CC BY
54Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2021. Т. 1. № 4
ИННОВАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ INNOVATIVE POTENTIAL FOR ECONOMIC DEVELOPMENT
Развитие инновационных подходов к повышению энергоэффективности зданий
в условиях Крайнего Севера
Development of Innovative Approaches to Improving the Energy Efficiency
of Buildings in the Far North
DOI: 10.34130/2070-4992-2021-1-4-414
УДК 330.341
A. Н. Артахинова, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (Санкт-Петербург, Россия)
B. А. Кощеев, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (Санкт-Петербург, Россия)
A. N. Artakhinova, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (Saint Petersburg, Russia)
V. A. Koscheev, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (Saint Petersburg, Russia)
В статье поставлены следующие основные цели: разработка механизма по повышению энергоэффективности объектов районов Крайнего Севера на цифровой основе и разработка методических рекомендаций по оценке эффективности внедрения цифровых технологий, направленных на повышение энергоэффективности зданий и сооружений Крайнего Севера.
Методология настоящей работы заключается в изучении научных работ российских и зарубежных ученых в области изучения Крайнего Севера, энергосбережения, энергоэффективности и внедрения цифровых технологий.
В результате работы определена классификация проблем внедрения технологий, направленных на повышение энергоэффективности зданий и сооружений в условиях Крайнего Севера, изучены особенности строительства в условиях Крайнего Севера, рассмотрены демографические данные, сделаны выводы по обследованию типового четырехэтажного дома серии 1-464-ВМ советской постройки, проведен примерный расчет расходов на коммунальные услуги, рассмотрена динамика затрат на энергопотребление. Описаны мероприятия для определения энергоэффективности зданий и сооружений (ЗиС). Проведен анализ цифровых технологий, применяемых для повышения энергоэффективности зданий, такие как Интернет вещей (IOT), Big Data и BIM-технологии. Разработан механизм повышения энергоэффективности объектов в районах Крайнего Севера на цифровой основе. Приведены показатели, которые впоследствии станут основой для разработки методических рекомендаций по оценке эффективности внедрения цифровых технологий в части повышения энергоэффективности зданий и сооружений Крайнего Севера.
Полученные результаты могут быть использованы органами государственной власти при формировании стратегий развития субъектов РФ; программ реновации; капитальных ремонтов; повышения энергоэффективности зданий; в процессе реализации учебных программ Санкт-Петербургского государственного архитек-
турно-строительного университета по ряду дисциплин: «Экономическое обоснование мероприятий по внедрению ресурсосберегающих и инновационных технологий в ЖКХ», «Оценка экономической эффективности применения ресурсосберегающих и инновационных технологий в ЖКХ».
Ключевые слова: Крайний Север, энергоэффективность, энергосбережение, обследование зданий, энергетический паспорт, энергоаудит, цифровые технологии, тепловизионные съемка, ГИС-технология
The article sets the following main goals: to develop a mechanism to improve the energy efficiency of objects in the Far North on a digital basis and to develop methodological recommendations for evaluating the effectiveness of the introduction of digital technologies to improve the energy efficiency of buildings and structures in the Far North.
The methodology of this work is to study the scientific works of Russian and foreign scientists in the field of studying the Far North, energy conservation, energy efficiency and the introduction of digital technologies.
As a result of the work, the classification of problems of implementing technologies to improve the energy efficiency of buildings and structures in the Far North was determined, during which the features of construction in the Far North were studied, demographic data were considered, conclusions were drawn on the survey of a typical four-storey house of the 1-464-VM series of Soviet construction, an approximate calculation of utility costs was carried out, the dynamics of energy consumption costs was considered, the classification of problems of implementing technologies to improve the energy efficiency of buildings and structures was determined. Measures for determining the energy efficiency of buildings and structures (VMs) are described. The analysis of digital technologies used to improve the energy efficiency of buildings, such as the Internet of Things (IOT), Big Data and BIM technologies, is carried out. A mechanism has been developed to improve the energy efficiency of facilities in the Far North on a digital basis. The indicators that will later become the basis for the development of methodological recommendations for assessing the effectiveness of the introduction of digital technologies in terms of improving the energy efficiency of buildings and structures in the Far North are given.
The results obtained can be used by public authorities in the formation of development strategies of the subjects of the Russian Federation; renovation programs; capital repairs; improving energy efficiency of buildings; in the implementation of educational programs of Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering in a number of disciplines: "Economic justification of measures for the introduction of resource-saving and innovative technologies in housing and communal services", "Assessment of the economic efficiency of the use of resource-saving and innovative technologies in housing and communal services".
Keywords: Far North, energy efficiency, energy conservation, building inspection, energy passport, energy audit, digital technologies, thermal imaging, GIS technology
Введение
Районы Крайнего Севера и местности, приравненные к ним, занимают больше половины территории нашей страны и находятся вне зоны климатического комфорта. После перехода к рыночным основам хозяйствования районы Крайнего Севера пришли в упадок. Производство и промыслы начали массово закрываться, снизились заработки, закрылось огромное количество рабочих мест, что поспособствовало оттоку населения с насиженных мест, в результате всех этих событий обезлюдели целые города [1]. Но, несмотря на это, данные территории обладают значительным экономическим потенциалом, аккумулируя огромное количество природных, биологических и топливно-энергетических ресурсов, что предопределяет стратегическую значимость рассматриваемых регионов для экономики страны и актуальность их развития.
