Энергоэффективность зданий как системный подход к организации его жизненного цикла

Энергоэффективность зданий как системный подход к организации его жизненного цикла
, ,

3.  Строительство новых зданий осуществляется без учета принципов устойчивого развития среды жизнедея­тельности, согласно которым основой раз­вития является разумный выбор между реконструкцией, существующего здания или сносом с последующим строи­тельством нового.

4.  Существующая нормативно-техническая база энер­гоэффективного строительства регламентирует осущест­вление отдельных процессов, например: ужесточение теп­лотехнических требований к ограждающим конструкциям, повышение уровня тепловой защиты зданий в целом [1], в то время как повышение требований к теплозащите зданий приводит не только к повышению стоимости строительства, но и отрицательно влияет на долговечность ограждающих конструкций [2]. Таким образом, отсутствуют требования к системному подходу к управлению процессами.

5.  На государственном уровне практически не уделяет­ся внимания завершающей стадии жизненного цикла зда­ний: выводу из эксплуатации, демонтажу, утилизации и рециклингу строительных материалов после демонтажа, в то время как в России строительная индустрия потребляет до 50 % общего объема добываемых природных ресурсов [3].

Одной из основных причин появле­ния данных проблем является отсутствие системного под­хода к организации жизненного цикла зданий. Ключевым моментом здесь является взгляд на здание не только как на статический объект, но рассмотрение его в аспекте жиз­ненного цикла, во взаимосвязи и динамике всех процессов: проектирования, строительства, эксплуатации и вывода из эксплуатации. Жизненный цикл здания можно определить, как совокупность связанных причинно-следственными от­ношениями этапов, стадий, процессов, образующих закон­ченный виток развития от возникновения проектного за­мысла до ликвидации [4].

Организация и управление жизненным циклом зданий как энергетических систем с учетом энергосбережения и энергоэффективности являются предметом исследования зарубежных ученых, занимающихся этой проблемой более 50 лет и достигших значительных результатов. В частности, известны примеры проектирования и строительства зда­ний с нулевым потреблением невозобновляемых энергоре­сурсов. Обобщенный обзор зданий с нулевым энергопотре­блением и методик их расчета, проведенный зарубежными учеными на основе результатов более 50 научных исследований, представленный в [5], позволяет сделать важ­ный вывод, что несмотря на различные определения и ме­тоды расчета «нулевых» зданий, в целом методологической основой их проектирования является системный подход, а также учет динамики жизненного цикла зданий как систе­мы. Таким образом, повышение уровня энергетической эф­фективности зданий, снижение их энергоемкости невозмож­но без принятия того, что здание как единая энергетиче­ская система представляет собой не простое суммирование этих элементов, а особое их соединение, придающее всей системе в целом новые качества, отсутствующие у каждо­го из элементов. Современные российские научные иссле­дования в строительстве и архитектуре посвящены вопро­сам разработки и внедрения всеохватывающего принципа «целенаправленной системной работы архитекторов и ин­женеров по созданию жилых многоэтажных зданий с ресурсо - и энергосберегающей структурой» [6].

Системный под­ход - это методология исследования объектов как систем. Неотъемлемой частью системного подхода является про­цессный подход, так как центральным понятием системно­го анализа является понятие процесса.

Анализируя здание как энергетическую систему, необходимо учесть, что здание как система проходит все стадии своего жизненного цикла, являющиеся процессами. [7]. Главная задача системного подхода сводит­ся к установлению заданного состояния функционирования системы, предусмотренного планированием как упреждаю­щим управлением.

Следовательно, главная задача систем­ного подхода к организации жизненного цикла энергоэф­фективных зданий сводится к такому функционированию здания, при котором достигался бы высокий уровень энерго­эффективности на всех стадиях. Системный подход к орга­низации жизненного цикла энергоэффективных зданий от­вечает также принципам устойчивого развития среды жиз­недеятельности и системотехническим принципам энерго­эффективности, сформулированным в [8].

В настоящее время организация жизненного цикла зданий не отвечает основным принципам системного подхода, а именно:

1. Целеполагание – основной целью строительства, экс­плуатации или реконструкции здания не всегда ставится вы­сокий уровень энергоэффективности, отсутствует методика комплексной оценки энергопотребления здания, учитываю­щая потребление энергоресурсов на всех стадиях жизнен­ного цикла. Инвесторы, проектировщики, строители и экс­плуатирующие организации имеют разные цели и стремятся достигнуть их на разных этапах жизненного цикла здания.

2. Внешняя среда системы – наружный климат; земная поверхность как источник энергии и энергетический обмен между зданием и внешней средой учитывается на стадии проектирования. На стадиях строительства и эксплуатации взаимодействие здания и внешней среды учитывается толь­ко со стороны внешней среды (при принятии решения об уте­плении наружных ограждающих конструкций) и не учитыва­ется влияние здания на среду (инфраструктура здания, энергоресурсообмен, утилизация строительных материалов по­сле ремонтных работ, реконструкции и демонтажа здания).

3. Внутренние компоненты здания как системы – учет взаимосвязи архитектурно-планировочных, конструктив­ных, инженерных, энергетических подсистем зданий, на­правленных на их высокую энергоэффективность, осу­ществляются не в массовой застройке и реконструкции, а лишь в отдельных пилотных проектах зданий, сертифици­рованных по «зеленым» стандартам энергоэффективности.

4. Функционирование системы – отсутствует единый центр ответственности за организацию взаимодействия энергетических ресурсов и подсистем здания по достиже­нию высокого уровня энергоэффективности, его учета и контроля, мотивации и регулированию.

С точки зрения системного подхода энергоэффектив­ность здания - это не статическая характеристика, а дина­мическая, изменяющаяся на протяжении всего жизненного цикла, от инвестиционного замысла до вывода из эксплуа­тации. Необходимо подчеркнуть, что при выборе проектных решений нужно учитывать, что суммарные удельные энер­гозатраты на строительство здания, в том числе на добычу и переработку сырья, производство строительных матери­алов и изделий-полуфабрикатов, строительно-монтажные работы, транспорт, оборудование здания и пр., могут суще­ственно превышать удельные эксплуатационные энергоза­траты на отопление здания за весь расчетный срок службы дома и затраты на дальнейшую утилизацию здания сводят на нет понятие энергоэффективности.

Организация жизненного цикла здания как жизненного цикла сложной системы представляет собой целенаправ­ленное упорядоченное взаимодействие взаимосвязанных элементов (подсистем здания) и внешней среды для дости­жения цели - высокой энергетической эффективности. Дан­ная цель является основополагающей, по мнению многих современных ученых, в частности в [9] доказано, что «энер­госбережение нужно рассматривать как системообразую­щий фактор, определяющий вектор развития ЖЦ зданий и сооружений». Изображение жизненного цикла здания как системы позволит концептуально сегментировать его по стадиям, описать контрольные точки продвижения системы по жизненному циклу и таким образом принимать решения по определенным критериям (например, высокая энергоэф­фективность) до продвижения системы на следующую ста­дию. Стадии жизненного цикла образуют структуру работ и процессов для детализированного моделирования жизнен­ного цикла здания как системы.

Жизненный цикл здания как си­стемы является, таким образом, сложной системой процес­сов, обычно обладающих параллельными и зависящими от времени характеристика­ми: в течение жизненного цикла здания как системы взаи­модействуют с внешней средой, через них проходят мате­риальные, финансовые, информационные и дру­гие потоки, являющиеся подсистемами.

Таким образом, делая вывод, можно отметить, что применение принципов системного под­хода является важным направлением развития архитек­турно-строительной науки. Важна не только организация проектирования и эксплуатации, но и организация строи­тельного производства, производства строительных мате­риалов, ремонтных работ, реконструкции, демонтажа зда­ния и утилизации строительных материалов, т. е. органи­зация всего жизненного цикла здания как системы. В этом случае будет выполняться системный подход, закон целеполагания, согласно которому цели системы должны совпа­дать с целью системы более высокого порядка. Действи­тельно, если в настоящее время основной целью является снижение потребления энергоресурсов зданиями, то все со­ставляющие подсистемы объекты здания как сложной си­стемы должны функционировать таким образом, чтобы по­треблять как можно меньше энергоресурсов.

Список литературы

1.  Как сделать энергосбережение эффективным быстро и без трагических последствий // Строительные материалы. 2010. № 2.

С. 10-13.

2.  Гагарин аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теп­лозащиты ограждающих конструкций зданий // Строи­тельные материалы. 2010. № 2. С. 8-16.

3.  , , О раз­витии производства строительных материалов на осно­ве вторичных продуктов промышленности // Строитель­ные материалы. 2011. № 4. С. 36-42.

4.  Дьячкова подход к оценке эффектив­ности жизненного цикла жилых многоэтажных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 11. С. 41—42.

5.  Marszal A. J., Heiselberg Р., Bourrelle J. S., Musall Е., Voss К., Sartori I., Napolitano A. Zero energy building a review of definitions and calculation metho-dologies // Energy and Buildings. 2011. № 43. Pp. 971-979.

6.  Якушевский -типологический подход к си­

стемному проектированию жилых зданий // Жилищное строительство. 2003. № 8. С. 4—7.

7.  Опарина применения методологии процессного подхода к моделированию жизненного цик­ла энергоэффективных зданий // Жилищное строитель­ство. 2011. № 5. С. 0-10.

8.  , , Варамашвили ­вание системотехнических принципов энергоэффектив­ности зданий // Вестник МГСУ. 2012. № 8. С. 147-153.

9.  , , Исмятуллин ­ческая эффективность зданий и сооружений в аспекте управления их жизненным циклом // Вестник Чувашско­го университета. 2013. № 11. С. 247-255.