Вентиляция и кондиционирование воздуха в тюрьмах

Исследовательская организация «Центр Пью» недавно опубликовала отчет, согласно которому сегодня каждый сотый американец пребывает в тюрьме или следственном изоляторе. Это самый высокий показатель за всю историю США. Страна нуждается в новых тюрьмах, однако удовлетворить эту потребность, учитывая непростую экономическую ситуацию, будет нелегко.

Дело даже не в том, что проектирование и возведение новых исправительных учреждений требует времени. Кризис вынуждает правительство сокращать расходную часть государственного бюджета, а стоимость строительных работ растет.

Справиться с этим серьезным социальным вызовом можно лишь используя самые современные технологические решения. В данной статье излагаются соображения, касающиеся правил и норм проектирования и монтажа инженерных систем в тюрьмах, а также делается попытка заглянуть в будущее этого направления.

Защита

Исправительные учреждения предназначены для содержания людей, обвиненных или подозреваемых в совершении преступлений. Соответственно, об охране и защите этих объектов необходимо заботиться с самых первых этапов проектирования.

Инженеру, проектирующему или монтирующему
систему ОВК в исправительном учреждении,
не следует забывать, что основная функция
тюрьмы – изолировать преступников от общества
На степень защищенности могут негативно повлиять факторы, имеющие отношение к разработке систем отопления, кондиционирования и вентиляции. Первое, на что должен обратить внимание инженер по ОВК, приступая к работе на таком специфическом объекте, как тюрьма, — выяснить уровень защиты территории или учреждения: минимальный, средний или максимальный. Охраняемый периметр определяется консультантами по безопасности и персоналом тюрьмы. Довольно часто внутри него могут действовать разные уровни защиты, и это следует принимать во внимание при проектировании инженерных систем.

В настоящее время имеется климатическое оборудование, удовлетворяющее любым требованиям. Там, где требуется обеспечить максимальную степень защиты (например, в камерах, в непосредственной близости от заключенных) как правило, используются крупногабаритные стальные устройства. В местах, где содержатся психически неуравновешенные люди и есть риск нанесения заключенными вреда самим себе, оборудование защищается специальными «антисуицидными» решетками.

В кино часто показывают, как из тюрьмы убегают по воздуховодам квадратного сечения, сделанным из листового металла. Однако, как правило, все воздуховоды, выходящие за охраняемый периметр, оснащены решетками, существенно затрудняющими проникновение внутрь или наружу.

Все средства обеспечения защиты должны еще на стадии проекта согласовываться со специалистами по охране.

Безопасность

Все воздуховоды в тюрьмах
обычно защищены решетками и сетками
Безопасность — крайне важный аспект деятельности исправительных учреждений. Их обитатели, в силу понятных причин, не могут беспрепятственно эвакуироваться, например, в случае пожара. При этом особую опасность для них представляет не огонь, а ядовитый дым и отравляющие газы.

В большинстве построек инженеры предусматривают пути эвакуации, огнеупорные и дымозащитные конструкции, другие способы обеспечить находящимся внутри здания людям возможность быстро покинуть его в случае необходимости. Однако заключенным такая свобода не может быть предоставлена, и при проектировании инженерных систем для исправительных учреждений это нужно учесть.

Тюрьмы и другие подобные объекты должны оборудоваться системами дымоудаления, призванными устранить угрозу отравления дымом и газами. Такие системы работают за счет создания разницы давлений. Их функцию может выполнять оборудование для вентиляции камер и мест общего пользования. Для этого устройства подачи воздуха должны быть оснащены частотно-регулируемыми приводами, которые позволят при необходимости усилить создаваемый воздушный поток. Если задымления нет, а разница давлений уже слишком велика, свежий воздух может подаваться при помощи вспомогательных устройств или вентиляционных шахт.

Системы дымоудаления не следует путать со специализированными дымовытяжными системами. Последние используются в атриумах, ротондах, на аренах и в других помещениях большой площади. Их предназначение — поддерживать приемлемые условия во время эвакуации людей.

Установка специализированных дымовытяжных систем требует большого количества расчетов и серьезной инженерной работы, в первую очередь потому, что таковы требования официальных контролирующих органов.

Оборудование такого типа обычно не используется в тюрьмах и следственных изоляторах, поскольку там в нем нет особой необходимости. Во-первых, в помещениях тюрьмы не так много легковоспламеняющихся веществ, а предметы, используемые в исправительных учреждениях, как правило, не могут быть причиной пожара или задымления: матрасы и простыни в камерах, робы и обувь заключенных обычно изготавливаются из негорючих, специально обработанных материалов. Во-вторых, объем тюремных помещений недостаточен для работы специализированных дымовытяжных систем. К примеру, потолок большинства камер имеет высоту 8 футов (2,4 м) над полом. Высота дверного проема — 7 футов (2,1 м). Поддерживать ограниченный слой дыма в пространстве, где разница между высотой потолка и двери менее 12 дюймов (305 мм), не имеет особого смысла. Однако, с тех пор, как Свод строительных норм и правил отнес тюрьмы и изоляторы к классу строений I 3, в некоторых случаях организация специализированных дымовытяжных систем может быть обязательна. Например, в курительных комнатах без окон.

