Актуальные вопросы и оценка эффективности инвестиционных проектов автоматизации зданий

3/2007 МГСУНИК

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ЗДАНИЙ

Сурина Е.А., аспирант, кафедра ИСТУС МГСУ Мурашова О.В., аспирант, кафедра ЭУС МГСУ Вагапов Р.В., к.т.н., докторант, кафедра САС МГСУ Дмитриенко А.Н., аспирант, кафедра САС МГСУ

Одно из определений "системы автоматизации зданий" (A3, англ.: В ACS, Building Automation and Control System) - это комплекс объединенных в сеть микропроцессорных устройств. Сеть обмена данными между ними представляет собой сеть A3 {англ.: Building Automation and Control Network).

Система A3 совместно с эксплуатационными службами обеспечивает (практически незаметно для глаза) оптимизацию эксплуатации здания и его инженерных систем в соответствии с критериями надежности, экологии и экономичности, за счет чего достигается сокращение издержек. Система A3 осуществляет надежное стратегическое управление отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха. Она оптимизирована по критериям экономии эксплуатационного времени, ограничения максимальных нагрузок и расчета характеристик тепловых функций, а также информирует эксплуатационную службу о тенденциях, текущих и прошлых эксплуатационных режимах. Эти процессы обеспечиваются технологическими функциями A3. Система автоматизации зданий сводит воедино все данные, необходимые для эксплуатации объекта во всей его полноте. Эффективное управление зданием уже немыслимо без автоматизации, комплексно охватывающей работу всех субподрядных организаций. Без нее невозможно было бы управление и оптимизация техники по эксплуатации здания. Развившись, данная отрасль координирует все субподрядные работы по инженерному оборудованию зданий.

A3 располагает всеми данными, необходимыми для контроля издержек энергопотребления и эксплуатации, которые требуются также для документирования системы экологического аудита.

В системе A3 содержатся данные, относящиеся к техобслуживанию инженерных систем, а также соответствующая статистическая информация. Вместе с этим, A3 служит инструментом для выполнения таких эксплуатационных задач, как анализ, регулирование и текущая оптимизация эксплуатационного режима или предотвращение технических неполадок. Если система эксплуатации и защиты здания, система управления зданием или его энергопотреблением отвечают требованиям свода международных стандартов DIN EN ISO 16484, то она имеет возможность именоваться системой автоматизации здания (DIN EN ISO 16484-2, 3.31) [1].

В современное деловое здание устанавливают от 25 до 50 и более разнородных систем жизнеобеспечения, которые отличаются не только назначением и выполняемыми функциями, но и принципами работы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлические и т.д. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в виде комплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение с собственной системой контроля и управления. Для того чтобы все эти разрозненные инженерные системы работали в едином комплексе, осуществляли между собой обмен данными и контролировались и управлялись из единой диспетчерской, глав-

ным звеном интеллектуального здания является система управления зданием (англ.: Building Management System - BMS).

Система управления зданием, которую в России называют еще и системой автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования, является ядром интеллектуального здания и представляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий сбор, хранение и анализ данных от различных систем здания, а также управление работой этих систем через сетевые контроллеры (процессоры).

Интеллектуальные сетевые контроллеры, использующие открытые протоколы и стандарты передачи данных LonWork и BACNet, осуществляют контроль и управление работой подведомственных им инженерных систем, а также обмен данными с другими сетевыми контроллерами системы управления зданием. На основе собранной информации сетевые контроллеры автономно посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем в рамках заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатных ситуациях.

Такая архитектура системы управления зданием позволяет [2]:

в автоматическом режиме управлять работой систем вентиляции, кондиционирования, отопления, освещения и др., обеспечивая в каждом помещении наиболее комфортные условия для персонала по температуре, влажности воздуха и освещенности;

получать объективную информацию о работе и состоянии всех систем и своевременно сообщать диспетчерам о необходимости вызова специалистов по сервисному обслуживанию в случае отклонения параметров любой из систем от штатных показателей;

контролируя максимально возможное число параметров оборудования, точек контроля в здании и показателей загруженности систем, перераспределять энергоресурсы между системами, обеспечивая их эффективное использование и экономию энергоресурсов;

ввести оптимальный режим управления инженерным оборудованием с целью сокращения затрат на использование энергоресурсов, потребляемых инженерными системами здания (горячей и холодной воды, тепла, электроэнергии, чистого воздуха и т.д.);

обеспечить централизованный контроль и управление при нештатных ситуациях:

осуществлять своевременную локализацию аварийных ситуаций;

оперативно принимать решения при аварийных и нештатных ситуациях (пожаре, затоплении, утечках воды, газа, несанкционированном доступе в охраняемые помещения);

ввести объективный анализ работы оборудования, действий инженерных служб и подразделений охраны при нештатных ситуациях на основе информации автоматизированных баз данных, документирующих все принятые решения и многое другое.