Природно-климатические условия Крайнего Севера диктуют особые требования к энергетической эффективности строительных объектов. Повышение энергоэффективности зданий на современном этапе развития экономики следует производить не иначе как при активном использовании цифровых технологий, являющихся одним из факторов научно-технического прогресса [2; 3].
В настоящее время цифровые технологии применяются практически везде, в том числе и в энергосбережении, для учета и автоматизированного управления. Умные счетчики, датчики IoT, BIM-ехнологии, Big Data, сетевые системы дистанционного управления и автоматизации, а также цифровые платформы позволяют в режиме реального времени управлять сетью и подключенными к ней ресурсами и собирать сетевые данные для повышения осведомленности о коммунальных услугах [2; 4]. Внедрение цифровых технологий в районах Крайнего Севера с их отдаленными территориями, малоразвитой инфраструктурой, суровыми климатическими условиями предоставит новые возможности для улучшения энергоснабжения, повышения комфорта, снижения общего потребления энергии в жилых и коммерческих зданиях.
Цель научно-исследовательской работы — разработка рекомендаций и методического обеспечения повышения энергоэффективности зданий и сооружений в районах Крайнего Севера на цифровой основе.
Методология исследования
В настоящее время продолжается освоение северных территорий, так как большинство открытых и прогнозируемых мест залегания полезных ископаемых находится на территории Крайнего Севера. Развиваются научные станции для исследований, проводимых учеными за Полярным кругом и в условиях вечной мерзлоты.
На этих территориях необходимо формировать развитую инфраструктуру. Для освоения крупных источников природных ресурсов и потенциала Крайнего Севера, несомненно, требуется активизация строительной деятельности с целью создания соответствующей инфраструктуры и жилищных условий.
Крайне негативные природно-климатические условия играют важную роль в сложности развития данных территорий:
— многолетнемерзлые грунты, к ним относятся грунты, которые находятся в мерзлом состоянии постоянно в течение 3 и более лет, мощность может колебаться в пределах от 0,3 до 4 метров [5];
— крайне низкие температуры, которые достигают до -72°С [6];
— сильные ветры, среднегодовая скорость которых на Крайнем Севере составляет 8 м/с и более;
— объем снеговой нагрузки, ежегодно выпадает 60-125 см осадков [7];
— сезонность строительства, из-за низких температур в зимние месяцы строительные работы приостанавливаются на период с конца ноября до марта.
При строительстве объектов в условиях многолетней мерзлоты в России на сегодняшний день применяются два варианта возведения фундаментов: непосредственно на грунте и на сваях, когда для вентиляции мерзлой поверхности создается зазор между грунтом и основанием. Строительство домов на грунте, который постоянно меняет свою структуру, связано с большими трудностями. При эксплуатации здания нагревают мерзлый грунт и он теряет монолитность. При этом методе закладки фундамента необходимо применение высококачественной теплоизоляции, предотвращающей оттаивание.
Во многих северных городах и поселках имеется централизованное отопление, но и это имеет серьезный недостаток. Расчеты за тепловую энергию производятся не по реальному потреблению, а по нормативам, и собственникам приходится платить еще и за потери тепла из-за устаревших котельных и трубопроводов. При этом тарифы на энергоресурсы растут, а уровень дохода населения невысок. Это приводит к росту задолженности граждан перед поставщиками тепла. Совокупный объем затрат на энергоснабжение районов Крайнего Севера, по данным ЦЭНЭФ, составляет 1,7 трлн рублей [8; 9].
К примеру, расходы на коммунальные расходы типового четырехэтажного дома серии 1-464-ВМ советской постройки, по адресу г. Якутск, ул. Аммосова, 4/1, по данным 2020 года, составили:
Таблица 1
Расчет расходов на коммунальные услуги типового четырехэтажного дома серии 1-464-ВМ
№ Наименование Сумма расхода в год, руб.
1 Расходы на отопление 6 135 106,73
2 Расходы на электроснабжение 856 270,50
3 Расходы на ХВС 369 779,97
4 Расходы на ГВС 1 349 354,47
5 Расходы на водоотведение 1 070 903,02
Итого 9 781 414,69
Источник: составлено автором.
Также высокий расход на энергоресурсы обусловлен физическим износом здания. Так, в ходе подготовки к исследованию авторами было проведено визуально-инструментальное обследование вышеуказанного здания на дефекты и повреждения следующих конструкций: отмостка и бетонная подготовка, сваи, оголовники, фундаментные балки, плиты цокольного перекрытия и наружные стены.