Конструкция установленной в тюремных
камерах сантехники такова, что
«малый» режим смыва не даст
большого эффекта
При разработке системы дымоудаления очень важно учитывать, где территориально находится объект и каков его статус. Если это тюрьма штата или округа, нужно ли во всем следовать местным нормам? А если это федеральное учреждение, какими указаниями необходимо руководствоваться? Какой орган в данном случае осуществляет контроль и надзор? Финансируется объект из бюджета или за счет частных фондов? От ответов на эти вопросы зависят требования, предъявляемые к работе инженера по ОВК.

Так, нормы штата Техас предписывают в нормальных условиях обеспечивать в помещении тюрем кратность воздухообмена, равную 6, а при задымлении — 15. В некоторых штатах эти значения равны 6 и 10, в то время как в других вообще нет подобных норм. В любом случае крайне важно согласовывать все аспекты обеспечения безопасности заключенных с контролирующими органами.

Хотя требования отличаются от штата к штату, принципы работы системы дымоудаления в тюрьмах остаются общими. Как правило, воздухозабор осуществляется из мест общего пользования, а не из камер. Может быть реализована и схема, при которой в местах общего пользования организован приток воздуха, а в камерах — его забор (вытяжка). Считается, что более удачна конструкция системы, в которой дым может удаляться раздельно: либо из камер, либо из мест общего пользования. Если задымление возникло в столовой или спортзале, активизация соответствующих вытяжных вентиляторов создаст пониженное давление на всей прилегающей территории. Одновременно с этим в камерах, прилегающих к источнику дыма, для предотвращения его распространения создается избыточное давление и тем самым создается безопасная зона, позволяющая избежать отравления без эвакуации заключенных за охраняемый периметр.

Производительность системы дымоудаления определяет параметры вентиляционных воздуховодов и устройств подачи воздуха.

Выбор оборудования

Безопасность – крайне важный аспект деятельности
исправительных учреждений, так как их обитатели не могут
беспрепятственно эвакуироваться в случае возникновения угрозы их жизни
Как и при проектировании больниц, в качестве параметра, определяющего большинство остальных характеристик исправительного учреждения, используется количество койко-мест. Обеспечение производительности климатического оборудования, соответствующего вместимости заведения, — главная задача. Именно она решается в первую очередь, иногда — в ущерб всем прочим.

Помимо производительности при подборе оборудования для кондиционирования и вентиляции учитывается необходимый для его установки объем капиталовложений, ведь бюджет проекта ограничен. Кроме того, по личному опыту автора статьи, критичным параметром является простота технического обслуживания инженерных систем. Ведь часто администрация тюрем просто не может себе позволить содержать штат квалифицированных специалистов по климатической технике. Поэтому не стоит проектировать систему, которую заказчик не сумеет поддерживать в рабочем состоянии.

В настоящее время исправительные учреждения во многих штатах не кондиционируются, там действуют лишь вентиляция и отопление. Например, в Техасе лишь 19 тюрем из 112 оснащены оборудованием для подогрева и охлаждения воздуха. Большая часть из этих 19 заведений предназначена для содержания заключенных, страдающих психическими и другими заболеваниями [2]. Удивительно, но похожую картину можно наблюдать в Луизиане, во Флориде, а также в других штатах с жарким и влажным климатом.

В северных штатах обычно используется естественная вентиляция. В безводных, пустынных местах, например, на юго-западе США, в Калифорнии, распространено охлаждение и увлажнение воздуха за счет испарения воды.

Часто шерифы и тюремная охрана включают для заключенных кондиционеры, телевизоры и делают другие поблажки в качестве поощрения. Между тем, в теории, повышение уровня комфорта в большей степени должно способствовать умиротворению арестантов.

Энергоэффективность

В новых исправительных учреждениях не принято забывать об энергетической эффективности. Однако основное внимание все-таки концентрируется на количестве койко-мест, величине капитальных затрат и полезной площади здания.

Эффективность системы влияет на энергопотребление оборудования и размер эксплуатационных расходов. Однако, поскольку проектирование, строительство и эксплуатация подобных заведений финансируются за счет общественных фондов, высокая эффективность оборудования не является приоритетным параметром.

Задача инженера по ОВК — просветить заказчика о долговременных последствиях выбора дешевого оборудования. В перспективе такое решение может привести к гораздо большим тратам. Инженерам и подрядчикам следует совместно убеждать заказчиков устанавливать энергоэффективные системы.

Проектировщики должны помнить, что исправительные учреждения работают круглый год, семь дней в неделю, все 24 часа в сутки. Поэтому инженерные системы для них должны быть эффективными, простыми в обслуживании и надежными, рассчитанными на долгие годы работы.

