CC BY
40
УДК 69.003
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И АНАЛИЗ РЫНКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЗДАНИЙ
В.В. Лучкина
НИУ МГСУ кафедра технологии и организации строительного производства
Под энергоэффективным строительством понимают создание зданий, требующих меньше энергии на отопление, вентиляцию, охлаждение, освещение по сравнению с большинством имеющихся в настоящее время зданий. Целью энергетически-целесообразного строительства является сокращение потребления энергоресурсов. Благодаря сокращению потребления энергии в ситуации стремительного исчерпания запасов угля, газа и нефти, не только снижаются выбросы углекислого газа (СО2), но и затраты на энергию. [3]
В последние десятилетия в процессе постоянного развития появились новые формы энергетически разумных и экономных строительных форм. Их потенциал энергосбережения и связанной с этим экономией финансов раскрывается прежде в процессе очень выгодной эксплуатации такого типа зданий, ведь высокое качество строительства и высокий потенциал экономии в течение эксплуатации являются особенно привлекательными для владельцев-застройщиков.
Для того чтобы реализовать меры реконструкции здания по стандарту энергоэффективности или в строительстве нового энергосберегающего здания нужно индивидуально исследовать все точки, в которых дом зимой теряет тепло, а летом — энергию на охлаждение. Ведь только при условии хорошо продуманного, всесторонне обоснованного применения инженерных технологий возможно построить дома, школы и фабрики будущего.
Во время проведения исследования необходимо внимательно рассмотреть каждый отдельный строительный элемент на предмет его актуального состояния и потенциала оптимизации, с тем, чтобы применить наиболее целесообразные меры.
Дома тратят энергию многими путями, в то время как параметры, позволяющие получать дополнительное тепло в дома, еще не оптимизируются.
Наряду с большими затратами тепла во многих домах не используется потенциал солнца для пассивного нагрева дома, потому что такие дома имеют лишь очень маленькие окна на юге. В энергосберегающем доме имеется пассивная энергия, такая, как солнечный свет, а также внутренние источники энергии, такие как излучение тепла людьми и бытовой техникой, оптимально используется для отопления здания.
Аннотация
В статье рассматривается понятие и основы проектирования энергоэффективного строительства. Автором разработаны основные организационные мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и оптимизирован процесс развития проекта по энергосбережению с учетом взаимоотношений в системе «заказчик-исполнитель».
Ключевые слова:
проект, энергоэффективность, энергоэффективное строительство
История статьи:
Дата поступления в редакцию
16.08.18
Дата принятия к печати 19.08.18
Таким образом, часто можно совсем отказаться от старых отопительных систем с низкой эффективностью, которые теряют много энергии уже только во время транспортировки тепла. Если же отдельная отопительная система здания все-таки необходима, то можно использовать ресурсосберегающие системы, такие как тепловой насос, печи на деревянном гранулированном угле.
Главной сложностью зданий является проектирования и соблюдение таких важных составляющих:
- ориентация здания по сторонам света. Здание, ориентированное на север должно иметь минимальную площадь остекления, в то время как южная сторона — максимальную.
- исключительно высокий уровень теплоизоляции, при проведении расчетов исследования показали, что коэффициент термического сопротивления стен не должен быть ниже 5 м2К / Вт.
- хорошо изолированные оконные рамы с тройным низкоэмиссионным стеклом. Одним из важнейших вопросов, возникающих при разработке домов, является стремление добиться высокого уровня герметичности здания, а также устранить причины образования «мостиков холода». Итак, решающее значение для достижения низкой потребности в энергии имеет значительное сокращение потерь теплоты. По этой же причине чрезвычайно важную роль при строительстве выполняют окна, которые должны быть одним из важнейших элементов герметичной конструкции всего дома, и одновременно, как преград, характеризоваться наименьшим коэффициентом теплоизоляции.
- комфортная вентиляция с эффективной системой сохранения теплоты.
- конструкция, в которой отсутствуют тепловые мостики. Тепловые мостики имеют такие негативные последствия как пониженные значения температуры на внутренних поверхностях наружных стен, что может привести к увлажнению строительных конструкций и появлению плесени, а также повышенные значения теплопотерь.
Самыми распространенными способами существенного снижения энергопотребления (по оценкам экспертов до 40%) является применение многослойных композитных конструкций стен и покрытий с использованием минеральных эффективных материалов, утепление фасадов здания.