Визуальное обследование показало крайне неутешительные результаты:
— техническое состояние отмостки и бетонной подготовки оценивается как ограниченно работоспособное, имеются участки выпучивания отмостки и бетонной подготовки. Причины повреждения — некачественная подготовка основания и/или сезонные деформации грунтов основания;
— техническое состояние свай оценивается как ограниченно работоспособное. Выявлено разрушение защитного слоя бетона с оголением и коррозией рабочей арматуры, разрушение защитного слоя бетона с оголением крупного заполнителя, выщелачивание солей на поверхности бетона. Причиной
служит морозное разрушение в результате протечек инженерных коммуникаций и воздействия низких отрицательных температур;
— техническое состояние оголовников оценивается как ограниченно работоспособное. В ходе осмотра оголовников было обнаружено разрушение тела бетона, искривление рабочей арматуры, разрушение защитного слоя бетона, оголение и коррозия рабочей арматуры, разрушение защитного слоя бетона с оголением крупного заполнителя, выщелачивание солей на поверхности бетона. Причиной также послужило морозное разрушение в результате регулярных протечек инженерных коммуникаций и воздействие низких отрицательных температур;
— техническое состояние фундаментных балок оценивается как ограниченно работоспособное;
— техническое состояние плит цокольного перекрытия оценивается как ограниченно работоспособное;
— техническое состояние стен оценивается как работоспособное.
Также с учетом объема обследованных конструкций был сделан расчет физического износа здания (табл. 2.).
Физический износ здания с учетом объема обследованных конструкций (отмостка и бетонная подготовка, сваи, фундаментные балки, оголовники, плиты цокольного перекрытия, наружные стены) составил 6 %.
Общее техническое состояние жилого здания, расположенного по адресу г. Якутск, ул. Аммосова, 4/1, оценивается как ограниченно работоспособное.
Таблица 2
Физический износ здания
№ п/п Наименование конструктивных элементов Описание конструктивных элементов (материал, конструкция, отделка и прочие) Техническое состояние (осадки, трещины, гниль и т. п.) Расчетный удельный вес элемента li 100, % Износ в % Средневзвешенное значение физ. износа, %
1 Сваи Сборные ж/б Деструкции 1-й, 2-й и 3-й степени 4 9,15 0,366
2 Оголовники Сборные ж/б Деструкции 1-й, 2-й, 3-й и 4-й степени 2 7,32 0,15
3 Фундаментные балки Сборные ж/б Деструкции1-й, 2-й и 3-й степени 4 34,8 1,39
4 Плиты перекрытия Панели ж/б Деструкции 3-й степени, разрушение участка плиты 4 48,59 1,94
5 Наружные стены Панели ж/б Разрушение заполнения межпанельных швов, разрушение железобетонного экрана 22 8,48 1,87
6 Отмостка и бетонная подготовка Отмостка и бетонная подготовка Выпучивание отмостки и бетонной подготовки 1 5,31 0,053
Фк 5,77
Источник: составлено автором.
Обследование дает сделать вывод, что постройки советского периода, которыми застроена большая часть территории районов Крайнего Севера, имеют крайне низкое качество, большой износ и низкую энергоэффективность. Также это служит одним из факторов большого оттока коренного населения с данных территорий.
На основе анализа вышеизложенной информации можно сформировать конкретную классификацию проблем повышения энергоэффективности в условиях Крайнего Севера (табл. 3).
Таблица 3
Классификация проблем повышения энергоэффективности в условиях Крайнего Севера
№ Классификация Описание
1 2 3
1 Экономические: — высокая стоимость технологий; — срок окупаемости; Проблема срока окупаемости энергоэффективных технологий обусловливается тем, что суровые климатические условия не позволяют в полной мере их эксплуатировать. Также мероприятия по
Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2021. Т. 1. № 4
Окончание табл. 3
1 2 3
— обеспечение эффективности повышению энергоэффективности характеризуются высокой стоимостью самих технологий и их установки. Отсутствие эффективных программ развития данной сферы влияет на недостаточный уровень распространения данных технологий
2 Природно-климатические: — отрицательные среднегодовые температуры; — многолетнемерзлые грунты; — сильные ветры; — объем снеговой нагрузки; — длительный отопительный период В совокупности природно-климатические условия районов Крайнего Севера являются ключевой проблемой решения энергоэффективности зданий и сооружений, внедрения энергоэффективных технологий. Также количество технологий, соответствующих по всем параметрам устойчивости в условиях Крайнего Севера, крайне ограничено.
