Анализ современных методов повышения уровня экологической безопасности эксплуатируемых и реконструируемых зданий на основе интеллектуальных технологий

3/2008

ВЕСТНИК

МГСУ

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ И РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Б.С. Пайлеванян

В современном индустриальном мире усиливаются техногенные и другие отрицательные воздействия на природную среду. При этом согласно статистическим данным, на эксплуатацию зданий уходит 50—70 % энергии, производимой во всём мире. Для своего существования они требуют больших инженерных сетей и поддерживающих отраслей промышленности. Современная застройка оказывает воздействие на окружающую среду как непосредственно, так и через инженерную инфраструктуру и обслуживающий её производственный сектор.

В связи с этим, сегодня непременным является комплексный характер решения проблем, связанных с повышением уровня экологической безопасностью зданий. Важно системно подойти к развитию теоретических познаний в экологии, научному исследованию в области уменьшения воздействий на природную и социальную среды, реализации инновационных идей на практике с целью создания благоприятной почвы для экологически сбалансированного развития городов и стран в целом.

Актуальность рассматриваемых вопросов подтверждается тем, что в настоящее время окружающая среда, в частности, в нашей стране, находится в состоянии кризиса. Поэтому необходимо активно прилагать усилия в области развития экологической безопасности с целью достижения положения, при котором будет отсутствовать угроза нанесения ущерба природной среде, в том числе путём эксплуатации энергоэффективных, неагрессивных по отношению к окружающей среде домов, в которых максимально будут использоваться возобновляемые ресурсы и процессы в совокупности с технологиями энергосбережения. Всё это будет способствовать переходу человеческой популяции к экологически устойчивой цивилизации.

Основными современными ИТ-методами повышения уровня экологической безопасности зданий являются комплексное проектирование на основе САПР и системы автоматизации зданий.

Комплексное проектирование. Ввиду наметившейся тенденции к ухудшению состояния экологии в крупных городах и прежде всего в столицах, общество всё более остро осознаёт необходимость проектирования экологически безопасных зданий. Крайне необходимо, чтобы профессионалы могли в полной мере использовать теорию и практику комплексного проектирования, применяли в своей деятельности современные инструменты в области САПР и автоматизации зданий. Должно прийти осознание того, насколько полезно и эффективно информационное моделирование строительства. Важно, чтобы мировое сообщество архитекторов и строителей активно занялось системным продвижением «эко»-домов и «умных» зданий, приняло ряд инновационных проектов по снижению потребления газа и других ресурсов в реконструируемых и эксплуатируемых зданиях, а также уменьшению их влияния на природную среду. В концепции пост-

роения экологических зданий особое внимание необходимо уделять использованию: возобновляемых ресурсов, таких как солнечная энергия; пассивных и активных систем обогрева зданий; фотогальванических батарей и топливных элементов; материалов, которые сертифицированы для экологического применения и выделяют малое количество токсичных испарений и т. д.

Комплексное проектирование — это такой подход к проектированию, который удовлетворяет потребности настоящего времени без уменьшения возможностей будущих поколений удовлетворять их собственные потребности. Понятие комплексности распространяется на многочисленные пространственные и временные показатели и оказывает влияние на всех уровнях организации, от местного кондоминиума до планеты в целом. Соответственно, комплексное проектирование распространяется от микромира и создания мелких объектов для ежедневных нужд до макромира и проектирования зданий, городов и целых территорий.

Комплексное проектирование создаёт на практике продукты, услуги, здания и включённую в комплекс окружающую среду, которые поддерживают и усиливают функции экосистемы на каждом этапе процесса, от проектирования до производства строительных работ и заканчивая использованием готового продукта и заселением здания и ландшафта.

Сегодня проектировщики во всём мире имеют возможность использовать для решения стоящих перед ними задач мощное программное обеспечение (САПР) для промышленного и гражданского строительства, машиностроения, геоинформатики, цифровых средств передачи информации и беспроводной связи. Как никогда ранее развиваются передовые 2D и 3D технологии для визуализации, моделирования и анализа поведения разрабатываемых конструкций на ранних стадиях проектирования. Всё это даёт возможность тщательно подготовить и оптимизировать цифровой прототип, прежде чем он будет реализован физически, благодаря чему экономятся время и средства, повышается качество и рождаются новаторские экологичные решения. На рынке информационных технологий существует ряд предприятий, предлагающих инновационные решения в области комплексного проектирования, среди них: в области архитектурно-инженерного проектирования, управления инфраструктурой и цифрового прототипирования — Autodesk, Graphisoft, Nemetschek AG; в области расчёта и проектирования строительных конструкций — Лира софт, SCAD Soft, Аскон.

Автоматизация зданий. Осознание угрозы экологического кризиса привело к пониманию того, что «умные» здания уже в скором будущем в обязательном порядке должны стать частью повседневной жизни людей. При этом они не только качественно повлияют на ситуацию в природе, но вместе с тем обеспечат комфортные условия проживания для жильцов, а также спокойную рабочую обстановку для служащих с целью повышения производительности их труда, а значит — повышения экономики стран в целом.

Сегодняшние технологии обеспечивают: жильцам и рабочим — комфорт, свободу и высокое качество жизни; инвесторам — надёжность и доступность системы, выгодное вложение капитала и контроль энергопотребления, а также экономию энергии, прежде недостижимую при применении традиционных инженерных решений, за счёт более тесной интеграции систем управления.