Система утепления фасада здания скрепленного типа или тонкоштукатурная система утепления представляет собой трехслойную структуру: теплоизоляция, армирующий слой и декоративная отделка. Основные преимущества данной теплоизоляционной системы:
- улучшает звукоизоляцию зданий;
- монтаж системы прост и не требует много времени;
- срок службы по данным заводов-изготовителей — 20-25 лет;
- является более дешевой по сравнению с системой «вентилируемых фасадов»;
- невысокая стоимость ремонтов;
- при облицовке здания можно применять практически любые материалы;
- уменьшает нагрев стены дома в жаркую погоду, делая условия в помещениях более комфортными. [3]
Что касается навесного вентилируемого фасада, то он представляет собой закрепленную на несущей стене конструкцию из теплоизоляции, направляющих для крепления облицовочного материала и самой облицовки.
Основные преимущества наружной теплоизоляции с помощью систем «вентилируемых фасадов»:
- практически незаменимы при многоэтажном строительстве и реконструкции (более 15 этажей);
- установка системы может производиться при любых погодных условиях;
- по данным заводов-изготовителей срок службы — 40-50 лет;
- удобная конструкция системы повышает оперативность устранения возникающих неполадок;
- придает современный и привлекательный вид зданию;
- хорошая звукоизоляция и защита здания от внешних погодных воздействий;
- эффективное удаление атмосферной влаги и водяных паров изнутри дома.
При проектировании современных общественных зданий необходимо решать целый ряд задач: удобство и комфорт работы, энергоэффективность, дизайн и эстетика и многое другое. Особое звено в этой цепочке — защита от солнечного излучения. Это комплексная архитектурная задача, включающая различные аспекты.
К числу способов, позволяющих дать существенную экономию в оплате за энергоресурсы, можно отнести автономные системы теплоснабжения — так называемые крышные котельные. Такие системы выгодны меньшей протяженностью теплотрасс, что снижает теплопотери, а также минимальной высотой дымовых труб, через которые удаляются газообразные продукты горения топлива. Помимо этого к основным преимуществам крышных котельных принято относить:
- отсутствие необходимости в сооружении отдельного здания;
- небольшую длину коммуникаций и возможность оперативного реагирования на изменения погодных условий;
- относительно короткие трубопроводы и соответственно снижение теплопотерь;
- экологическую предпочтительность.
Применяются и другие способы повышения энергоэффективности зданий: отделочные «сэндвич-панели», энергосберегающие краски, система кондиционирования на солнечных батареях, система солнечного освещения с помощью специальных полых световодов.
Основными направлениями стратегии энергосбережения в сфере проектирования, строительства и эксплуатации зданий являются:
- системный подход и экономически обоснованная последовательность выполнения комплекса взаимосвязанных энергосберегающих мероприятий архитектурно-планировочного, конструктивного, инженерного и эксплуатационного характера;
- переход на энергоэкономичные нормы проектирования и строительства новых зданий и сооружений.
Мероприятия по повышению эффективности использования энергоресурсов должны базироваться путем поиска экономически привлекательных решений по оптимальному использованию энергоносителей с высоким качеством и по доступной цене. К основным направлениям внедрения проектов энергосбережения традиционно относят:
- анализ потребностей в энергоносителях;
- создание информационной базы энергосберегающих технологий и оборудования;
- проведение маркетинга в области энерго — и ресурсосбережения;
- разработка бизнес-планов по внедрению энергосберегающих мероприятий на отдельных предприятиях;
- проведение экспертиз;
- изучение потенциала местных традиционных, нетрадиционных и альтернативных источников энергии и возможностей их использования;
- разработка механизмов привлечения инвестиционных средств и их возврата.
Успешность мероприятий по энергосбережению зависит от научно обоснованных подходов к повышению эффективности использования энергии за счет инновационных технических решений в сфере энергосберегающих технологий и организации процессов использования энергии. Речь идет о применении инновационного менеджмента в процессе перехода к использованию альтернативных источников энергии и интеграцию этих автономных установок в «интеллектуальные сети энергоснабжения» (Име, Smart Grid).
Проблемы изменения климата на Земле и прогнозируемый дефицит органических видов топлива стимулирует развитие альтернативных источников энергии. Подключение этих источников в общей
электрической сети в разных точках будет означать, что в сети усилится разбросанность источников энергии, которые будут иметь относительно небольшую мощность и нестабильность мощности генерации. Избежать потерь полностью невозможно, их можно только уменьшить. Решение этих проблем стабилизации параметров различных источников и их автоматической синхронизации с параметрами сети, уменьшение потерь предусматривает внедрение новых технических решений в систему передачи и распределения электроэнергии в рамках концепции «интеллектуальных сетей энергоснабжения».