3 Географические: — масштаб территории; — состояние дорожной системы; — отдаленность от инфраструктурных развитых центров; — изолированность некоторых территорий Состав наружных ограждающих конструкций, конструктивные особенности, способы отопления и вентиляции здания зависят от климатического пояса. Появляется проблема подбора методов повышения энергоэффективности с учетом территориального расположения. Слабое развитие транспортных магистралей, отделенность населенных пунктов Крайнего Севера, связанных зачастую лишь одной транспортной линией, состояние которых в большинстве случаев близко к аварийным. Изолированность многих районов подразумевает проблему невозможности транспортировки оборудования в данные районы
4 Институциональные: — недостаточно разработанное законодательное обеспечение Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 № 261-ФЗ; — недостатки Федерального закона «О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд» от 05.04.2013 № 44-ФЗ Федеральный закон № 261-ФЗ требует, чтобы срок действия энергосервисных контрактов был не менее срока, необходимого для достижения установленной величины экономии энергоресурсов. Требование делает невозможным внедрение мероприятий с длительным сроком окупаемости (более 5 лет), так как работающим на кредитных ресурсах компаниям важен максимально быстрый срок возврата средств. Как правило, именно мероприятия, имеющие длительный срок окупаемости, являются наиболее затратными за счет того, что являются наиболее инновационными, использующими передовые подходы и технологии, рассчитанными на длительный перспективный период эксплуатации. Как показывает практика, применение норм 44-ФЗ в части энергосервисных контрактов вызывает ряд трудностей. Также отсутствует полноценная система стимулирования закупок инновационных энергоэффективных решений
5 Инфраструктурные: — несоответствие инженерных систем современным требованиям; — износ инженерных систем; — трудоемкость замены старых инженерных систем; — наземная прокладка коммуникаций В подавляющем большинстве домов нет технических возможностей для того, чтобы регулировать теплопотребление на уровне дома (нет индивидуальных тепловых узлов, открытая система горячего водоснабжения) и в каждой квартире (радиаторы без регуляторов). Также в районах Крайнего Севера преобладают постройки советского периода, что говорит о значительном износе инженерных сетей и что их замена проблематична в данных районах, так как подразумевает ограниченный по времени срок выполнения замены (только в короткий летний период), а также временное размещение населения во время работ. Наземная прокладка коммуникаций ведет к более сильному влиянию низких температур, чем при подземной прокладке. В зимний период года тепловые потери с поверхности труб значительно возрастают и возникает угроза их замерзания
6 Социально-психологические: — низкая осведомленность важности энергосбережения; — предвзятое отношение к инновациям; — обучение населения; — недостаточность примеров успешного энергосбережения Собственники плохо осведомлены о важности и возможностях сбережения энергии (и других ресурсов), также не проводятся информационные кампании для просвещения населения, нет широко известных примеров эффективности ресурсосбережения. Процесс повышения энергоэффективности слабо стимулирован в отношении граждан. Также отметим, что внедрение инновационных технологий всегда требует особого подхода в социальных системах, как правило, управление изменениями в ряде случаев предполагает значительные временные затраты
Источник: составлено автором.
Все вышеперечисленные факторы позволяют сделать вывод, что недостаточное внимание государства к развитию этих территорий может привести к огромным потерям как в экономической части, так и к потере территорий в целом. Чтобы не допустить такой ход событий, в последние годы приоритетной задачей для государства стало развитие северных территорий путем сохранения и увеличения численности населения. А это, в свою очередь, подразумевает предоставление комфортных условий для проживания в суровых условиях Крайнего Севера.
В настоящее время при проектировании и строительстве учитываются все правила, касающиеся энергоэффективности, чтобы эксплуатация предусматривала минимум энергозатрат.
Существуют своды правил и территориальные управления гидрометеорологии, устанавливающие климатические параметры, которые применяют при проектировании зданий и сооружений, систем отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, при планировке и застройке городских и сельских поселений [10].
Каждое здание должно быть обследовано на энергоэффективность, при вводе объекта в эксплуатацию ему присваивается класс энергосбережения после составления энергетического паспорта объекта [11].
Для составления энергетического паспорта объекта необходимо провести обследование здания — энергоаудит.
Энергоаудит — это комплексно-аналитическая процедура выявления дефектов здания, влияющих на его энергоемкость. Она необходима для того, чтобы сократить затраты на коммунальные услуги — тепло, электроэнергию, воду; повысить уровень комфорта в здании, решить вопросы с холодом, жарой, плесенью, сквозняками; обеспечить выполнение требований ФЗ № 261 по энергосбережению; ввести здание в эксплуатацию [12].
Стоимость энергетического обследования зависит от размера здания и вида работ, которые необходимо выполнить. Точную стоимость энергоаудита необходимо рассчитывать для каждого здания индивидуально. Процесс энергоаудита сложный, требуется много квалифицированных специалистов.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что энергоаудит является весьма сложным и трудоза-тратным процессом. Для упрощения, систематизации и доступности процесса обследования, возможности проводить энергоаудит в любое время года, особенно в районах Крайнего Севера, необходимо внедрение цифровых технологий энергоэффективности.
Результаты исследования и их обсуждение
Рассмотрим несколько вариантов цифровых технологий энергоэффективности (табл. 4.).
