2.3. ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

При проектировании храмов необходимо предусматривать в них системы инженерного оборудования, которые обеспечат необходимые комфортные условия для прихожан и церковного клира, а также благоприятные условия для сохранности настенной живописи, деревянных киотов, иконостасов и других элементов убранства храма.

Теплоснабжение, отопление и вентиляция

Общие положения

При проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования храмов следует учитывать неординарную структуру их внутреннего пространства: вытянутый кверху объем помещения, зачастую разделенного на отдельные отсеки столбами и арками, а также уменьшение толщины стен барабана главы, при которой происходит неравномерное распределение температуры по высоте помещения храма. Учет воздухопотоков в сложно расчлененном помещении храма осуществляется при выборе мест размещения отопительных приборов и вентиляционных отверстий.

Храмы круглогодичного действия должны быть оборудованы системами центрального или местного отопления и системами естественной вентиляции, а при соответствующем обосновании — механическими системами вытяжной, приточной, приточно-вытяжной вентиляции, приточной вентиляции, совмещенной с воздушным отоплением, или системами кондиционирования воздуха.

Пример схемы организации отопления и вентиляции приходского храма приведен на рис. 61.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должны максимально сокращать поступление с приточным воздухом газов и пыли, не создавать высокой подвижности и резких колебаний температуры и влажности воздуха у поверхностей росписи храма и станковой живописи.

При реконструкции храмов задача осложняется требованиями максимальной сохранности здания при размещении в них систем инженерного оборудования, обеспечивающих современные требования к параметрам внутренней среды. Их использование может привести к искажению строя интерьера храма, нарушению ограждающих конструкций и декора. В этом случае необходимо найти компромиссный вариант, который направлен преимущественно на задачу создания условий для максимальной сохранности здания храма и его внутреннего убранства.

Приступать к проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также теплозащиты реконструируемых и реставрируемых храмов следует после детальных обследований ограждающих и несущих конструкций, изучения температурно-влажностного режима, особенности эксплуатации.

Выбор типа и конструктивных решений систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должен производиться с учетом объемно-планировочных и архитектурных особенностей храма, режима его эксплуатации, климатического района расположения, наличия источников тепло- и энергоснабжения. Для реставрируемых и реконструируемых храмов можно использовать существующие отопительно-вентиляционные системы.

Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха храма осуществляется в соответствии со СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование".

Вентиляцию и отопление следует предусматривать для обеспечения допустимых параметров внутреннего воздуха и чистоты воздуха в обслуживаемой зоне в богослужебное время. Допустимые параметры внутреннего воздуха в помещениях храмов приведены в табл. 6.

Кондиционирование воздуха следует предусматривать для обеспечения оптимальных параметров внутреннего воздуха и нормируемой чистоты в обслуживаемой зоне храма или отдельных его участков. Оптимальные параметры внутреннего воздуха в помещениях храмов приведены в табл. 7.

Теплозащита наружных ограждающих конструкций храмов должна обеспечивать выполнение следующих условий:

Теплотехнические показатели ограждающих конструкций храмов, включая заполнения световых проемов, должны соответствовать нормативным требованиям в части:

Рис. 61. Схема отопления и вентиляции храма

Таблица 6

Допустимые параметры внутреннего воздуха в храмах

Таблица 7

Оптимальные параметры внутреннего воздуха в храмах

При реставрации или реконструкции храмов, представляющих особую архитектурную и историко-культурную ценность, при переводе летних храмов в круглогодичный режим эксплуатации, а также в новых храмах требования по энергосбережению допускается не учитывать ввиду специфики режима богослужебного использования храмов и их конструктивных решений. В этом случае системы отопления и вентиляции должны обеспечивать невыпадение конденсата на внутренних поверхностях стен и покрытии храма.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций храмов (за исключением заполнения световых проемов) R₀ должно быть не менее R₀^тр, определяемого по СНиП II-3-79*. При этом, нормативный температурный перепад t_н принимается равным: для наружных стен до высоты 5 м t_н = 4°С; для наружных стен с высоты более 5 м t_н = 6°С; для сводов покрытия t_н = 4°С.

Требуемое сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов R₀^тр следует принимать в зависимости от разности расчетной температуры внутреннего воздуха и средней температуры наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для района строительства. При значении этой разности до 25°С R₀^тр = 0,18 м²×°С/Вт; свыше 25 до 44°С R₀^тр = 0,39 м²×°С/Вт; свыше 44 до 49°С R₀^тр = 0,42 м²×°С/Вт; свыше 49 °С R₀^тр = 0,53 м²×°С/Вт.

