ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 98
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Инженерный вестник Дона, №2 (2019) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2019/5797
Использование BIM-технологий для создания энергоэффективного будущего
Д.Р.Льянов
Донскойгосударственныйтехническийуниверситет
Аннотация: в статье раскрывается вопрос преимущества использования вычислительной техники и информационного моделирования для проектирования энергоэффективных зданий.
Ключевые слова: энергоэффективность, BIM-технологии, энергетическое моделирование, проектирование, строительство, эксплуатация, цифровое программирование, программный продукт, трехмерная модель здания, предпроектная стадия.
В условиях современной экологической и социально-экономической ситуации появляется необходимость в эффективном потреблении энергии. Повышается внимание и осведомленность общественности к эффективному использованию энергии во всем мире. Для строительной отрасли этот вопрос стоит особенно остро, т.к. на строительный сектор приходится около одной трети мировых конечных потребностей в энергии и примерно одна треть выбросов углекислого газа, связанного с энергетикой. Что еще более важно, было установлено, что глобальный спрос на энергию для строительства возрастет в будущем и, по крайней мере, удвоится к 2050 году. Более глубокое понимание использования энергии в строительстве, влияющих на него факторов и связанных с ними воздействий на окружающую среду является крайне необходимым для разработки стратегии решения проблемы растущего спроса на энергию и экологической устойчивости. Следовательно, разработчики, архитекторы и инженеры все больше полагаются на энергетическое моделирование для оценки потребления энергии в зданиях [1,2].
На основе этих оценок разработаны энергоэффективные здания. В результате внедрения компьютерных технологий в строительную отрасль и быстрому развитию цифрового программирования появились программные
продукты,позволяющиеконтролироватьвсефакторынеобходимыедляпроектированияэнергоэффективногодома.Алгоритмработыданныхпрограмм основан на физике процессов, что является залогом правильностирезультатов.Построениеобъектаоснованонатрехмерноймоделиздания,учитывающейфизико-эксплуатационныесвойстваограждающихконструкцийздания,взаимноерасположениеповерхностей,тепловуюинерцию конструкции, затенение и тепловой поток от системы отопления.Как это работает? Инженер вводит информацию об объекте строительства:геометрию,местоположение,строительныематериала,ориентацию,механическиекомпоненты,предполагаемыйвидиспользованияирежимработыздания.Наосноведаннойинформациипрограммасоздаётвиртуальнуюкопиюздания.Уникальностьданногометодасостоитввозможности«проиграть»реальнуюжизньбудущегозданиявтечениигодасо всеми заложенными проектом инженерными системами. Затем, на баземестных погодных условий, программа даетнам полную информацию обэнергозатратах, комфорте пребывания и стоимости. Наиболее оптимальные иэнергоэффективныерешенияпринимаютсяпутемизмененияключевыхпараметровздания [3,4].Рис. 1 – Трёхмерная модель с положением солнца производственно-складскогокорпусаВрезультатетакогоподхода,которыйнаЗападеназываютBuildingInformationModelingилисокращеноBIM,мыимееминформационнуюмодельздания,котораяописываетегосинженерной,архитектурно-конструктивнойиэкологической сторон.Учетвсехприведённых
показателейведетксущественнойэкономической эффективности при эксплуатации здания. К примеру, затратына эксплуатацию зданий, построенных не по BIM-технологиям, за 20-25 летдостигают70% отвсех вложенныхвпроект средств.Рис.2–Сравнениезатрачиваемыхэнергоресурсовбазовогоипроектируемоговариантов заодин годПрограммные обеспечения, работающие по принципу BIM, позволяютопределить степень энергоэффективности здания, а также выбрать наиболеерациональные и экономичные решения для сокращения расходов в процессеэксплуатации.Многиеинженерысходятсявомнении,чтоBIM-моделированиеявляетсясамымточныминженерныминструментом,позволяющимвыделитьнаиболееэффективныесэнергетическойточкизренияпроцессы[5,6].Косновнымзадачам,которыерешаютсяспомощьюBIM-моделирования являются: выбор и разработка мероприятий по улучшениюэнергоэффективностиздания,оценкастепениэффективностипроектныхрешенийнапредпроектнойстадии,расчеткоэффициентаокупаемостиэнергосберегающихмероприятий,расчетстоимостиэнергоресурсовдляправильнойоценкиOPEX(операционнойстоимости),выборнаиболееэкономичноготарифана энергоресурс.СамоймощныминструментомпорешениюпроблемыэнергоэффективностиявляетсяпрограммаIESVEPRO,ведьнеслучайноона
назаконодательномуровнеутвержденавВеликобританиидляпроектированияэнергоэффективныхзданий.Данныйпродуктпозволяетопределить архитектору наиболее энергоэффективные вариант расположенияздания,аинженерупровестиполныйанализсолнечногопроникновения,визуализировать интенсивность солнца, рассчитать яркость и освещенность,провести точечный анализ дневного освещения и воздухопроницаемости ит.д.