Используя открытые протоколы обмена данными между различными системами здания, структурированные кабельные и LAN/WAN сети, сетевые контроллеры системы управления зданием позволяют создать инженерную инфраструктуру, которая имеет высокую степень открытости для наращивания и быстрой модернизации инженерных систем. В максимальной конфигурации система управления зданием сможет осуществлять централизованный мониторинг оборудования и управление следующими инженерно-техническими системами и комплексами [2]:

системы гарантированного и бесперебойного электроснабжения;

система электрораспределения;

системы освещения (комнатные, коридорные, фасадные и аварийные);

система вентиляции;

система отопления;

система горячего и холодного водоснабжения;

системы канализации и дренажные системы;

система оперативной связи и видеоконференций;

система воздухоподготовки, очистки и увлажнения;

система холодоснабжения;

система кондиционирования и климат-контроля;

система контроля загазованности;

транспортные системы;

системы учета и контроля расходования ресурсов;

система охранно-пожарной сигнализации;

система противопожарной защиты и пожаротушения;

система охранного видеонаблюдения;

система контроля и управления доступом;

система управления паркингом;

метереологическая система и проч.

Все эти инженерные системы могут подключаться к системе управления зданием как одновременно, так и поэтапно. Отладка оптимальных алгоритмов работы инженерии и системы управления интеллектуального здания осуществляется в первые месяцы работы в здании людей, поскольку ВМ8 должна накопить определенный объем информации о привычках людей и режимах работы инженерии здания.

Программное обеспечение ВМ8 уже настроено на прием, обработку и систематизацию данных о работе различных инженерных систем. Оно имеет интерфейсы для работы с сетевыми контроллерами и интерфейсы отображения информации о работе каждой системы интеллектуального здания.

В целом, применение ВМ8 и ресурсосберегающего оборудования позволяет [2]:

вписаться в ограниченные энергомощности и исключить расходы на строительство дополнительной подстанции и прокладку силовых кабелей, особенно в центральных частях города, где муниципальные власти ограничивают владельцев зданий в объемах энергопотребления;

сократить расходы на дорогостоящие ремонт и замену вышедшего из строя оборудования, продлить срок его службы за счет постоянного мониторинга параметров инженерных систем и своевременного проведения наладочных работ при выявлении отклонений параметров систем от нормы;

снизить на 20% ежемесячные коммунальные платежи (вода, тепло, канализация, электроснабжение) за счет работы систем в наиболее экономном режиме и автоматического перевода инженерии здания из дневного в ночной режим работы (когда автоматически отключается освещение, кондиционеры, снижается температура отопительных батарей в комнатах, персонал которых покинул здание);

сократить в 3 раза расходы на службу эксплуатации, поскольку большинство систем будет работать в автоматическом режиме, что снижает расходы на ремонт или замену дорогостоящего оборудования, вышедшего из строя по причине халатности персонала или ошибок оператора;

исключить расходы на интеллектуальную надстройку систем здания при расширении числа инженерных систем и их модернизации за счет использования возможностей открытой архитектуры системы управления здания;

снизить заболеваемость сотрудников за счет создания комфортных условий для их работы и, как следствие, сократить расходы на реабилитацию сотрудников и страховые выплаты;

Помимо значительного снижения численности персонала, обслуживающего инженерные системы здания, за счет максимальной автоматизации процессов управления и контроля работы систем жизнеобеспечения, владелец интеллектуального здания может рассчитывать на получение следующих выгод [2]:

увеличится в два раза срок бесперебойной работы инженерных систем за счет автоматического поддержания оптимальных условий работы оборудования;

при возникновении аварийных ситуаций операторы, осуществляющие контроль работы оборудования, будут иметь полную информацию о работе каждой системы и рекомендации ВМ8 по выбору оптимального и наиболее безопасного выхода из ситуации. При этом большая часть задач будет решать автоматика здания;

при появлении сбоев в работе оборудования ВМ8 будет своевременно информировать службы эксплуатации, отвечающие за работу данного оборудования, а также глав-

ную службу эксплуатации и смежные подразделения. Иными словами, если оператор системы электроснабжения уснул на рабочем месте и БМ8 не видит его реакции на тревожные сообщения, то она отправляет тревогу главному диспетчеру;

расходы на техническое обслуживание оборудования и инженерных систем будут минимальными; поскольку мониторинг параметров всех систем осуществляется круглосуточно и при своевременном вызове сервисных бригад, случаи серьезного ремонта оборудования будут исключены.