Экономия воды

Часто упускается из виду, что исправительные учреждения являются одними из крупнейших потребителей воды. Идея водосбережения активно продвигается Советом по экологичным зданиям США (U. S. Green Building Council) при помощи системы сертификации строений с точки зрения энергоэффективности LEED. Однако в условиях тюрьмы реализовать ее не так-то просто. Во первых, используемые в местах заключения сливные бачки невозможно модернизировать так, чтобы смыв осуществлялся в двух режимах: «большом» и «малом». Кроме того, их конструкция такова, что «малый» режим смыва в любом случае не дал бы большого эффекта. (В камерах американских тюрем унитазы объединены с умывальниками, и смыв осуществляется водой, использовавшейся для мытья рук. — Прим. перевод.) С недавних пор для получения рейтинга LEED достаточно, чтобы требованиям этой системы сертификации отвечали только сантехнические устройства, используемые персоналом или посетителями тюрьмы.

Экологичность

В нашей отрасли, независимо от типа строения, для которого создается система искусственного климата, главным направлением стала забота об окружающей среде. Все хотят быть «зелеными»! ASHRAE, Департамент по энергетике и другие организации изо всех сил стараются сделать так, чтобы в ближайшие годы энергопотребление зданий уменьшилось в несколько раз. Этой теме посвящены многочисленные статьи, обсуждения, веб-конференции…

Основное внимание обычно уделяется
не энергоэффективности, а количеству
койко-мест, величине капитальных
затрат и полезной площади здания
Те, кто занимается строительством исправительных учреждений, также подвергаются давлению требований по сокращению потребления энергии и расхода воды. Тем не менее есть одна серьезная проблема — законодатели поддерживают экологические инициативы, принимают новые требования, однако финансовой поддержки для их выполнения не выделяют. В результате многие хорошие начинания гибнут из-за недофинансирования проектов. Как итог — на сегодняшний день сертификат LEED имеют менее 20 исправительных учреждений США.

Стремление получить сертификат LEED стимулирует проектировщиков искать пути по снижению энергопотребления и сокращению эксплуатационных расходов, заставляя применять нестандартные подходы еще на самых ранних стадиях работы. Для этого годятся и когенерация, и активное использование солнечной энергии, и множество других решений.

Так, в одной из тюрем Канады возводится ветротурбинная установка, которая будет вырабатывать 20% от всей энергии, потребляемой исправительным учреждением [3].

Сбор дождевой воды и конденсата, утилизация оборотных вод в градирнях, повторное использование воды в прачечных способны привести к значительному сокращению расхода воды.

Заключение

Проектирование и установка систем кондиционирования и вентиляции в исправительных учреждениях имеют свои нюансы. В отличие от многих специфических типов зданий, например больниц, для этих объектов пока нет общепринятых стандартов. Существующие же нормы зачастую противоречат друг другу. Многие специалисты в этой отрасли, особенно имеющие дело с новыми технологиями и природоохранными инициативами, жалуются на нехватку информации и отсутствие единой базы знаний, которой могли бы пользоваться инженеры, работающие над созданием систем ОВК для тюрем и следственных изоляторов.

Для решения этой проблемы в 2005 году ассоциация ASHRAE сформировала группу TG9.JF. В нее вошли инженеры, проектировщики и государственные чиновники. Первой задачей группы стало обновление главы 8 справочника ASHRAE по системам ОВК, посвященной правоохранительным учреждениям. Вторая цель — подготовка соответствующих норм и правил, которые стали бы таким же бесценным источником знаний для отрасли, каким стал для инженеров, работающих с медицинскими учреждениями, изданный в 2003 году сборник «Проектирование систем ОВК в клиниках и госпиталях» [4].

Несмотря ни на что, сегодня исправительные учреждения во многом остаются изолированным участком рынка климатических услуг. Между тем из-за продолжающегося роста числа заключенных и устаревания имеющихся мест заключения растет потребность в новых энергоэффективных тюремных зданиях. Специалисты ASHRAE работают над тем, чтобы сделать новые тюрьмы и изоляторы защищенными, безопасными и комфортными [5].

Литература

  1. Pew Center on the States, Pew Public Safety Performance Project. 2008. «One in 100: Behind Bars in America 2008». http://tinyurl.com/onein100pew.
  2. The Associated Press. 2009. «Most Texas State Prisons Deal with Summer Heat Without Air Conditioning». July 5.
  3. Thum, S. 2009. «Canadian prison looks to wind power for cost savings». Correctional News. Sept./Oct.: 28–29.
  4. ASHRAE. 2003, HVAC Design Manual for Hospitals and Clinics.
  5. Texas Board of Professional Engineers. 2009. «The State of Texas, Texas Engineering Practice Act and Rules Concerning ihe Practice of Engineering and Professional Engineering Licensure».

Скотт МакМиллан, член ASHRAE, руководитель научно-исследовательской работы в группе TG9.JF (Правоохранительные учреждения)

наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест