Водоснабжение и канализация в небоскрёбах Москва-Сити: как это работает

Проектирование систем ВК (водоснабжение и канализация) в высотных зданиях Москва-Сити опирается на действующие нормы (СНиП 2.04.01-85*, профильные СП по высотным зданиям и внутренним системам), а также на фактическую гидравлику и требования пожарной и экологической безопасности. Ниже — как это работает на практике, с цифрами, типовыми решениями и терминами.

Откуда берётся вода и как она попадает в башню

Представьте себе: в небоскрёбах Москва-Сити каждый день живут и работают десятки тысяч людей. Здесь кипит жизнь — работают рестораны и офисы, включены кондиционеры, в квартирах льётся горячая вода, а в фитнес-клубах — душ после тренировки. Чтобы всё это было возможно, вода должна подниматься на высоту десятков и даже сотен метров без перебоев и в нужном объёме.

Но откуда берётся столько пресной воды для таких гигантов? Как её доставляют в здания, где 50, 70 или 100 этажей? И что нужно, чтобы на самых верхних уровнях давление воды было таким же комфортным, как на первом этаже?

Ответ — в особой, высокотехнологичной системе городского водоснабжения, которая соединяет Москву-Сити с водохранилищами и реками области, а затем распределяет воду по башням через мощные подземные коммуникации и умные инженерные узлы.

Источник воды

 Москва-Сити питается от городской системы: смесь поверхностных вод (Москва-река / Волга), прошедших многоступенчатую очистку (механическая, коагуляция/флокуляция, фильтры, озонирование/активированный уголь).

Транспортировка воды

 Для квартала проложены дюкеры (напорные трубопроводы под руслом реки). В 2020 г. введён дополнительный напорный ввод формата 2D400 для прироста потребителей.

Суточные объёмы воды

Для отдельной башни — тысячи м³/сут, причём фактическое потребление заметно снижается за счёт рециркуляции (ГВС), регулирования давлений и энерго-менеджмента.

Узел ввода в здание

• Два независимых ввода (N+1 по надёжности): при отказе одного питающая линия автоматически переключается на другую.
  

• В подземной части (-1/-2 этаж): узел учёта и подготовки — сетчатые/дисковые фильтры, приборы учёта, запорная и обратная арматура, байпас.
  

• Рабочие давления на вводе: обычно 0,4–0,6 МПа (4–6 бар), варьируют по району и времени суток.

Термин: N+1 - резервирование по одному агрегату сверх необходимого минимума.

Термин: Дюкер - напорный трубопровод, проложенный ниже дна водотока.

Термин: Байпас - запасной путь для воды вокруг оборудования.

Почему нужна зональная (каскадная) подача

Если попробовать подать воду на самый верх небоскрёба одним «обычным» водопроводом, возникнет сразу несколько проблем. Чем выше этаж — тем больше нужно давление. А значит, внизу трубы и сантехника должны выдерживать огромную нагрузку. Это дорого, опасно и совершенно неэффективно: внизу трубы могут не выдержать, а наверху вода будет едва течь.

Поэтому инженеры нашли элегантное решение: делить высотное здание на отдельные зоны. Каждая такая зона — это как мини-дом внутри небоскрёба. Вода поднимается насосами только до нужной высоты, попадает в резервуар, а дальше сама стекает вниз под собственным весом, без лишних затрат энергии.

Так башня получает воду постепенно, по этажам, а давление на каждом уровне остаётся безопасным и комфортным. Одновременно это повышает надёжность: если где-то в одной зоне случится авария, другие продолжают работать.

Статический напор воды растёт с высотой: 1 м водяного столба ≈ 0,098 бар. Уже на 80 м разница давлений ~7,8 бар. Если подавать «снизу вверх» одним контуром, нижние участки перегружаются давлением, растёт риск водяного удара, дорогой толстостенной арматуры и аварий.

Принцип зонирования

Здание делят на вертикальные зоны по 30–45 м (примерно 10–15 этажей). Каждая зона:

• имеет собственную насосную группу и накопительный резервуар на техэтаже;
  

• работает при «своём» давлении, а далее вода распределяется вниз самотёком.
  

Типовая лестница зон (пример):

Подвал → техэтаж ~22-й (≈80–90 м) → техэтаж ~32-й → ~43-й → ~54-й → … до верха.
Вверх по стояку — насос, на техэтаже — резервуар, вниз по зоне — гравитация.

Плюс: гасим статический напор, уменьшаем энерго-затраты, повышаем отказоустойчивость.

