Системы климатизации помещений тюрем и следственных изоляторов.
Опыт США

S. McMillan, P. E., член ASHRAE

Надежность

С точки зрения инженера-проектировщика систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на выбор тех или иных технических решений оказывает влияние уровень безопасности либо режим работы пенитенциарного учреждения или отдельной его зоны. Так, например, прочные стальные воздухораспределительные устройства обычно используются внутри камер в тюрьмах строгого режима, особенно когда эти устройства находятся в зоне доступа заключенных. Противо‑суицидные воздушные решетки необходимо использовать в психиатрических изоляторах и других подобных зонах повышенного риска.

В художественных фильмах довольно часто показываются сцены побегов из следственных изоляторов и тюрем через воздуховоды большого размера, выполненные из листового металла. Такая ситуация, конечно, возможна и действительно иногда случается в реальной жизни, однако обычно для всех подобных воздуховодов предусмотрены специальные решетки, что делает побег практически невозможным. Специалисты в области безопасности тщательно анализируют методы крепления строительных конструкций. На этапе проектирования инженер-проектировщик систем ОВК должен тесно сотрудничать с такими специалистами.

Безопасность

Безопасность людей является серьезнейшей проблемой в пенитенциарном учреждении, так как у содержащихся в нем заключенных нет возможности свободного доступа к путям эвакуации и выходам в случае пожара или иной экстраординарной ситуации. Во многих учреждениях устанавливаются системы дымоудаления, включающиеся в работу по сигналам от локальных датчиков дыма или от датчиков, установленных внутри воздуховодов. Часто приточные установки, обслуживающие общие помещения и камеры, обеспечивают требуемый расход приточного воздуха для дымоудаления за счет увеличения скорости вращения привода вентилятора (при частотно-регулируемом приводе). В других случаях, когда требуемая разность давлений достаточно высока, приточный воздух подается посредством вспомогательной приточной установки.

Системы дымоудаления не следует путать с локальными системами нагнетания воздуха в рабочую зону по принципу «вытесняющей вентиляции», которые обычно применяются в атриумах, ротондах, аренах или иных помещениях большого объема и высоты, где главная цель заключается в обеспечении безопасной эвакуации людей. Системы такого типа обычно не используются в следственных изоляторах и тюрьмах. Во‑первых, не во всех помещениях находятся горючие материалы. Матрасы, одежда, обувь, постельные принадлежности заключенных обычно изготавливается из негорючих, специально обработанных материалов и тканей. В большинстве пенитенциарных учреждений в помещениях не содержится большого количества пожароопасных предметов, которые могли бы внести существенный вклад в распространение огня или дыма. Во‑вторых, многие помещения внутри изоляторов и тюрем слишком малы, чтобы содержать такие системы. Например, большинство камер оснащены монолитным бетонным перекрытием, которое обычно расположено на высоте 2,4 м над полом, дверьми высотой 2,1 м, поэтому «вытеснение» дыма в верхнюю часть помещения не практично, так как между верхом двери и потолком камеры обычно остается не более 0,3 м свободного пространства.

Исключения составляют помещения без окон, расположенные ниже уровня земли. В нормативных документах США содержатся требования об оснащении таких помещений дополнительными системами вытяжки и подпора воздуха в рабочую зону. Такие условия не являются типичными, но они возможны в некоторых типах зданий.

В пенитенциарном учреждении основную угрозу представляет не распространение огня (и, соответственно, защита имущества не является главной задачей), а распространение дыма и продуктов горения, так как большинство, если не все из них, не могут покинуть здание. В этом случае только система дымоудаления позволяет решить эту проблему и защитить как заключенных, так и персонал учреждения. В обычных жилых и общественных зданиях инженер-проектировщик систем ОВК учитывает наличие путей эвакуации, различные категории огнестойкости и иные организационные и технические мероприятия, позволяющие людям покинуть здание в случае экстраординарной ситуации. Разумеется, заключенным нельзя предоставлять такую свободу, и инженер-проектировщик систем ОВК должен предпринять другие меры для решения этой проблемы.

