный расход тепловой энергии в системе горячего водоснабжения, кВтч/м2 Не более 35 не более 30

Общее годовое потребление тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение, МВтч/год, для типового / энергоэффективного здания 1150 / 650 831 / 438 1523 / 728

Класс здания по потреблению тепловой энергии на отопление и вентиляцию А+ А+ А+

ния, освоили конструктивную систему, разработанную Институтом жилища - НИПТИС им. Атаева С.С. на базе сборного каркаса нового поколения (рис. 5).

Поскольку традиционный вариант железобетонного каркаса характеризуется рядом негативных моментов (большой номенклатурой плит перекрытия, значительным количеством металлических столиков, плохой работой на ветровые нагрузки, что требует постановки дополнительных диафрагм жесткости и т. д.), предложен несколько иной его вариант. Каркас имеет продольную конструктивную систему и предполагает небольшую номенклатуру изделий (ригель и колонны с воротником). В перекрытиях применены многопустотные плиты безопалубочного формования. Номенклатура плит перекрытия существенно сокращена по сравнению с серией 1.020, расход стали также уменьшен. В такой конструктивной системе предусмотрена и возможность изменения в будущем объемно-планировочных решений квартир и дооснащения системы жизнеобеспечения дополнительными блоками с новыми функциями.

Сборный железобетонный каркас является наименее бетоноемкой конструктивной системой. Если в КПД расход бетона 0,7-0,8 м3/м2 общей площади, то в каркасах разных вариантов как минимум в два раза меньше - 0,35 м3/м2 общей площади.

Из них больше половины расхода бетона приходится на пустотные плиты, на колонны в среднем -0,05 м3/м2, ригели - 0,1 м3/м2, диафрагмы жесткости - 0,05 м3/м2, шахты лифтов - 0,25 м3/м2 [8].

Проведенная в республике комплексная модернизация базы жилищного строительства с переводом ее на современные гибкие технологии изготовления элементов сборного железобетона и разработкой

18| -

новых конструктивно-технологических систем жилых зданий выполнены с учетом возможности последующей модернизации жилых зданий в будущем, а также, возможности оснащения их современными системами жизнеобеспечения, включая элементы «умного» дома.

Таким образом, в новых проектах реализован так называемый принцип открытой системы, которая предусматривает возможность включать в системы жизнеобеспечения при необходимости новые блоки для реализации дополнительных функций, а также изменять объемно-планировочные решения квартир.

С целью отработки отмеченных положений в 2015-2018 гг. были запроектированы и построены три жилых дома второго поколения, где были реализованы технические решения по использованию возобновляемых и вторичных источников энергии в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Два жилых дома из трех были запроектированы и построены на базе жилых домов крупнопанельного домостроения.

Проекты этих домов включают комплекс энергосберегающих мероприятий, позволяющих существенно снизить удельный уровень потребления тепловой энергии, необходимой для отопления и горячего водоснабжения зданий. В число этих мероприятий входят уже ставшие традиционными и широко применяемые в строительной практике, а именно [9]:

- «теплые» окна с сопротивлением теплопередаче не менее 1 м2°С/Вт;

- поквартирные системы принудительной приточно-вытяжной вентиляции жилых помещений с рекуперацией не менее 80% теплоты вентиляционных выбросов;

^^^^^^^^^^^^^^ |3'2019

Научно-технический и производственный журнал

- поквартирные системы регулирования режимов отопления и воздухообмена с возможностью климат-контроля в каждой квартире и поквартирного учета потребляемой тепловой энергии.

В проектах энергоэффективных жилых домов нового поколения в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения дополнительно применены тепловые аккумуляторы, утилизаторы тепла «серых» сточных вод, тепловые насосы, гелиоколлекторы, солнечные батареи. Отмеченные технические решения позволили использовать в системах жизнеобеспечения вторичные и возобновляемые источники энергии (рис. 6). Новизна применяемых в энергоэффективных жилых домах нового поколения технических и проектных решений защищена более чем 10 патентами на изобретения.

Расчетный уровень потребления тепловой энергии на отопление и вентиляцию в этих домах составляет от 15 до 25 кВтч/м2 в год, что на 50-65% ниже нормативных значений. На 30-40% по сравнению с существу-

Список литературы

1. Пилипенко В.М. Перспективы развития современного индустриального домостроения в Беларуси // Архитектура и строительство. 2007. № 7. С. 55-57.