Для элементов ограждающих конструкций, обладающих пониженными теплозащитными показателями, обусловленными конструктивными особенностями, следует предусматривать мероприятия по обеспечению невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях путем организации воздухообмена или соответствующего размещения отопительных приборов. Например, прохождение через барабан глав храма удаляемого воздуха со значениями параметров, соответствующих параметрам воздуха, созданным в основном объеме храма, способствует защите внутренних поверхностей стенок барабанов глав от выпадения конденсата.

При возможном выпадении конденсата на поверхностях оконных стекол необходимо предусмотреть мероприятия по его сбору и отведению.

Определять рациональное расположение оконных блоков по глубине светового проема с целью исключения возможности выпадения конденсата или промерзания конструкции оконных откосов необходимо на основе расчетов двухмерных температурных полей.

Рекомендуется использовать окна с вентиляционными клапанами. Не рекомендуется применять окна с металлическими или пластмассовыми переплетами.

При замене или установке новых заполнений световых проемов в раздельных переплетах следует уплотнять внутренний переплет с целью защиты от проникновения влаги внутреннего воздуха в межстекольное пространство.

При необходимости увеличения сопротивления паропроницаемости внутреннего слоя ограждающей конструкции пароизоляционный слой следует располагать у внутренней поверхности конструкции не глубже той плоскости, температура которой равна температуре точки росы внутреннего воздуха.

Для вновь строящихся, реконструируемых и реставрируемых храмов недопустимо покрывать наружную поверхность ограждающих конструкций пароизоляционными материалами, например, оштукатуривать слоем цементно-песчаной штукатурки, облицовывать керамической плиткой и т.п.

Теплоснабжение

Теплоснабжение храма может осуществляться от внешних сетей или от собственных автономных источников теплоты, расположенных как внутри здания, так и пристроенных и отдельно стоящих.

При необходимости устройства отдельно стоящей собственной местной котельной ее следует располагать на расстоянии не менее 20 — 25 м от здания с заветренной стороны от господствующего направления ветра в холодный период.

При теплоснабжении от внешних сетей, в зависимости от местных условий, в одном из подсобных помещений храма или в подклете храма устраивается в специально выделенном помещении индивидуальный тепловой пункт (ИТП) или автоматизированный узел управления (АУУ).

При размещении храма в здании общественного назначения возможно устройство общего для храма и всего здания ИТП или АУУ с раздельными для них счетчиками учета и регулирования тепловой энергии.

Отопление

Архитектор должен активно участвовать в выборе типов и мест размещения отопительных приборов, мест и способов прохода коммуникаций.

Для отопления храмов можно применять системы водяного, воздушного, электрического, печного отопления, а также другие системы, удовлетворяющие требованиям СНиП 2.04.05-91* и СП 31-103-99.

Система отопления храма (водяное, воздушное, электрическое, печное) выбирается в соответствии с заданием на проектирование в зависимости от функционального назначения, богослужебного режима, вместимости, объемно-планировочного и конструктивного решения, места строительства храма.

Системы отопления выполняются, как правило, с искусственным побуждением циркуляции теплоносителя.

В современной практике чаще всего применяются системы водяного отопления с теплоносителем от центральной теплосети или от местной котельной на различных видах топлива. Для сельской местности часто используются автоматические газовые водонагреватели (ОАГВ), которые размещаются в отдельном помещении с отдельным выходом наружу в целях пожарной безопасности. Для храмов наиболее целесообразны горизонтальные одно- или двухтрубные системы с нижней разводкой магистралей. Преимущества этой системы — в незначительном количестве стояков и возможности скрытой прокладки магистралей в подпольных каналах, полу или штрабах стен. Отопительными приборами для систем водяного отопления могут быть радиаторы, регистры, отопительные шкафы, напольные низкотемпературные панели и конвекторы.

Теплоносителем систем центрального отопления и вентиляции следует применять, как правило, воду, обеспечивая температуру поверхности нагревательных приборов, предусмотренную СНиП 2.04.05-91*.

Теплоносителем для систем водяного отопления с местными приборами применяется вода 95—70°С, для систем водяного отопления с лучистыми напольными панелями применяется вода с параметрами 55—40°С. Отопительные шкафы могут питаться перегретой водой с параметрами 150—70°С.