PRO
Рис. 3 - Максимизация естественного освещения в программе IES VE
Также решения данных задач частично реализуются в программах:
Autodesk Green Building Studio, eQuest, TAS, Ecotect Analytics, IDA ICE, Energy Plus, RIUSKA. Каждая программа хороша по-своему и поэтому многие инженеры предпочитают комплексное их использование [7-9].
Необходимо понимать, что любой инструмент эффективен ровно настолько насколько квалифицирован и опытен человек, который его использует. Современный специалист помимо стандартных базовых знаний в области инженерии, должен также ориентироваться в современных
порядке.ВРоссиивопросиспользованияэнергоэффективного моделирования только набирает актуальность, поэтомуданнойтехнологиейоблаютлишьнемногиепроектныекомпании.КроссийскомуопытуиспользованияBIMотноситсяинновационныйцентр«Сколково», оптимизация затрат которого составила 18%. Также, таковымпримеровявляетсяконгрессно-выставочныйцентр«ЭКСПОФОРУМ»вСанкт-Петербурге.Оптимизацияэксплуатационныхзатратнаэлектро-итеплоснабжениесоставила32,8 %.Исходяизвышесказанного,можносделатьвыводотом,чтофункциональностьиполезностьрассматриваемогометодабезусловна.Остаетсянадеяться,чтоминистерствостроительствосовместносправительствомРоссийскойФедерацииприступятксерьезномурассмотрению данного вопроса, открыв дополнительные возможности дляулучшенияэкономикинашейстраныпутемвнедренияметодаэнергоэффективногопроектирования.
Литература
-
Якубсон В.М. Энергоэффективность зданий и сооружений: Практические Шаги. // Инженерно-строительный журнал. 2013. №6. С. 5-6. -
Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий (2-е издание, исправленное и дополненное). М.: 2012. С. 10.
-
J. Yuan, C. Farnham, K. Emura. Development and application of a simple BEMS to measure energy consumption of buildings. // Energy and Buildings. 2015. pp. 1-11. -
Зильберова И.Ю., Петров К.С., Сокур В.Я., Мекертычян Э.Ю. Возможности повышения энергоэффективности на стадии капитального ремонта и реконструкции зданий. // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2017. №5. С. 52-53. -
Петров К.С., Кузьмина В.А., Федорова К.В. Проблемы внедрения программных комплексов на основе технологий информационного моделирования (bim-технологии). // Инженерный вестник Дона. 2017. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2017/4057. -
Лапина О.А., Лапина А.П. Энергоэффективные технологии // Инженерный вестник Дона. 2015. №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1p2y2015/2849. -
A. Avsatthi. Energy modeling: towards energy efficient buildings. // Green modeling. 2014. pp. 17-24. -
M. Stow. BEMantic: dry like you mean it. // Methodology. 2016. pp. 1-6. -
R. Lanzafame, M. Messina, S. Mauro. HAWT Design and Performance Evaluation: Improving the BEM theory Mathematical Models. // Energy Procedia. 2015. №82. pp. 172-179. -
Тринкер А.Б. Об инновационных технологиях проектирования и строительства энергетических сооружений // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2018. №1. С. 88-96.