Внедрение систем связи, обеспечивающих информационный обмен между элементами энергосистемы в режиме реального времени на основе максимального использования достижений информационных технологий, обеспечивающих синхронность управления передачей энергии и ее потреблением с максимальной эффективностью.
Главным стимулом для эффективного использования энергии является разработка программы энергосбережения. Государство сможет использовать свой ресурс энергоэффективности и избежать негативных последствий высокой энергоемкости для развития экономики в случае целенаправленной и последовательной работы по устранению барьеров и стимулирование реализации экономически оправданных проектов повышения эффективности использования энергии.
В декабре 2010 г. Правительством Российской Федерации была принята Государственная программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года» [1]. Программа направлена на обеспечение повышения конкурентоспособности, финансовой устойчивости, энергетической и экологической безопасности российской экономики, а также роста уровня и качества жизни населения за счет реализации потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности на основе модернизации, технологического развития и перехода к рациональному и экологически ответственному использованию энергетических ресурсов.
Энергоемкость валового внутреннего продукта России в 2,5 раза выше среднемирового уровня и в 2,5-3,5 раза выше, чем в развитых странах. Более 90 % мощностей действующих электростанций, 83% жилых зданий, 70% котельных, 70% технологического оборудования электрических сетей и 66% тепловых сетей было построено еще до 1990г. Из эксплуатируемых в промышленности основных фондов 15 % полностью изношены. [3]
Основные организационные мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Основные организационные мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности
Программа должна быть направлена на создание организационно-финансовых механизмов взаимодействия, координации ресурсов экономики. Реализация программных мероприятий требует привлечения значительных финансовых средств. Поэтому такая программа должна быть одним из инструментов, способствующих формированию базы для повышения энергоэффективности в целом.
В процессе реализации Программы необходимо решить следующие основные задачи, представленные на рисунке 2.
снижение удельного потребления топливно-энергетических ресурсов, обеспечение энергетической безопасности, надежности и устойчивости энергоснабжения потребителей
V
Рис. 2. Задачи реализации программы инновационного развития на основе энергосбережения
Особенно важным целевым индикатором программы является ежегодное снижение энергоемкости валового муниципального продукта на 3 ^ 4%.
Функции разработанной программы инновационного развития на основе энергосбережения должны заключаться в следующем:
- выбор главных направлений, позволяющих лучше понимать структуру расходов тепла и электроэнергии, а также планирования цен;
- обеспечение четкими целями, которые должны быть согласованы с общими задачами;
- стимулирование координации усилий различных функциональных направлений;
- оценка сильных и слабых сторон относительно конкурентов, возможностей и угроз в окружающей среде;
- создание основы для распределения ресурсов;
- демонстрация важности применения.
Ключевым аспектом успешной реализации инвестиционного проекта по энергосбережению является экономическое обоснование решений, которые предусматриваются. Для оценки целесообразности и эффективности реализации проекта необходимо провести исследования по следующему алгоритму:
I этап: Разработка технической части аудита — предложений по внедрению инженерно-технических мероприятий.
- оценка технической возможности нового строительства, реконструкции, капитального ремонта или технического переоснащения объектов для проекта по энергосбережению;
- анализ данных инженерных конструкций, схем генплана и сводного плана инженерных сетей;
- сопоставление основных технологических, строительных и архитектурно-планировочных данных решению о внедрении энергосберегающих мероприятий;
- обоснование выводов с определением выбранного варианта предложенных решений и аудит-предложений;
- определение этапов реализации проекта
- определение количества рабочих мест, в т. ч. вновь созданных.
II этап: Технико-экономическая оценка эффективности инвестиций в энергосберегающий проект.
- оценка сметной стоимости строительства, в т. ч. строительных работ, оборудования, других расходов и амортизационных отчислений;
- определение расходов по отводу земельного участка под строительно-монтажные работы (при необходимости);
- определение объема инвестиций для реализации проекта и возможности их привлечения (обычно энергосберегающие мероприятия требуют единовременных вложений);
- определение структуры инвестиционного капитала и стоимости каждого года жизненного цикла проекта;
- оценка рынка сбыта продукции, планируемой к выпуску, ее основные потребители, конкуренты;
- оценка экономического, социального и экологического эффекта в результате реализации проекта;
- оценка затрат на охрану окружающей среды, восстановительные и компенсационные мероприятия;
- сравнение эффективности проекта с альтернативными (вложения в «портфельные инвестиции» или инвестиции в другие отрасли производства);
- определение преимуществ и недостатков проекта по сравнению с аналогами отечественной и зарубежной практики.