Насосные станции, резервуары, регулирование

Чтобы вода не просто доходила до верхних этажей, но и делала это стабильно, в небоскрёбах работают целые «армии» насосов и резервуаров. Их задача — поддерживать нужное давление, чтобы из крана на 70-м этаже вода текла с той же силой, что и на 5-м.

Как это устроено?

• В подземных уровнях и на технических этажах стоят мощные насосы, которые поднимают воду наверх.

• На промежуточных высотах установлены резервуары, где вода «отдыхает» и затем течёт вниз сама — под действием гравитации.

• Чтобы напор был комфортным и не «рвал» сантехнику, стоят редукторы давления, а перепады сглаживают специальные компенсаторы.

• Если один насос выйдет из строя — сразу включится резервный.

• Даже при отключении электричества система продолжит работать за счёт автономных генераторов.

Насосы

• Тип: многоступенчатые центробежные насосы с частотно-регулируемыми приводами (VFD) для поддержания заданного давления в системе.
  

• Состав: основной + резервный (N+1) + жокей-насос (малый расход для «поддержки» давления без запуска основного).
  

• Производительность: от десятков до сотен л/с на группу в зависимости от зоны и совмещённых режимов (ХВС, ГВС, пожаротушение).
  

• Электропитание: две вводные линии + ДГУ (дизель-генератор) для режимов ЧС.
  

Накопительные резервуары

• Назначение: буфер, устранение пиков, разрыв струи и переход к гравитационному распределению.
  

• Объём: от нескольких м³ до десятков м³ на зону (зависит от расчётного расхода и требуемой автономии).
  

• Оснащение: уровнемеры (поплавковые/пьезо), перелив, промывка, бактерицидная обработка, датчики утечек.
  

Поддержание давлений

• В зонах держат рабочее давление 3,5–5,5 бар.
  

• На вводах в квартиры/офисы — редукторы давления (PRV) с уставками 2,0–3,0 бар.
  

• В линиях — гидроаккумуляторы/компенсаторы для подавления водяного удара.
  

Термины:

• VFD — частотный привод насоса; 

• PRV — редуктор давления;

• Водяной удар — кратковременный скачок давления при резком изменении скорости потока.

ХВС/ГВС, циркуляция и санитарная безопасность

Горячая и холодная вода в небоскрёбах — это тоже инженерия высокого уровня. В обычном доме горячая вода быстро остывает в трубах, и приходится ждать, пока она «дойдёт» до крана. В высотных зданиях такой роскоши нет: ожидание по 2–3 минуты означает гигантские потери воды и энергии.

Поэтому система устроена так, чтобы вода нужной температуры была всегда и сразу:

• холодная — остаётся холодной даже на верхних этажах,
  

• горячая — постоянно циркулирует, чтобы не остывать,
  

• температура контролируется автоматически, чтобы не появлялись опасные бактерии.
  

За этим следят теплообменники, насосы и автоматика — всё скрыто на технических этажах и работает без перерывов.

• ХВС — холодная водопроводная вода (обычно 5–15 °C по сезону).
  

• ГВС готовится в теплообменниках на техэтажах; температура подающей линии в стояке 60–65 °C, обратки 55–60 °C (анти-легионелла).
  

• Циркуляция ГВС обязательна для исключения застойных участков; балансировка — на каждом плечe.
  

• На гигиенически критичных объектах — термодезинфекция/ антибактериальные режимы по графику.

Термин:  анти-легионелла - профилактика роста бактерий в горячей воде.

Пожарный водопровод и АУПТ

Высотное здание — это маленький город, и его безопасность зависит от того, насколько быстро можно остановить пожар, если он всё-таки возникнет. В обычных домах рассчитывают прежде всего на пожарных снаружи. Но в небоскрёбе, особенно высотой 200–300 метров, внешняя помощь может просто не успеть.

Поэтому внутри башен Москва-Сити есть свои собственные системы пожаротушения, полностью интегрированные с водоснабжением:

• на каждом этаже — пожарные шкафы с рукавами,
  

• в потолке спрятаны автоматические спринклеры, которые открываются сами при высокой температуре,
  

• вода для тушения хранится в специальных резервуарах и подаётся отдельными насосами.
  

Если где-то сработает сигнал «пожар», система мигновенно включается, и ещё до прибытия спасателей начинается тушение очага. Всё ради того, чтобы люди успели безопасно покинуть здание, а ущерб был минимальным.

В высотках водоснабжение интегрировано с пожарными системами:

• Внутренний противопожарный водопровод (ВПВ): пожарные краны в шкафах на этажах, расход единичной струи 2,5–5,0 л/с (по заданию), время обеспечения — проектируется с запасом.
  