Отопительные приборы систем водяного отопления рекомендуется устанавливать у наружных стен, под световыми проемами на уровне пола в нишах.

Трубопроводы системы водяного отопления храма следует прокладывать, как правило, в подпольных каналах со съемными плитами.

Обогреваемые полы могут быть предусмотрены в средней части храмов и в крещальнях со средней температурой на поверхности пола не более 23°С.

При размещении нагревательных элементов в конструкции пола уменьшается количество отопительных приборов на стенах, что значительно улучшает интерьер храма и обеспечивает теплую поверхность всего пола.

При значительной высоте внутреннего пространства храма размещение отопительных приборов только в нижней зоне может оказаться недостаточным для обеспечения отсутствия конденсата в верхней зоне, в том числе в барабане главы или кирпичном шатре, где толщина стен, как правило, уменьшается. В таком случае необходимо предусмотреть мероприятия по дополнительной теплоизоляции конструкций стен и дополнительному обогреву верхней зоны.

Ввиду нерегулярности использования храма необходимо предусмотреть возможность автоматического индивидуального и централизованного регулирования теплопередачи отопительных приборов, в том числе клапанами, устанавливаемыми на ветви трубопроводов.

В реконструируемых и реставрируемых храмах систему центрального отопления допускается не предусматривать, если во внебогослужебное время температура внутреннего воздуха не будет опускаться до уровня появления конденсата на внутренних поверхностях стен. В этом случае подогрев воздуха перед богослужением может осуществляться местными системами (в том числе и печными). Допускается устанавливать местные источники теплоты, в том числе масляные и электрорадиаторы в алтаре, на клиросах и в зоне свечного «ящика».

Для дореволюционной практики характерно использование воздушных систем отопления храмов, которые бывают канальными и бесканальными.

Бесканальная система воздушного отопления может применяться в малых храмах с нерегулярным богослужением при отсутствии центрального отопления в зоне размещения храма. В этом случае внутренний воздух нагревается в калорифере, размещаемом в помещении храма, и перемещается вентилятором.

Агрегаты воздушного отопления допускается оборудовать водяными, паровыми, электрическими или огневоздушными калориферами.

Воздушные системы отопления, совмещенные с вентиляцией, обеспечивают равномерную температуру во всем объеме обслуживаемых помещений, что особенно важно для отопления барабанов глав. Приточные устройства должны обладать повышенным гидравлическим сопротивлением с целью обеспечения гидравлической устойчивости в распределении воздуха. Создаваемый при этом шумовой фон не должен превышать нормируемой величины 30 дБА. В реставрируемых и реконструируемых храмах при устройстве центральных систем отопления следует максимально использовать существующие каналы, которые ранее предназначались для воздушного отопления.

Для более равномерной подачи подогретого воздуха в различные зоны храма можно использовать канальную систему раздачи от калорифера, размещаемого в специальном помещении. Каналы размещаются, как правило, под полом, в шахтах стен и столбов. Количество и размещение воздухораздающих устройств должно быть таким, чтобы обеспечить равномерное температурное поле в храме и минимальную скорость воздушной струи. Регулирование температуры подаваемого воздуха осуществляется в калорифере, при этом могут быть применены автоматические устройства, поддерживающие необходимые параметры воздуха в храме в зависимости от меняющихся условий его использования.

Воздухораспределение в системах воздушного отопления целесообразно организовывать по схеме «снизу-вверх».

Температура приточного воздуха для храмов с воздушной системой отопления не должна превышать 30°С в обслуживаемой зоне.

Рециркуляция воздуха в системах воздушного отопления и кондиционирования воздуха помещений храмов допускается только в случае заполняемости храма до 50%.

При отсутствии городских сетей теплоснабжения и наличии избыточного электрического энергоносителя в регионе в качестве отопительной системы храма может быть применено электроотопление. Это система имеет преимущества по сравнению с водяным отоплением, заключающиеся в отсутствии каналов и отверстий для труб, простотой регулировки режима требуемой температуры. В качестве отопительных приборов используются электронагреватели радиаторного типа, которые устанавливаются так же, как и водяные радиаторы, в нижней зоне под оконными проемами на наружных стенах. Электроэнергия может использоваться и для питания электрокотлов системы водяного отопления.

При наличии в храмовом комплексе «зимнего» и «летнего» храма в последнем систему отопления можно не предусматривать, обеспечивая лишь его проветривание.

Местные отопительные системы с естественным или механическим побуждением допускается выполнять с помощью отопительных шкафов. В зданиях, ранее оборудованных печным отоплением, для удаления воздуха допускается использовать существующие дымоходы.

При отсутствии централизованных источников теплоты в храмах вместимостью до 300 человек допускается предусматривать печное отопление при соблюдении противопожарных требований в соответствии с НПБ 108-96.

Отдельные ветви отопительной системы целесообразно предусматривать для помещений храма, для обогреваемых полов, хоров, залов-аудиторий, подклета, церковно-причтового дома, хозяйственного блока и других зданий и помещений, входящих в состав храмового комплекса. Системы отопления и вентиляции храмов, встроенных в здания иного назначения, должны проектироваться раздельными от систем этих зданий.

Вентиляция

Для храмов вместимостью до 600 человек допускается устройство естественной вентиляции без организованного механического притока при условии обеспечения приведенной в табл. 8 кратности воздухообмена.

Для храмов вместимостью 600 человек и более возможна установка в притворе калориферов догрева, автоматически обеспечивающих незначительные колебания температурно-влажностных параметров внутри храма (температуры менее 5°С и относительной влажности менее 5% в 1 ч). В этом случае допускается проектировать механическую или естественную (с притоком подогретого воздуха) систему вентиляции при условии обеспечения приведенных в табл. 8 кратностей воздухообменов.

При проектировании системы механической приточной вентиляции, работающей до или после богослужения, следует предусматривать естественную вытяжную вентиляцию, обеспечивающую воздухообмен, приведенный в табл. 8.

Таблица 8

Расчетная температура внутреннего воздуха и величина воздухообмена в помещениях храма

Рекомендуется следующая система организации воздухообмена: большую часть времени здание обслуживает естественная система вентиляции, а в пиковые моменты включается механическая система вентиляции.

В многопридельных храмах можно предусматривать обслуживание всех помещений центральной системой приточной вентиляции с зональными подогревателями в каждом приделе.

Систему механической приточной вентиляции или кондиционирования воздуха рекомендуется применять с переменным расходом приточного воздуха, производительность которого соответствовала бы тепло- и влагопоступлениям для различных режимов использования храма. Целесообразно устройство двух установок вентиляции или кондиционирования воздуха, которые работали бы совместно при максимальных нагрузках и поочередно в другие периоды.

Отдельные системы механической вытяжной вентиляции следует предусматривать для следующих помещений храмового комплекса: мастерских, трапезных, просфорен, туалетных и помещений подклета храма.

Для механических систем вентиляции и кондиционирования воздуха следует предусматривать мероприятия по шумоглушению в соответствии со СНиП II-12-77. Уровень шума не должен превышать L_{ш. доп.} = 30 дБА. Для снижения уровня шума, создаваемого вентиляторами, следует их размещать в отдельных помещениях со звукоизолирующими конструкциями и устанавливать на воздуховодах шумоглушители.

Помещения для размещения оборудования систем механической вентиляции, систем кондиционирования воздуха, компрессорных, холодильных установок не рекомендуется размещать непосредственно за ограждающими конструкциями центральной части храма.

В вытяжных шахтах надлежит устанавливать утепленные клапаны с ручным или дистанционным управлением.

Материалы и конструкция вентиляционных каналов и камер должны сводить к минимуму условия, способствующие росту и распространению микроорганизмов через вентиляционную систему.

Конструкция вентиляционной системы должна соответствовать требованиям СНиП 2.04.05-91*.

Расчетную температуру внутреннего воздуха и величину воздухообмена в помещениях храма следует принимать по табл. 8.

Тепловой баланс и воздухообмен рассчитывают при разной степени заполняемости прихожанами для выбора и настройки регулирующих элементов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

При организации воздухообмена следует учитывать неравномерность выделения вредностей в храмах, связанных с богослужебным режимом. Во время проведения служб поступления теплоты, влаги и углекислого газа (СО₂) от людей, окиси углерода (СО) и теплоты от горящих свечей достигают максимальных величин. В перерывах между службами концентрации вышеперечисленных поступлений минимальны, и здание храма в основном находится под воздействием наружных условий. Организация воздухообмена должна обеспечить благоприятную среду для каждого режима эксплуатации храма.

Тепловой баланс и воздухообмен центральной части храма рассчитываются для следующих условий:

При расчете воздухообмена в помещениях храмов следует учитывать поглощение теплоизбытков, выделяемых людьми, горящими свечами и лампадами.