Однако даже дополнение экономических расчетов данному показателю не говорит о достаточности и обоснованности реализации инвестиционного проекта, ведь остается неучтенной составляющая социального и экологического эффектов, определение которых является дискуссионным, что вызвано сложностью экономического отображения их величины. Кроме того, составляющие социального эффекта не являются универсальными, то есть для разных проектов они могут быть разными, что влечет за собой дополнительные трудности при расчетах, ведь затрудняет или делает невозможным применение единого подхода.
Оптимизация общего процесса развития проекта по энергосбережению с учетом взаимоотношений в системе «заказчик-исполнитель» проекта представлена на рис. 3.
Однако даже при условии однотипности социальных эффектов, возникающих в результате реализации подобных проектов, оценка их величины является сложной. Целесообразно разделить все социальные эффекты на две группы:
1) расчетные;
2) условно расчетные.
К первой группе следует отнести такие эффекты, размер которых можно определить путем применения несложных математических процедур, в результате их количественной природы, например, эффект от создания новых рабочих мест. Ко второй группе — те, которые невозможно определить точно путем элементарных математических процедур, ведь данные эффекты выражаются в качественных, а не количественных показателях, например, повышение качества услуг по теплоснабжению в результате реконструкции учреждений, ведь стоимостное выражение данного эффекта связано с уменьшением расходов на обслуживание. Определение эффектов такого вида является сложным, поэтому в большинстве инвестиционных проектов не имеет стоимостного выражения, негативно влияет на отражении реального эффекта от реализации проекта.
Идентификация проекта
Встреча Исполнителя с Заказчиком
Предварительное ознакомление с объектом энергоаудита
Получения первичной информации, ее анализ и разработка плана энергоаудита
Согласование плана проведения энергоаудита с Заказчиком
Документальное оформление
Подписание договора
Определение лиц со стороны
Исполнение (сбор информации)
Ознакомление Исполнителя с документальной информацию и проведения измерений на объекте энергоаудита
Упрощенный аудит
Определение резервов энергосбережения и потенциала улучшений
етальный аудит (с гарантиями)
Заказчика для участия в проведении энергоаудита, подготовка энергоаудиторской группы, формирование приказа
Анализ результатов, оценка потенциала энергосбережения и технико-экономических показателей эффективности использования ресурсов, анализ эффективности функционирования системы энергетического менеджмента
Предоставление рекомендаций (Передача энергоаудиторского заключения)
Разработка и технико-экономическая оценка эффективности приоритетного перечня энергосберегающих мероприятий
Исполнитель составляет и передает отчет и Энергоаудиторские вывод Заказчику
Проведение презентации
Составление бизнес-плана с учетом: потенциала повышения энергоэффективности объекта энергоаудита; планов Заказчика по инновации; прибыльности энергоэффективных мероприятий; достижения социального и экологического эффекта.
Рис. 3. Оптимизация общего процесса развития проекта по энергосбережению
Аналогичными являются проблемы определения экологического эффекта, на практике сводится к определению единого показателя — изменения количества выбросов вредных веществ в окружающую природную среду. Ведь нет практической возможности учесть все экологические эффекты в течение жизненного цикла проекта. Например, для проекта модернизации котельной с переводом ее на альтернативное топливо экологический эффект начинается с изменения состояния окружающей природной среды в местах добычи или заготовки ресурсов и заканчивается утилизацией оборудования по истечении срока его эксплуатации, создавая ряд изменений экологического характера на каждой стадии жиз-
ненного цикла. Расходы на проведение такого исследования могут значительно перевесить размеры необходимых инвестиций при реализации проекта, поэтому практическую возможность такой детализации экологического эффекта в отдельно взятом инвестиционном проекте следует отвергнуть. Однако, вышесказанное в сумме с необходимостью масштабной перестройки энергетического комплекса, наблюдается в связи с экономической и политической конъюнктурой, дает основания к поиску способа оптимального подхода для получения максимально возможного социального и экологического эффекта, достижение которого возможно через координацию действий субъектов, которые задействованы в процессе реформирования энергетического сектора, путем открытого доступа к данным энергоаудита и инвестиционных проектов, разработанных на его основе, соответствующим органам власти, служить информационной базой для разработки комплексных программ развития смежных отраслей с максимизацией экологического и социального эффекта на уровне определенных административно-территориальных единиц,
Для энергоэффективного проекта характерна меньше чувствительность, которая обеспечивается меньшими затратами потенциального заемщика на энергоресурсы при эксплуатации здания, создает избыточные денежные потоки и меньшую зависимость от таких внешних факторов, как цена на энергоносители по сравнению с обычной зданием. Кроме того, как показано выше, энергоэффективные здания имеют высокую стоимость продажи, обеспечивают более высокие поступления от здания в виде обычной аренды. В то же время остальные параметры риска проектов как минимум остаются одинаковыми.