• АУПТ (автоматическое пожаротушение):

Спринклеры — с термочувствительным замком (типовые уставки 68–72 °C).
Дренчер — открытые оросители для водяных завес.

• Резерв воды под пожар (как правило, отдельный объём в нижней части + бустеры на техэтажах).
  

• Насосы ПТ — отдельные, с автовключением и резервом по схеме N+1.
  

Внутренние трубопроводы: материалы, скорости, диаметры

Трубопроводы внутри небоскрёбов — это разветвлённая сеть, по масштабу сопоставимая с инженерией небольшого города. Вода проходит через десятки километров магистралей и сотни ответвлений, поэтому к материалам и параметрам труб здесь предъявляют максимальные требования.

Основные магистрали, по которым вода поднимается и распределяется по техническим этажам, делают из оцинкованной или нержавеющей стали — эти трубы выдерживают высокие давления и перепады температур. Ближе к потребителям, в офисах и квартирах, используют современные полимерные и композитные трубы: они легче, тише в работе и лучше защищены от коррозии.

Важную роль играет скорость движения воды. Чтобы давление было стабильным, а трубы — долговечными, на магистралях холодной и горячей воды поддерживают потоки в пределах примерно 0,7–1,5 м/с. Внутри помещений скорость ниже — около 0,5–1,0 м/с, чтобы не было шума и гидроударов.

Диаметры труб постепенно уменьшаются по мере подъёма по зданию. На вводах в небоскрёб они могут быть DN200–DN300 — это крупные стальные магистрали. На верхних зонах уже используются диаметры DN50–DN100, а внутри помещений — совсем небольшие DN15–DN25, ведущие непосредственно к сантехническим приборам. Таким образом, система работает эффективно и безопасно на любой высоте.

В крупных башнях Москва-Сити общая длина таких труб достигает сотен километров — и всё это скрыто в стенах и технических помещениях, работая круглосуточно и незаметно для людей внутри.

• Материалы: сталь оцинкованная/нержавеющая на магистралях; полимеры/композиты на «тонких» разводках; обязательные антикоррозионные покрытия и шумоизоляция.
  

• Скорости (рекомендации):

ХВС/ГВС магистраль: 0,7–1,5 м/с;
Внутриквартирная разводка: 0,5–1,0 м/с.

• Диаметры: снижаются к верхним зонам (ориентировочно DN200–DN300 на вводах → DN50–DN100 на верхах, далее внутриквартирные DN15–DN25).

• В крупной башне суммарная протяжённость инженерных труб может достигать сотен километров.

Канализация: мокрый/сухой стояк, «успокоительные» участки, ливнёвка

В небоскрёбах канализация тоже устроена по зонам, чтобы стоки не разгонялись до опасных скоростей и не создавали шум и разрежение в трубах. Для отвода используют два вертикальных стояка: по «мокрому» падают бытовые стоки, а «сухой» обеспечивает вентиляцию и защищает сифоны от подсоса воздуха. Каждые 10–25 этажей поток специально «успокаивают» — на технических уровнях стоки переходят в горизонтальные коллекторы, где скорость снижается.

По горизонтали канализация работает самотёком с небольшими уклонами, а подключение приборов делается под углом, чтобы снизить турбулентность. Отдельно собирается дождевая вода с крыши и конденсат от кондиционеров — в большие здания таких объёмов бывает десятки кубометров в сутки. А на нижних уровнях, где самотёк уже невозможен, работают насосные станции, которые выталкивают стоки в городскую сеть.

Вертикальные стояки

• Мокрый стояк (DN100–DN150) — бытовые и фекальные стоки.
  

• Сухой стояк (DN100) — вентиляционный, связан крестовинами, предотвращает разрежение, сохраняет гидрозатворы приборов.
  

Скорости в стояке без «успокоителей» легко выходят за 4–7 м/с, поэтому здание делят на каскады (10–25 этажей), а на техэтажах делают горизонтальные коллекторы/расширители для снижения энергии потока и шума.

Горизонтальные участки

• Уклоны самотёка: DN50 → 0,02; DN100 → 0,01 (1–2 %).
  

• Врезки приборов под 45–90°, аэрация обеспечена сухим стояком и местными аэраторами (односторонний клапан для компенсации вакуума в канализации.).

Ливневая и конденсат

• Кровельные воронки, фасадные лотки → ливнёвые стояки DN100–DN200 → подземные коллекторы с решётками-уловителями.
  

• Конденсат от VRF/VRV (переменный расход хладагента), фанкойлов (прибор кондиционирования внутри помещения) — отдельная сеть; в пиковые жаркие дни объём десятки м³/сут для крупного здания.

Перекачка

• В подземных уровнях и паркингах (ниже отметки выпуска) — фекальные/дренажные насосные станции с корзинами-измельчителями, поплавковым/ультразвуковым управлением и резервированием.

Термины:
Гидрозатвор — водяная пробка в сифоне, отсекающая запахи.
Каскад — группа этажей между техэтажами с «успокоением» потока.

BMS: диспетчеризация и предиктивная эксплуатация

Современный небоскрёб — это умное здание. Все инженерные системы водоснабжения и канализации объединены в единую платформу управления BMS (Building Management System). Она в реальном времени следит за давлением, расходом воды, работой насосов, температурой горячей воды и даже наличием утечек в самых скрытых местах. Если происходит отклонение — система реагирует мгновенно: автоматически переключает зоны, отключает повреждённые участки и выводит сигнал диспетчеру.

При этом эксплуатация работает по строгому регламенту. Канализацию регулярно промывают под высоким давлением, трубы проверяют видеодиагностикой, счётчики калибруют, арматуру обслуживают и заменяют, а горячую воду периодически прогревают до высоких температур, чтобы не развивались опасные бактерии. Всё это позволяет башням Москва-Сити работать безостановочно, безопасно и комфортно для тысяч людей внутри.

BMS (Building Management System) объединяет:

• точки контроля давлений, уровней, расходов;
  

• статусы насосов (VFD, аварии, температура подшипников);
  

• утечки (кабельные ленты/точечные датчики в приямках);
  

• события качества воды (t°, остаточный окислительный потенциал, бактерицидные режимы);
  

• сценарии: автопереключение зон, отключение ветви при прорыве, «ночные» кривые частоты насосов.

Сервис — по регламенту: гидродинамическая промывка канализации, эндоскопия стояков, поверка счётчиков, ревизия арматуры, балансировка циркуляции, анти-легионелла (термо-шок, химрежим).

Обслуживание по графику включает:

• Промывку канализации под высоким давлением — чтобы не было засоров и неприятных запахов.
  

• Проверку внутренних труб камерой — чтобы заранее увидеть износ или повреждения (эндоскопия стояков).
  

• Поверку счётчиков воды — чтобы они правильно считали расход.
  

• Проверку и обслуживание запорной арматуры — краны, клапаны, редукторы.
  

• Настройку систем горячей воды
  которая возвращает воду обратно на подогрев, чтобы она не остывала в трубах (балансировка циркуляции).
  

• Профилактику бактерий
  (анти-легионелла) — периодический нагрев воды до высокой температуры или специальная обработка, чтобы в системе не развивались опасные микроорганизмы.

Экономия ресурсов и устойчивость

• Частотное управление снижает потребление электроэнергии насосами на 20–35 % в переменных режимах.
  

• Рециркуляция ГВС и тепловые утилизации уменьшают расход воды/тепла.
  

• Умные уставки (ночные/праздничные профили) снижают утечки и пики.
  

• Материалы с низкой шероховатостью и грамотная гидравлика — меньшие потери напора → меньшие частоты насосов.

Термины и сокращения (глоссарий)

• ХВС/ГВС — холодное/горячее водоснабжение.
  

• PRV — редуктор давления.
  

• VFD — частотно-регулируемый привод.
  

• ВПВ — внутренний противопожарный водопровод.
  

• АУПТ — автоматическая установка пожаротушения (спринклер/дренчер).
  

• BMS — система диспетчеризации здания.
  

• Дюкер — подводящий трубопровод под дном реки.
  

• DN — условный диаметр трубы (мм).
  

Заключение

Системы водоснабжения и канализации небоскрёбов Москва-Сити — это многозонная гидравлика + умная автоматика + пожарная готовность. Каскадные схемы, частотные приводы, корректные диаметры и «успокоители» канализации позволяют безопасно эксплуатировать здания высотой 200–370+ м без перегрузок, запахов и аварий. Тренды ближайших лет — ещё более точная аналитика BMS, сокращение удельного потребления воды и электроэнергии, а также стандартизация узлов для ускорения монтажа и сервисной смены.

Жизнь в небоскрёбах требует инженерии иного масштаба:здесь вода становится не просто коммунальной услугой, а высокотехнологичным сервисом, работающим круглосуточно, на пределе технических возможностей.

Москва-Сити — один из примеров того, как системный подход, цифровое управление и многоконтурная архитектура позволяют поднять качество жизни и безопасности на высоту современных мегаполисов.