В условиях США при проектировании системы дымоудаления инженер-проектировщик систем ОВК должен определить, находится пенитенциарное учреждение в общефедеральном подчинении или в юрисдикции штата: от этого зависит, какие нормы должны соблюдаться. В штате Техас, например, действует стандарт для тюрем, согласно которому должна обеспечиваться кратность воздухообмена 6 ч^–1 для общеобменной вентиляции и 15 ч^–1 для системы дымоудаления. В некоторых штатах требуется соответственно 6 и 10 ч^–1, в то время как в других вообще нет каких-либо стандартов или требований.¹

Поскольку нормативные требования в разных штатах различаются, методы дымоудаления также будут отличаться друг от друга. Часто общие помещения оснащены вытяжными устройствами, а камеры – не оснащены. В других случаях в общие помещения обеспечивается приток воздух, а из камер – вытяжка. Многие проектировщики признают одной из наилучших схем установку противодымных вентиляторов для раздельного дымоудаления из общих помещений и камер. При обнаружении дыма в общем помещении в работу включаются вентиляторы дымоудаления и в данном помещении создается большое отрицательное давление (разрежение). Одновременно с этим в камеры, прилегающие к общей зоне (часто такие камеры расположены в два этажа), обеспечивается дополнительный приток воздуха во избежание проникновения дыма из одной зоны в другую. В любом случае в жилом блоке создается противопожарная зона, позволяющая укрыться в ней при возникновении экстраординарной ситуации без необходимости покидать охраняемый периметр. В зависимости от размера общей зоны и размера и количества камер, эти зоны часто обслуживаются отдельными приточными установками. Воздуховоды, воздухораспределители и воздухозаборные устройства обычно подбираются и рассчитываются исходя из потребного расхода воздуха для дымоудаления.

Выбор системы

Инженеры-проектировщики систем ОВК часто встречаются с ситуацией «проектирование согласно бюджету» и, несмотря на все свои усилия, видят, как хорошие проектные решения отклоняются на этапе проведения тендера, так как они выходят за рамки бюджета. Как и во многих проектах объектов здравоохранения, главным критерием выбора того или иного проекта пенитенциарного учреждения обычно является количество мест.

При выборе системы очень важно учесть себестоимость и принять обоснованные решения. Однако следует учесть и очень важную роль службы эксплуатации. Кто будет фактически эксплуатировать и обслуживать оборудование? Очень часто в штате пенитенциарного учреждения нет высококвалифицированных техников и специалистов. Не следует проектировать систему, которая существенно превысит уровень возможностей обслуживающего персонала. Никакие меры на этапе проектирования и строительства не смогут компенсировать неспособность персонала поддерживать систему в рабочем состоянии на должном техническом уровне в течение длительного времени после сдачи объекта в эксплуатацию.

Энергоэффективность

Во вновь построенных пенитенциарных учреждениях часто не уделяется никакого внимания энергоэффективности: приоритетными считаются задачи увеличения вместимости, уменьшения себестоимости, занимаемой площади. Энергетическая эффективность инженерных систем влияет на потребление ресурсов, оплату коммунальных услуг и стоимость эксплуатации на протяжении всего срока службы оборудования. Пенитенциарные учреждения проектируются, строятся и эксплуатируются за счет общественных средств, и применение высокоэффективного оборудования обычно не является приоритетной задачей.

Одна из задач инженера-проектировщика систем ОВК – обосновать преимущества или недостатки того или иного проектного решения не только с точки зрения капитальных затрат, но и с учетом затрат эксплуатационных, то есть за период всего жизненного цикла здания. Применение дешевого оборудования может привести к повышению эксплуатационных расходов, и эти последствия проявляются в долгосрочной перспективе. Инженер-проектировщик не должен забывать, что пенитенциарные учреждения работают круглосуточно и круглый год. В современных экономических условиях у владельцев и эксплуатирующей организации зачастую очень маленький бюджет. Неэффективные системы не позволят обеспечить экономию средств в долгосрочной перспективе. Необходимы системы не только надежные и недорогие в эксплуатации, но и энергоэффективные, позволяющие экономить ресурсы на протяжении многих лет эксплуатации.

Эффективное использование водных ресурсов

Пенитенциарные учреждения отличаются достаточно высоким водопотреблением, но этот факт зачастую игнорируется. Идея экономии водных ресурсов была поднята несколько лет назад системой оценки LEED Совета по зеленым зданиям США (USGBC)², но при ее адаптации для пенитенциарных учреждений возникли трудности.

Основная причина заключается в том, что для пенитенциарных учреждений не выпускается специального сантехнического оборудования с пониженным водопотреблением. Поскольку бо`льшая часть оборудования в следственных изоляторах и тюрьмах не является специальным, общее снижение расхода воды за счет использования водосберегающего оборудования обычно является минимальным. Недавно правила начисления баллов рейтинговой системы LEED за эффективное использование воды были пересмотрены, из рассмотрения было исключено сантехническое оборудование, расположенное в пределах охраняемой зоны. Прежде чем такое решение было принято, получение баллов рейтинговой оценки за эффективное водопотребление в пенитенциарных учреждениях было трудновыполнимым, поскольку соотношение количества специального сантехнического оборудования для заключенных к количеству сантехнического оборудования для персонала, которое может быть водосберегающим, было непропорциональным.

Сертификация пенитенциарных учреждений как «зеленых зданий»

В настоящее время это очень популярная тема в нашей отрасли, вне зависимости от типа здания. Все хотят быть «зелеными». Особенно это касается вопросов водо- и энергосбереждения. ASHRAE, Департамент энергетики США (DoE) и прочие организации инициируют существенное снижение энергопотребления зданий в ближайшие несколько лет. Статьи, обсуждения, веб-трансляции и форумы, посвященные «нулевому энергопотреблению», очень популярны в настоящее время. Минимизация потребления энергии и воды в пенитенциарных учреждениях укладывается в рамки данной тенденции. Однако одна из основных проблем в этой области заключается в том, что законодатели поддерживают инициативы или требуют включения показателей эффективности и экологичности в проект, не предлагая дополнительной финансовой поддержки для данного типа зданий. В результате многие эффективные инженерные решения отклоняются еще на стадии составления бюджета проекта. В настоящее время в США сертификаты LEED получили менее 20 пенитенциарных учреждений.

Очевидно, что уровень сертификации LEED является очень важным стимулом. Требования между уровнем «сертифицирован» и «платиновая сертификация» сильно различаются. Для достижения более высоких уровней сертификации инженер-проектировщик систем ОВК должен делать больше, чем просто полагаться на повышение теплозащиты ограждающих конструкций здания для снижения энергопотребления. Когенерация, солнечные коллекторы, фотоэлектрические панели и прочие нестандартные решения успешно применяются инженерами-проектировщиками при проектировании пенитенциарных учреждений по всей стране для снижения энергопотребления. В крупной тюрьме в Канаде строится мощная ветроэнергетическая установка, которая будет обеспечивать примерно 20 % потребления электроэнергии.

Сбор дождевой воды, сбор конденсата с охлаждающего змеевика, рекуперация оборотной воды с градирни и система утилизации «серых» стоков из прачечной становятся все более распространенными и позволяют значительно снизить водопотребление в тюрьме или следственном изоляторе.

Заключение

В отличие от многих типов зданий при проектировании систем ОВК пенитенциарных учреждений отсутствуют общепринятые стандарты или правила. Многие эксперты в строительной индустрии, особенно в области новых технологий и «зеленых» инициатив, считают, что в настоящее время ощущается недостаток источников информации, а также опыта инженеров‑проектировщиков, которые смогли бы реализовать новые концепции.

В результате в 2005 году ASHRAE создала рабочую группу – TG9.JF «Justice Facilities» («Здания юстиции»). Первая задача, поставленная перед ней, заключалась в обновлении главы 8 «Justice Facilities» руководства «ASHRAE Handbook. HVAC Applications». Конечная цель работы данной группы заключается в написании правил или стандарта для пенитенциарных учреждений.

Потребность в новых, энергоэффективных зданиях пенитенциарных учреждений продолжит расти вместе с ростом населения, а существующие здания стремительно устаревают. Новые подходы к проектированию инженерных систем пенитенциарных учреждений позволяют решать социальную задачу – защищать общественное здоровье, безопасность и благополучие.

Литература

1. АВОК СТО НП «АВОК» 2.1–2008 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена».
2. Гуткин А. LEED – рейтинговая система для энергоэффективных и экологически чистых зданий // АВОК. – 2008. – № 6.
3. Табунщиков Ю. А., Гранев В. В., Наумов А. Л. Рейтинговая система оценки качества здания в России // АВОК. – 2010. – № 6.
4. S. McMillan, P. E. HVAC for Prisons. ASHRAE Journal. 2010 Vol. 52, № 7.

Перепечатано с сокращениями из журнала «ASHRAE».

¹ Согласно стандарту АВОК СТО НП «АВОК» 2.1–2008 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена», в пенитенциарных учреждениях необходимо обеспечивать воздухообмен 30 м³·ч/чел. в камерах, 20 м³·ч/чел. в столовых, 30 м³·ч/чел. в помещениях охраны. Прим. ред.

² LEED – The Leadership in Energy & Environmental Design, в переводе «Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании» – рейтинговая система оценки качества здания как среды обитания. Подробнее см. статьи [2, 3]. Прим. ред.