все действия автоматики и операторов систем протоколируются БМ8, поэтому вероятность возникновения ситуаций коллективной безответственности за остановку или сбой в работе оборудования близка к нулю.

Использование энергосберегающего оборудования, интеллектуальных систем управления и экологически чистых технологий поддержания комфортных условий в помещениях интеллектуального здания позволят [2]:

создать безопасные для здоровья и экологически чистые условия работы сотрудников компании или, например, фирм-арендаторов помещений бизнес-центра;

снизить число заболеваний сотрудников за счет обеспечения тех климатических условий в помещениях (температура, влажность воздуха и освещенность рабочих мест), которые наиболее комфортны для их обитателей, поскольку БМ8 отслеживает привычки людей по каждому помещению в отдельности;

повысить престижность работы в компании, работающей в интеллектуальном здании, а также конкурентные преимущества для бизнес-центра по сравнению с другими центрами;

снизить расходы компании на восстановление работоспособности персонала, страховые выплаты и лечение заболеваний.

В настоящее время не существует единой методики по оценке эффективности реализации инвестиционного проекта "интеллектуальное здание" в России. В основном проводится анализ уже реализованных зарубежных объектов, а так же объектов построенных в России, которые принято считать "интеллектуальными". Учитывая такую особенность отрасли строительства, как индивидуальность каждого объекта, подобный анализ и оценка отображают лишь статистические данные и подтверждают теорию об эффективности концепции "Интеллектуального здания". Однако, такой анализ, как правило, не является для инвестора подтверждением эффективности реализации конкретного объекта.

Рассмотрим возможность применения алгоритма оценки эффективности инвестиционного проекта для "интеллектуального .здания " в части использования следующих показателей:

чистый дисконтированный доход;

индекс доходности;

внутренняя норма доходности;

срок окупаемости.

На этапе концепции, когда инвестор определился с месторасположением и назначением объекта он принимает решение о целесообразности внедрения в здание "интеллекта". Целью является определение результатов (эффективности) проекта. Для этого используют выражение:

Результаты (эффективность) проекта =

Изменение выгод в результате проекта - Изменение затрат в результате проекта

При анализе необходимо сравнивать реализацию проекта «с системой "интеллектуального здания" и "без нее".

Принято различать следующие виды анализа: технический, финансовый, коммерческий, экономический, экологический и социальный.

Финансовый исследует затраты и результаты, цель анализа - извлечение максимальной прибыли.

Тыс.руб.

Экономический изучает проблему внедрения с позиции общества в целом. Экологические и социальные последствия проекта так же больше интересуют общество в целом, а не фирмы, участвующие в проекте.

Очень важно так же понимать, что до принятия решения об осуществлении проекта необходимо рассмотреть все его аспекты на протяжении всего периода жизненного цикла. Такой подход защищает от проектов дающих быструю окупаемость, но не эффективных во времени и спасает от предубеждения против проектов, медленно набирающих силу, но приносящих долгосрочную выгоду.

Для расчета затрат за весь период жизненного цикла необходимо при анализе применять метод дисконтирования (приведение разновременных значений денежных потоков на определенный момент времени). Затраты и результаты, подсчитанные за каждый год реализации проекта, дисконтируются и затем суммируются для получения общего показателя эффективности проекта. Если показатель чистого дисконтированного дохода положителен - рентабельность проекта очевидна.

Такой анализ предполагает определение себестоимости обычного здания, а так же необходимых затрат на реализацию концепции "интеллектуального здания". (Для наиболее точного прогнозирования размеров этих затрат можно воспользоваться аналитическими данными подобного реализованного объекта).

Затраты складываются в общем случае из двух компонентов: стартовая цена (цена покупки, строительства или ремонта здания), а также текущие расходы - расходы на энергоресурсы, эксплуатацию и ремонт оборудования. Затраты на строительство "интеллектуального здания' превышают затраты на строительство зданий с традиционным составом инженерного оборудования. Согласно оценкам зарубежных и российских специалистов, "интеллектуальные" компоненты системы жизнеобеспечения здания: система управления зданием, блоки интеграции инженерных систем, программное обеспечение, интеллектуальные контроллеры и процессоры - составляют примерно 5-7% от общей стоимости всех инженерных систем и увеличивают стоимость строительства на $20-250 на 1 кв.м. общей площади здания. Удорожание зависит от размеров здания и технических требований к работе инженерных систем. Для зданий площадью 15.000 кв.м. и более удорожание составляет $20 на 1 кв.м. Для зданий с меньшей общей площадью эта цифра увеличивается. В то же время, именно эти компоненты отличают интеллектуальное здание от обычного и приводят к необходимому эффекту. Зависимость предполагаемых затрат и доходов для двух вариантов: "с системой "интеллектуального здания" и "без системы" и анализ эффективности проектов можно проиллюстрировать следующим укрупненным графиком (рис. 1).

Выбранные характеристики проекта "интеллектуальное здание" т.е. уровень "интеллекта" должен оптимальным образом соответствовать потребностям предполагаемого дальнейшего использования объекта (задачам и уровню бизнеса, который оно призвано обслуживать). Неоправданные излишества не прибавляют зданию "интеллекта", а могут привести к обратному эффекту, существенно повысив стоимость строительства и не повысив рентабельность при использовании. Функциональность "интеллектуального здания" должна окупать затраты на его строительство, иначе в ней нет никакого смысла.

Доход от "интеллектуального здания" Доход от "обычного здания"

/

Затраты на "обычное здание"

Затраты на интеллектуальное здание

Строительство

Момент превышения затрат на ИЗ над затратами на обычное здание

Эксплуатация

время

Эффект от внедрения "интеллектуального здания" в части сокращения издержек

т.1 - Окупаемость "интеллектуального здания" т.2 - Окупаемость "обычного здания"

Рис. 1. Зависимость предполагаемых затрат и доходов.

Эффект от внедрения в здание "интеллекта" возможен только после некоторого периода эксплуатации. "Интеллекту" требуется некоторое время, чтобы проявить себя.

Преимущества достигаемые при эксплуатации "интеллектуального здания" достигаются за счет:

повышения эффективности эксплуатации;

снижения затрат на обеспечение жизнедеятельности здания;

ряда других преимуществ, достигнутых посредством внедрения новых информационных технологий и оптимизации бизнес-процессов предприятия.

Экономия средств при эксплуатации здания достигается двумя путями: сокращением расходов на операции MAC (перемещение, удаление и изменение) в отношении персонала и подсистем, и сокращением затрат на потребляемые зданием ресурсы, в первую очередь энергетические. По оценкам компании Уогк International, затраты на энергоресурсы при внедрении интеллектуальных систем сокращаются на 20-30%, на эксплуатацию здания на 50-70%, а на ремонт и обслуживание оборудования на 50-60%. Только благодаря этим трем статьям можно сэкономить до 50-60% от всех расходов на эксплуатацию.

Быстрое возвращение инвестиций посредством более продуктивной работы персонала достигается обеспечением комфортного выполнения протекающих в здании бизнес-процессов, в первую очередь поддержание в помещениях оптимальных параметров окружающей среды. Если соответствующий английский термин "environment" толковать в широком смысле, то, помимо контроля за климатом, это будет означать, например, организацию рабочих мест оптимальным для взаимодействия сотрудников образом, продуманную схему работы лифтов и т. п.

Службы и подсистемы "интеллектуального здания" способны предотвращать возникшие экстремальные ситуации, а при их наступлении - предотвращать или сокращать до минимума материальные и человеческие потери. Этот немаловажный аспект снижает расходы при страховании объектов. На сегодняшний день страховые компании предоставляют скидки до 60% на страхование рисков такого здания. Минимизируется не только вероятность наступления негативного события, но и время, необходимое на его обнаружение, что существенно влияет на величину возможного ущерба.

В зависимости от назначения будущего объекта, внедрение в здание "интеллекта" предполагает повышение его класса и престижа, что приводит к увеличению арендной ставки (по разным оценкам на 10-20%). Исключения составляют варианты, когда внедрение рассматриваемых решений повышает рентабельность бизнес-процессов, протекающих на объекте, что в итоге окупает расходы на строительство и дальнейшее использование здания, несмотря на прямые убытки, которые несет заказчик в процессе строительства.

Внедрение в здание "интеллекта" существенно повышает и его ликвидность.

В целом, "интеллектуальное здание" - это эффективное инвестиционное решение, позволяющее существенно снизить расходы на обслуживание и развитие. Такое здание соответствует современным международным требованиям и является привлекательным рыночным товаром и сохраняет свою инвестиционную привлекательность намного дольше, чем здание с традиционным составом инженерного оборудования [3].

Библиографический список

1. Ханс Р. Кранц Регулирующие нормативные документы для автоматизации зданий // Автоматизация зданий. - 2006. - №6. - с. 1.

Концепция "Интеллектуальное здание". Технические, экономические, эксплуатационные и экологические аспекты концепции // Армо-инжиниринг [http://www.armoengineering.ru/].

Мурашова О.В. Эффективность инвестиционного проекта строительства "интеллектуального здания" // Автоматизация зданий. - 2007. - №5(10). - с. 14.

2.

3.