Таблица 4
Цифровые технологии энергоэффективности
Технология Описание Стоимость
1 2 3
Интернет вещей Системы 1оТ, предназначенные для снижения потребления энергии, могут быть установлены как при проектировании и вводе в эксплуатацию, так и в течение эксплуатации. Системы управления зданием, интегрированные в более широкие системы 1оТ, могут служить для автоматизации процессов получения коммунальных услуг, включая освещение, отопление и охлаждение. Для этого необходимы: • датчики дистанционного мониторинга и измерения; • автоматизация элементов зданий: например, установка автоматически закрываемых жалюзи; • поддержка технологий по производству энергии, таких как солнечная фотоэлектрическая система. Технологии 1оТ могут способствовать повышению осведомленности об энергетических потерях и снизить их уровень, что особенно актуально в коммерческих зданиях в развитых странах. Технология 1оТ может свести к минимуму потребление энергии, поддерживая взаимосвязь между датчиками, устройствами и оборудованием, и обеспечить оптимальное энергопотребление зданий [13; 14] Зависит от конкретного технологического решения
Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2021. Т. 1. № 4
Окончание табл. 4
1 2 3
Big Data Большие данные представляют собой массивы информации, характеризующиеся колоссальными объемами, стремительно растущей скоростью накопления, разнообразием их формата представления как в виде структурированной, так и неструктурированной информации. Big Data также включают в себя комплекс инновационных методов и способов хранения и обработки информации с целью автоматизации, оптимизации бизнес-процессов, обеспечения принятия наиболее эффективных решений на основе накопленной информации [15] Зависит от конкретного технологического решения. Средняя стоимость проекта составляет около $ 7,5 млн [16]
BIM- технологии - Создание цифровых копий зданий и объектов коммунальной инфраструктуры с целью увеличения качества эксплуатации; - автоматизация управления зданиями и объектами [17-19] Средняя рыночная стоимость — 18 708$ [20]
Источник: составлено автором.
Также для упрощения процесса анализа и обработки исходных географических данных нами была исследована технология ГИС.
Геоинформационная система — это система сбора, хранения, обработки, доступа, анализа, интерпретации и графической визуализации пространственных данных, преобразованных в цифровую форму. Это слои с географической детализацией, привязанные к определенной системе координат. В такой базе данных можно успешно отследить любые происходящие события [21; 22].
Геоинформационная модель районов Крайнего Севера позволит на этапе проектно-изыскательских работ создать единое хранилище пространственных данных с возможностью совместной работы над проектом. Здесь же создаются проектные комплексные информационные модели объектов строительства, которые включают в себя архитектурную и технологическую 3D-модели. Затем эти модели визуализируются, что позволяет вовремя выявить возможные пространственные коллизии.
Во время строительно-монтажных работ разработанная модель объекта дополняется ресурсно-технологической моделью. Система может интегрировать разнородные данные и визуализировать операции возведения объектов строительства с учетом планируемых и фактических сроков работ, проектной документации, отчетов о выполненных работах.
В процессе эксплуатации система предоставит аналитику по арендным отношениям, пространственному размещению, состоянию оборудования, оперативную отчетность, а также будет являться электронным хранилищем документов: инженерной и проектной документации, выписок БТИ, кадастровых паспортов и выписок, актов приемки в эксплуатацию, договоров аренды, технического паспорта здания, журнала эксплуатации, проекта благоустройства и т. п. Также в системе может осуществляться мониторинг и прогнозирование состояния объектов, планирование и фиксация выполнения работ, управление кризисными ситуациями во время эксплуатации.
Для осуществления вышеуказанных мероприятий и внедрения технологий необходимо сформировать механизм обоснования и внедрения цифровых энергоэффективных технологий в районах Крайнего Севера.
Предполагается, что механизм будет состоять из нескольких этапов (рис. 1):
Этап 1 — обоснование необходимости повышения энергоэффективности конкретных территорий на Крайнем Севере. Первый этап заключается в исследовании конкретной территории, обосновании цели внедрения технологий, приоритетных направлений, требующих повышения энергоэффективности.
Этап 2 — проведение энергоаудита зданий и сооружений (а также формирование другой информации о данной территории). На этом этапе определяется объект обследования, анализ и обработка исходных данных, проектной документации, присваивается класс энергетической эффективности. По итогам энергоаудита оформляется энергетический паспорт объекта.
Этап 3 — формирование ГИС-модели энергоэффективности территорий. Данный этап подразумевает создание, с учетом полученных данных, геоинформационной модели территорий с данными энергоэффективности объектов. Далее модель проходит тестирование на небольшом территориальном фрагменте или тестовом участке. В случае успешного прохождения ГИС-модель может быть внедрена и эксплуатирована.
Этап 4 — выбор конкретных цифровых технологий для повышения энергоэффективности зданий и сооружений (в т. ч. оценка эффективности). На четвертом этапе происходит отбор цифровых технологий
и оценка их эффективности методом экспертных оценок. По итогу этого этапа определяется конкретная технология, которая наиболее подходит к данной территории, отвечает всем требуемым условиям.
Этап 5 — эксплуатация, полноценное использование и обслуживание выбранных цифровых технологий. На этапе эксплуатации решаются задачи контроля достигнутой энергоэффективности в определенный момент времени и поддержания надежности на допустимом уровне в течение заданного времени эксплуатации. Также на данном этапе цифровые технологии дорабатываются, в них устраняются замеченные ошибки, поддерживается целостность программных средств и актуальность данных, используемых этими средствами.
Этап 6 — мониторинг, контроль, актуализация данных. На этом этапе проводится оценка результатов, информация обрабатывается, анализируется, вырабатываются рекомендации, принимаются управленческие решения.
Рис. 1. Схема этапов обоснования и внедрения цифровых энергоэффективных технологий
в районах Крайнего Севера
Источник: составлено автором.