Таким образом, при осуществлении строительства возможно применение современных энергоэффективных технологий, которые придают зданию дополнительные качественные характеристики и делают строительный проект более привлекательным для инвестиций. Финансирование такого строительства может осуществляться частично или полностью за счет банковского инвестиционного кредита.
Исследования, проведенные многими учеными, доказывают, что энергоэффективные дома имеют несколько более высокую стоимость, однако создают конкурентные преимущества, выражающиеся в уменьшении затрат на эксплуатацию, увеличении размера арендных платежей и прибыльности.
Энергоэффективное строительство может стать основой экономического роста, позволит уменьшить энергетическую зависимость и стимулировать решение экологических проблем. В дальнейшем автором планируется исследовать и проанализировать научно-исследовательские и проектные работы, направленные на экологически устойчивое строительство.
ЛИТЕРАТУРА:
1. ГОСТ Р 54871-2011 Проектный менеджмент. ТРЕБОВАНИЯ К УПРАВЛЕНИЮ ПРОГРАММОЙ URL : http:// meganorm.ru/Index2/1/4293797/4293797787.htm (дата обращения 10.09.2018)
2. ISO 10006:2003 «Quality management systems — Guidelines for quality management in projects (IDT)» — New Delhi: BIS, 2003-39 p.
3. И.А. Башмаков, А.Д. Мышак Оптимизация энергоэффективности зданий на основе оценки стоимости жизненного цикла. URL: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=570 (дата обращения 10.09.2018)
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
В.В. Лучкина. Оптимизация проекта энергоэффективного строительства и анализ рынка энергоэффективных технологий при проектировании зданий. — Системные технологии. — 2018. — № 28. — С. 4—13 .
OPTIMIZATION OF THE PROJECT OF ENERGY EFFICIENT CONSTRUCTION AND THE ANALYSIS OF THE MARKET OF ENERGY EFFICIENT TECHNOLOGIES AT DESIGN OF BUILDINGS V.V. Luchkina, NIU MGSU department of technology and organization of construction production
Abstract
In article the concept and bases of design of energy efficient construction is considered. The author has developed the main organizational actions for energy saving and increase in power efficiency and development of the project on energy saving taking into account relationship in the customer performer system is optimized.
Keywords:
project, energy efficiency, energy efficient construction
Date of receipt in edition: 16.08.18 Date of acceptance for printing: 19.08.18
УДК 519.83
WOLFRAM-ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ ТЕОРИИ ИГР И ТЕОРЕТИКО-ИГРОВОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ
Д.А. Власов
Российский экономический университет им. Г. В. Плеханова
Аннотация
В статье представлены результаты проектирования содержания учебной дисциплины «Теория игр: базовый уровень». Приведены дидактические условия, способствующие реализации прикладной профессиональной направленности изучения дисциплины в условиях внедрения новых Wolfram-технологий. Построенные теоретико-игровые модели были исследованы на основе Wolfram-технологий и получили содержательную экономическую и методическую интерпретацию. Выделенные пять организационно-дидактических условий позволяют обеспечить методически целесообразное включение Wolfram-технологий в практику обучения теории игр и теоретико-игровому моделированию.
Ключевые слова:
Wolfram, теория игр, моделирование, игровая модель, математическая подготовка, визуализация История статьи: Дата поступления в редакцию 16.09.18
Дата принятия к печати 19.09.18
Реализация принципа профессиональной направленности математической подготовки будущего бакалавра экономики в рамках учебной дисциплины «Теория игр: базовый уровень» предполагает структурирование содержания обучения основных тем на основе компетентностного и технологического подходов.
Результатом проведенного логико-методического анализа содержания образовательной области «Математические методы в экономике» [8, 9, 11] стало следующее множество понятий и зон развития студентов экономического бакалавриата:
«Активная стратегия в игровой модели», «Альтернатива», «Выигрыш», «Двойственность в линейном программировании» [10], «Двойственный симплекс-метод», «Дележ в кооперативной игровой мо-