Ноу-хау высокого уровня, экспериментальное подтверждение их эффективности и глубокая техническая подготовка компаний в области автоматизации систем техничес-

3/2008

ВЕСТНИК

МГСУ

кого оснащения зданий сделали возможным и обоснованным внедрение соответствующих разработок в массовом порядке. В частности, на сегодня созданы следующие передовые технологии: технология радио- и солнечного излучения на основе датчиков без батареек и проводов; интеллектуальные серводвигатели; комплексные системы автоматизации зданий с графическими терминалами с сенсорной панелью и сетевым обеспечением; различные регуляторы систем отопления и вентиляции и т. д. В качестве передовых компаний в области автоматизации зданий можно выделить Kieback & Peter, Siemens Building Technologies, Echelon Technology.

Интеграция концепции построения экологических зданий и интеллектуальных технологий. «Зелёные» и «умные» здания, позволяющие экономить энергию — самые актуальные и востребованные направления повышения уровня экологической безопасности урбанизированных территорий.

Концепция «зелёных» зданий основывается на идее использования «естественных» конструкционных решений и природных экологически безопасных материалов. В свою очередь, «умные» здания оснащены технически совершенными системами, способствующими снижению потребления энергии, такими как: системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; системы освещения; системы безопасности и другие. Использование экологически чистых строительных материалов предполагает единовременный вклад в дело сохранения энергии. «Умные» здания позволяют сберегать энергию на протяжении полного цикла жизни строения и могут быть со временем модернизированы для увеличения эффекта. Поэтому в истинном смысле экологичными можно назвать те здания, в которых достигнуто равновесие между применением экологически чистых материалов и использованием «умных» систем автоматизации зданий, позволяющих контролировать и снижать расход энергии.

«зеленых» и «умных»

Интеграция

здании

Сбережение материалов и ресурсов

Оптимизация энергопотребления

Беспроводная инфраструктура

Экономичное потребление энергии

Обмен данными по сети

Гармония с внешним миром

Контроль качества воздуха

VOIP-телефония

Экономия водных источников

HVAC-системы

Постоянный

Качественный воздух в помещениях

мониторинг системы

Различные системы контроля

Существует несколько способов, благодаря которым «зелёные» здания позволяют снижать потребление энергии. К примеру, использование естественного освещения (солнечного света) позволяет уменьшать зависимость от традиционных ламп и, как следствие, существенно сберегать невозобновляемые источники энергии. В то же время сочетание естественного освещения с «умными» системами контроля искусственного освещения может дать ещё большую экономию энергии за счёт автоматической настройки уровня освещённости в зависимости от светового окружения. Так, системы, установленные в нежилых комнатах, могут переводиться в «спящее» состояние — всё освещение отключается и снижается мощность системы кондиционирования. При появлении людей срабатывают датчики присутствия, которые подают сигнал включить освещение, а вместе с ним и систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Результатом совмещения «умных» технологий и экологического подхода в зданиях можно назвать также: современный способ оптимизации расхода воды и электроэнергии за счёт наличия инфраструктуры счётчиков, с помощью которых можно отслеживать реальное использование ресурсов; инновационные системы мониторинга углекислого газа, температуры и влажности, дающие возможность получать данные о необходимости вентиляции помещений с целью улучшения качества воздуха внутри помещений и уровня комфорта.

Суммируя вышеизложенное, можно с уверенностью сказать о целесообразности соблюдения верного баланса между природными материалами и технологиями автоматизации, эффективного использования передовых интеллектуальных разработок в построении экологических зданий.

Мир всё больше поворачивается в сторону «зелёных» инициатив. В современных реалиях, чтобы здание отличалось высокими эксплуатационными характеристиками, оно должно быть как интеллектуальным, так и экологически безопасным. Результатом усилий, приложенных в этом направлении, станет расширение функциональности и рентабельности жилищного фонда. Наряду с этим экологические проекты имеют не только экономическую, но и социальную ценность, если учесть ограниченные природные ресурсы. Рассмотрение вопросов грамотного совмещения методов, повышающих уровень экологической безопасности зданий, является значительным и актуальным направлением для последующего развития и внедрения, ибо в этом случае возникает си-нергетический эффект, характеризующийся тем, что объединённое действие элементов комплексного проектирования, «зелёных» зданий и «умных» технологий существенно превосходит эффект каждого отдельно взятого компонента и их суммы.

Литература

1. В. И. Теличенко, М. Ю. Слесарев, В. Ф. Стойков: «Управление экологической безопасностью строительства». Москва, 2005 г.

2. А. X. Байбурин, С. Г. Головнёв: «Качество и безопасность строительных технологий». Москва, 2006 г.

3. В. А. Хомич: «Экология городской среды». Москва, 2006 г.

4. Н. Темпл: «Методы изменения мира. Банк глобальных идей. Институт социальных изобретений». Москва, 2006 г

5. А. Н. Тетиор: «Устойчивое развитие города». Москва, 2000 г.

6. Системы автоматизации и управления зданиями. Ч. 1. Общие положения.

7. Системы автоматизации и управления зданиями. Ч. 2. Основные положения.