Также в исследовании планируется разработать методические рекомендации по оценке эффективности цифровых технологий энергоэффективности. А именно — формирование интегрального показателя R с учетом предварительного перечня критериев, определенных в табл. 5.
Таблица 5
Перечень критериев оценки эффективности цифровых технологий
Экономические Технические Доступность Качество
— цена; — стоимость монтажа и пусконаладки; — затраты на установку; — эксплуатационные затраты; — затраты на обучение персонала; — и другие критерии — производительность; — гибкость и адаптивность; — функциональность; — простота/сложность в использовании; — соответствие технических и эксплуатационных характеристик климатическим условиям Крайнего Севера; — и другие критерии — наличие на рынке; — транспортабельность; — отдаленность; — стоимость; — затраты на транспортировку; — таможенные издержки (в случае закупки зарубежных технологий); — и другие критерии — надежность и долговечность; — гарантийный срок; — наличие послепродажного обслуживания; — и другие критерии
Источник: составлено автором.
Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2021. Т. 1. № 4
Впоследствии при использовании данной методики станет возможным сформировать рейтинг цифровых энергоэффективных технологий и организовать банк решений энергоэффективных технологий для районов Крайнего Севера.
Интегральный показатель, определяющий эффективность цифровой технологии рассчитывается по следующей формуле:
Д=£Г=1к;пх , (1)
где R — показатель эффективности цифровой технологии;
Пх — значение х-го показателя, описывающего эффективность цифровой технологии; к] — значение ьго весового коэффициента, оценивающего эффективность цифровой технологии. Для более качественного определения общего показателя эффективности цифровой технологии необходимо определить весовые коэффициенты важности для каждого показателя эффективности цифровой технологии (Пх). Для формирования весовых коэффициентов в работе используется квалиметри-ческий метод экспертных оценок (табл. 6).
Таблица 6
Определение весовых коэффициентов для показателей, описывающих эффективность
цифровой технологии
№ Показатель Эксперт 1 Эксперт 2 Эксперт п Сумма баллов @) Уд. вес показателя
1 П1 кхш к2П1 к] П1 к1П1+ к2П1+...+ кр1 Бх/Т
2 П2 к1П2 к2П2 к] п2 к1П1+ к2П1+...+ к^1 Б2/Т
х Пх к1Пх к2Пх к Пх к1Пх+ к2Пх+...+ к*Пх Бх/Т
Итого баллов Т
Источник: составлено автором.
Степень согласованности мнений экспертов может быть определена путем расчета коэффициента конкордации. Расчет данного коэффициента необходим, так как мнения экспертов могут значительно различаться по оцениваемым параметрам. Изначально проводится ранжирование показателей и присвоение данным показателям конкретного коэффициента значимости. Несогласованность в ранжировании может привести к недостоверности статистических коэффициентов. Изменение данного коэффициента происходит в диапазоне от 0 до 1. 1 — соответствует абсолютной согласованности; 0 — соответствует полной несогласованности.
Если значение Ш > 0,4, то согласованность принято считать средней. Если значение Ш > 0,7, то качество экспертных оценок считается высоким. Коэффициент конкордации с учетом связанных рангов выглядит следующим образом:
W =-—-, (2)
где П — количество экспертов;
т — количество оцениваемых параметров;
Б — сумма квадратов отклонений всех оценок рангов каждого объекта экспертизы от среднего значения
Б= № (3)
где d — отклонение суммы рангов по ьму направлению от среднего значения рангов
¿ = . (4)
Величина Т вычисляется для каждой графы, где имеются связанные ранги, а затем производится суммирование.
т = ¿^з - а (5)
где Ъ\ — число связок (видов повторяющихся элементов) в оценках ьго эксперта;
— количество элементов в 7-й связке для ьго эксперта (количество повторяющихся элементов).
Заключение
Районы Крайнего Севера обладают высоким потенциалом для дальнейшего развития. Формирование развитой инфраструктуры данных территорий позволит сдержать отток населения, а освоение крупных источников природных ресурсов и потенциала Крайнего Севера приведет к росту количества временных и постоянных населенных пунктов, появлению новых рабочих мест. Рабочие станции, вахтовые поселки, железнодорожная сеть, новые аэропорты, взлетно-посадочные полосы — все это возможности для роста инфраструктуры, которые требуют роста объемов строительства, возведения большего количества как временного, так и постоянного жилья, а также общественных зданий, социальных объектов.
Государству необходимо уделять внимание развитию этих областей, чтобы избежать огромных экономических потерь и потери территорий в целом.
В ходе исследования сформирован механизм повышения энергоэффективности объектов, расположенных на территории Крайнего Севера на цифровой основе, приведены показатели для разработки методических рекомендаций по оценке эффективности внедрения цифровых технологий в части повышения энергоэффективности зданий и сооружений Крайнего Севера.
Список литературы
1. Соловьев А. И. Арктическая зона: особенности государственной политики // Труды ВЭО России. 2019. Т. 216. С. 104—111.