2. Николаев С.В. Социальное жилье на новом этапе совершенствования // Жилищное строительство. 2013. № 3. С. 2-8.

3. Николаев С.В., Шрейбер А.К., Этенко В.П. Панель-но-каркасное домостроение - новый этап развития КПД // Жилищное строительство. 2015. № 2. С. 3-7.

4. Соколов Б.С., Миронова Ю.В., Гатауллина Д.Р. Пути преодоления кризисного состояния крупнопанельного домостроения // Строительные материалы. 2011. № 3. С. 4-6.

5. Давидюк А.Н., Несветаев Г.В. Крупнопанельное домостроение - важный резерв для решения жилищной проблемы в России // Строительные материалы. 2013. № 3. С. 24-26.

6. Макарова Т.В., Кулик И.Д., Мраев М.В. Крупнопанельное домостроение: реальность и перспективы // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2017. № 2 (27). С. 51-57.

7. Шингалин А.Г. Новые тенденции развития жилищного строительства в условиях социально ориентированной рыночной экономики // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 8-2 (40). С. 27-31.

8. Потерщук В.А., Пецольд Т.М. Жилые дома нового поколения // Архитектура и строительство. 2007. № 7. С.58-60.

9. Данилевский Л.Н., Пилипенко В.М., Терехов С.В. Предварительные результаты мониторинга энергоэффективных зданий в Республике Беларусь // СОК. 2018. № 9. С. 76-83.

3'2019 ^^^^^^^^^^^^^^

ющими нормативами снижен уровень потребления тепловой энергии в системах горячего водоснабжения зданий. Характеристики экспериментальных энергоэффективных домов представлены в таблице.

Вывод. Проведенные в Республике Беларусь работы по модернизации базы индустриального жилищного строительства позволили перейти на новый качественный уровень индустриального домостроения, при этом новые открытые конструктивно-технологические системы жилых зданий на базе современных гибких технологий сборного железобетона обеспечивают строительство жилых домов в широком диапазоне потребительских качеств и различного уровня сложности систем жизнеобеспечения, включая программируемые блоки управления, возможность использования возобновляемых и вторичных источников энергии.

Важным качественным отличием новых конструктивных систем является возможность их модернизации с минимальными затратами в будущем для придания новых потребительских качеств.

References

1. Pilipenko V.M. The prospects of development of modern industrial housing construction in Belarus. Arkhitek-tura i stroiteistvo. 2007. No. 7, pp. 55-57.

2. Nikolaev S.V. Social housing at a new stage of enhancement. Zhilishchnoe Stroiteistvo [Housing Construction]. 2013. No. 3, pp. 2-8. (In Russian).

3. Nikolaev S.V., Shrejber A.K., Etenko V.P. Panel and frame house building is a new stage of large-panel construction development. Zhilishchnoe Stroiteistvo [Housing Construction]. 2015. No. 2, pp. 3-7. (In Russian).

4. Sokolov B.S., Mironova Yu.V., Gataullina D.R. Ways of overcoming of crisis situation in large-panel housing construction. Stroiteinye Materialy [Construction Materials]. 2011. No. 3, pp. 4-6. (In Russian).

5. Davidyuk A.N., Nesvetaev G.V. Large-panel house prefabrication is a significant reserve for solution of housing problem in Russia. Stroiteinye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 3, pp. 24-26. (In Russian).

6. Makarova T.V., Kulik I.D., Mraev M.V. Large-panel housing construction: reality and prospects. Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. 2017. No. 2 (27), pp. 51-57. (In Russian).

7. Shingalin A.G. New trends of development of housing construction in the conditions of socially oriented market economy. Sovremennye nauchnye issledovaniya i inno-vatsii. 2014. No. 8-2 (40), pp. 27-31. (In Russian).

8. Potershchuk V.A., Petsol'd T.M. Houses of new generation. Arkhitektura i stroiteistvo. 2007. No. 7, pp. 58-60.

9. Danilevski L.N., Pilipenko V.M., Terekhov S.V. Preliminary results of monitoring energy-efficient buildings in the Republic of Belarus. Santekhnika. Otoplenie. Kon-ditsionirovanie. 2018. No. 9, pp. 76-83. (In Russian).

- 19