При расчете теплового баланса и воздухообмена помещений храма следует принимать:

В периоды проведения праздничных служб при отсутствии механической системы вентиляции в переходный и теплый периоды следует прибегать к естественному проветриванию путем открывания имеющихся проемов с учетом времени года.

В случае невозможности обеспечения требуемого воздухообмена естественной системой вентиляции или при специальных требованиях к воздушной среде здание храма обслуживает механическая приточная система вентиляции, производительность которой определяется по показателям тепло- и влагопоступлений, характерным для данного храма. Приточный агрегат оснащается фильтром для очистки от пыли, калорифером и оросительным устройством для нагрева и увлажнения воздуха в зимнее время года. Оросительное устройство при определенных наружных условиях может быть использовано для испарительного охлаждения в теплый период.

Приточный воздух в многопридельных храмах рекомендуется распределять зонально в каждый придел.

Раздачу воздуха, если позволяют конструкции и интерьер храма, следует производить в нижнюю зону. Подвижность воздуха в нижней зоне центральной части храма не должна превышать 0,3 м/с.

При реконструкции зданий храмов для систем вентиляции следует использовать все имеющиеся каналы, продухи, дымоходы и т.д.

Удаление воздуха из помещений храма следует предусматривать из верхней зоны с помощью вытяжных отверстий, расположенных в барабанах куполов или через заполнения световых проемов в верхней зоне храма. Такая схема, помимо эффективного удаления влаги, решает проблему отопления барабанов глав, повышая температуру на внутренних поверхностях стен, термическое сопротивление которых значительно ниже, чем для основных конструкций, и предотвращает выпадение конденсата на внутренних поверхностях стен барабанов.

Вытяжные отверстия, расположенные в барабанах глав, следует оснащать заслонками с электроприводами дистанционного управления и «незадуваемыми» козырьками или аэрационными устройствами, обеспечивающими заданную кратность воздухообмена.

Вытяжную вентиляцию в центральном барабане допускается проектировать механической периодического действия с установкой (с четырех сторон) оконных вентиляторов малой производительности, работающих во взаимосвязи с системой автоматического контроля с гигроскопическими датчиками (учитывающей воздействие ветра и изменение относительной влажности по отношению к установленным значениям).

В окнах светового барабана могут быть установлены клапаны-хлопушки, имеющие две жалюзийные решетки: наружную, стационарную для предохранения от проникновения в помещение наружного воздуха и внутреннюю, рабочую, выполненную из легких подвижных лепестков, которые под давлением восходящего потока внутреннего воздуха приподнимаются и выпускают излишки воздуха наружу. Живое сечение клапана рассчитывается на однократный обмен воздуха в храме при скорости движения воздуха 0,3 м/с. Эти клапаны вписываются во фрагменты столярки и устанавливаются в окна, ориентируемые на благоприятные по розе ветров стороны света. В зависимости от направления наружного ветра и его силы работают клапаны, установленные с подветренной стороны, а клапаны, установленные с наветренной стороны, остаются закрытыми.

Приток воздуха должен быть организованным через открывающиеся проемы дверей и окон в нижней зоне храма. В малых храмах допускается неорганизованный приток воздуха через неплотности дверных и оконных проемов.

В помещении алтаря в зоне розжига и подвески разожженного кадила необходимо предусматривать местную вытяжку. Вытяжной канал размером 140×140 мм может располагаться в толще стены алтаря.

В зданиях храмов, проектируемых для строительства в IIIг климатическом районе, рекомендуется сквозное или угловое проветривание через оконные проемы.

В храмах с хорами в центральной части для их проветривания рекомендуется проектировать установку вытяжных фрамуг в противоположных оконных проемах верхней зоны храма.

При устройстве систем кондиционирования воздуха в древних храмах, представляющих архитектурную и историко-культурную ценность, рекомендуется предусматривать реабилитационный период (1 — 2 года), в течение которого обеспечивается достижение нормируемых допустимых (оптимальных) параметров воздуха. Это необходимо, чтобы избежать возникновения влажностных и температурных деформаций, приводящих к разрушению станковой живописи, настенных росписей, декоративной отделки и предметов богослужения, долгое время существовавших в иных температурно-влажностных условиях.

Особо ценные предметы внутреннего убранства (древние иконы, реликвии и т д.) следует защищать локально, например, помещая их в «музейные витрины», в которых поддерживаются постоянные во времени параметры воздуха (t = 18 °С и j = 5%).