2. The Future of Electricity New Technologies Transforming the Grid Edge. 2017. URL: http://www3.weforum.org/docs/WEF Future of Electricity 2017.pdf (дата обращения: 06.11.2021).
3. Цифровизация энергетики. Минэнерго РФ. 2019. URL: https://minenergo.gov.ru/energynet/docs/Цифровая энергетика.pdf (дата обращения: 02.11.2021).
4. Khin S., Ho T.C. Digital technology, digital capability and organizational performance: A mediating role of digital innovation // International Journal of Innovation Science, 2020. Vol. 11 No. 2, pp. 177—195. https://doi.org/10.1108/IIIS-08-2018-0083 (дата обращения: 14.11.2021).
5. ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация (с Поправками) URL: https://docs.cntd.ru/document/1200095052 (дата обращения: 20.11.2021).
6. СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99» Строительная климатология". URL: http://sniprf.ru/sp131-13330-2018 (дата обращения: 06.11.2021).
7. Изменение климата. URL: https://ru.arctic.ru/climate/ (дата обращения: 05.10.2021).
8. Башмаков И. А. Дзедзичек М. Г. Оценка расходов на энергоснабжение в регионах Крайнего Севера // Энергосбережение. 2017. № 3. С. 58—63.
9. Башмаков И. А. Повышение энергоэффективности энергоснабжения в северных регионах России // Энергосбережение. 2017. № 2. С. 46—52.
10. Сташевская Н. А., Флаксенберг Г. В. Факторы, влияющие на энергоэффективность здания // Системные технологии. 2020. № 34. С. 66—72.
11. ГОСТ Р 51379-99 Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200005377 (дата обращения: 03.10.2021).
12. Топчий Д. В., Юргайтис А. Ю., Кравчук А. С., Шевчук Д. А. Энергоаудит объектов капитального строительства, реконструкции и перепрофилирования перед вводом в эксплуатацию // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2019. Т. 9. № 1. С. 134—143.
13. Dang M. T., Nguyen X. H., Nguyen H. X. Germany's policies on developing IOT (Internet of Things) technology market and lessons for Vietnam // European science review. 2020. Pp. 72—78.
14. Nguyen H. X., Dang M. T., Nguyen X. H., Tran D. C. The applying of internet of things (IOT) in buiding e-government of Estonia and lessons for Vietnam // European journal of economics and management sciences. 2020. Pp. 14—20.
15. Raguseo E. Big data technologies: An empirical investigation on their adoption, benefits and risks for companies // International Journal of Information Management, 2018. 38(1): 187—195.
16. Сколько стоит проект Big Data? URL: http://datareview.info/article/skolko-stoit-proekt-big-data/ (дата обращения: 05.11.2021).
17. Sakib S. Strategies, potentials and uses of BIM. 2021. URL: https://doi.org/10.31235/osf.io/mbcj4 (дата обращения: 19.11.2021).
18. Lafioune N., St-Jacques M. Towards the creation of a searchable 3D smart city model // Innovation & Management Review, 2020. Vol. 17. № 3, pp. 285—305. https://doi.org/10.1108/INMR-03-2019-0033 (дата обращения: 19.11.2021).
19. Шеина С. Г., Виноградова Е. В., Денисенко Ю. С. Пример применения BIM технологий при обследовании зданий и сооружений // Инженерный вестник Дона. 2021. № 6. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2021/7037 (дата обращения: 03.11.2021).
20. BIM в России: перспективы развития. URL: https://www.planradar.com/ru/bim-v-rossii/ (дата обращения: 05.11.2021).
21. Геоинформационные системы (ГИС). URL: https://neftegaz.ru/tech-library/geologorazvedka-i-geologorazvedochnoe-oborudovanie/142343-geoinformatsionnye-sistemy-gis/ (дата обращения: 05.11.2021).
22. Luan Q., Zhang L. Design and Application of Urban Planning and Location System Based on GIS Technology // Open House International, 2017. Vol. 42. № 3, pp. 5—9. https://doi.org/10.1108/OHI-03-2017-B0002 (дата обращения: 10.11.2021).
References
1. Soloviev A. I. The Arctic zone: features of state policy. Trudy VEO Rossii [Proceedings of the VEO of Russia], 2019, Vol. 216, pp. 104—111. (In Russ.)
2. The Future of Electricity New Technologies Transforming the Grid Edge. 2017. Available at: http://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Electricity_2017.pdf (accessed: 06.11.2021).
3. Tsifrovizatsiya energetiki. Minenergo RF. [Digitalization of energy. Ministry of Energy of the Russian Federation] 2019. Available at: https://minenergo.gov.ru/energynet/docs/Цифровая energy.pdf (accessed: 02.11.2021). (In Russ.)
4. Khin S., Ho T.C., 2020. Digital technology, digital capability and organizational performance: A mediating role of digital innovation. International Journal of Innovation Science, Vol. 11, No. 2, pp. 177—195. Available at: https://doi.org/10.1108/IJIS-08-2018-0083 (accessed: 14.11.2021).
5. GOST 25100-2011 Grunty. Klassifikatsiya (s Popravkami) [State Standard 25100-2011 Soils. Classification (as Amended)]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200095052 (accessed: 20.11.2021). (In Russ.)
6. SP 131.13330.2018 "SNiP 23-01-99* Stroitel'naya klimatologiya" [Set of rules 131.13330.2018 "SNIP 23-01-99* Construction climatology"]. Available at: http://sniprf.ru/sp131-13330-2018 (accessed: 06.11.2021). (In Russ.)
7. lzmeneniye klimata [Climate Change]. Available at: https://ru.arctic.ru/climate / (Accessed: 05.10.2021). (In Russ.)
8. Bashmakov I. A. Dzedzichek M.G. Estimation of energy supply costs in the regions of the Far North. Energosbere-zheniye [Energy saving], 2017, no. 3, pp. 58—63. (In Russ.)
9. Bashmakov I. A. Increasing the energy efficiency of energy supply in the northern regions of Russia. Energosbere-zhenie [Energy saving], 2017, no 2, pp. 46—52. (In Russ.)
10. Stashevskaya N. A., Factors affecting the energy efficiency of a building. Sistemnyye tekhnologii [System technologies], 2020, no 34, pp. 66—72. (In Russ.)
11. GOST R 51379-99 Energosberezheniye. Energeticheskiy pasport promyshlennogo potrebitelya toplivno-energeticheskikh resursov [State Standard 51379-99 Energy saving. Energy passport of the industrial consumer of fuel and energy resources]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200005377 (accessed: 03.10.2021). (In Russ.)
12. Topchiy D. V., Yurgaitis A. Yu., Kravchuk A. S., Shevchuk D. A. Energy audit of objects of capital construction, reconstruction and re-profiling before commissioning. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost [Izvestiya vuzov. Investments. Construction. Real estate], 2019, vol. 9, no. 1, pp. 134—143. (In Russ.)
13. Dang M. T., Nguyen X. H., Nguyen H. X., 2020. Germany's policies on developing IOT (Internet of Things) technology market and lessons for Vietnam. European science review, pp. 72—78.
14. Nguyen H. X., Dang M. T., Nguyen X. H., Tran D. C., 2020. The applying of internet of things (IOT) in building e-government of Estonia and lessons for Vietnam. European journal of economics and management sciences, pp. 14—20.
15. Raguseo E., 2018. Big data technologies: An empirical investigation on their adoption, benefits and risks for companies. International Journal of Information Management, 38(1): 187—195.
16. Skol'ko stoit proyekt Big Data? [How much does the Big Data project cost?]. Available at: http://datareview.info/article/skolko-stoit-proekt-big-data/ (accessed: 05.11.2021). (In Russian)
17. Sakib S., 2021. Strategies, potentials and uses of BIM. Available at: https://doi.org/10.31235/osf.io/mbcj4 (accessed: 19.11.2021).
18. Lafioune N., St-Jacques M., 2020. Towards the creation of a searchable 3D smart city model. Innovation & Management Review, Vol. 17, no. 3, pp. 285-305. Available at: https://doi.org/10.1108/INMR-03-2019-0033 (accessed: 19.11.2021).
19. Sheina S. G., Vinogradova E. V., Denisenko Yu. S. An example of the use of BIM technologies in the inspection of buildings and structures. Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2021, no. 6. Available at: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2021/7037 (accessed: 03.11.2021). (In Russian)
20. BIM v Rossii: perspektivy razvitiya [BIM in Russia: development prospects]. Available at: https://www.planradar.com/ru/bim-v-rossii / (Accessed: 05.11.2021). (In Russ.)
21. Geoinformatsionnyye sistemy (GIS) [Geoinformation systems (GIS)]. Available at: https://neftegaz.ru/tech-library/geologorazvedka-i-geologorazvedochnoe-oborudovanie/142343-geoinformatsionnye-sistemy-gis / (accessed: 05.11.2021).
22. Luan Q., Zhang L., 2017. Design and Application of Urban Planning and Location System Based on GIS Technology. Open House International, vol. 42, no. 3, pp. 5—9. Available at: https://doi.org/10.1108/OHI-03-2017-B0002 (accessed: 10.11.2021).
Bulletin of Research Center of Corporate Law, Management and Venture Investment of Syktyvkar State University. 2021. V. 1. № 4
Для цитирования: Артахинова А. Н., Кощеев В. А. Развитие инновационных подходов к повышению энергоэффективности зданий в условиях Крайнего Севера // Корпоративное управление и инновационное развитие экономики Севера: Вестник Научно-исследовательского центра корпоративного права, управления и венчурного инвестирования Сыктывкарского государственного университета. 2021. Т. 1. Вып. 4. С. 414—425. DOI: 10.34130/2070-4992-2021-1-4-414.
For citation: Artakhinova A. N., Koscheev V. A. Development of innovative approaches to improving the energy efficiency of buildings in the Far North. Corporate Governance and Innovative Economic Development of the North: Bulletin of the Research Center of Corporate Law, Management and Venture Investment of Syktyvkar State University, 2021, vol. 1, issue 4. Р. 414—425. DOI: 10.34130/2070-4992-2021-1-4-414 (In Russian).
