Разработка теоретических и методических основ энергоресурсосбережения в жилищном строительстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, кандидат наук Миненко Евгения Николаевна

• Миненко Евгения Николаевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Миненко Евгения Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЖИЛИЩНОМ ФОНДЕ РОССИЙСКИХ ГОРОДОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ЖИЛИЩНОГО ЭКОСТРОИТЕЛЬСТВА

1.1 Исследование состояния жилищного фонда в России, Ростовской области и г. Ростове-на-Дону

1.2 Анализ проблем в сфере энергоресурсосбережения муниципального образования

1.3 Анализ современных практик жилищного строительства на примере пассивных зданий, мультикомфортных, активных и экодомов

1.4 «Зеленое» строительство и «зеленые» стандарты: анализ проблем и перспектив развития в России

1.4.1 Классификация критериев систем оценки экологической эффективности

зданий

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

2.1 Особенности энергоресурсосбережения и реализации принципов устойчивого развития на различных фазах жизненного цикла строительного объекта

2.1.1 Предпроектная стадия жизненного цикла строительного объекта

2.1.2 Проектная фаза жизненного цикла строительного объекта

2.1.3 Строительная фаза. Концептуальные положения ресурсосберегающей политики на этапе строительства зданий

2.1.4 Эксплуатационная фаза жизненного цикла

2.1.5 Фаза ликвидации строительного объекта

2.2 Оценка эффективности реализации энергоресурсосберегающих решений в жилых зданиях

2.2.1 Анализ существующих методик оценки экономической эффективности ресурсосберегающих решений

2.2.2 Разработка теоретико-методических основ комплексной оценки эффективности реализации энергоресурсосберегающих решений в жилых зданиях

2.2.2.1 Методика оценки эффективности и выбора энергоресурсосберегающих решений на предпроектной стадии жизненного цикла здания

2.2.2.2 Методика комплексной оценки эффективности и выбора оптимальных организационно-технологических ресурсосберегающих решений на этапе проектирования

2.2.2.3 Методика оценки устойчивости, достигаемой зданием за счет реализации энергоресурсосберегающих решений

2.2.2.4 Методика выбора и оценки эффективности реализации энергоресурсосберегающих решений на этапе эксплуатации здания

2.2.2.5 Методика выбора организационно-технологических решений на этапе ликвидации здания

2.3 Ресурсно-технологическое моделирование изменения стоимости работ по

реализации ресурсосберегающих решений в жилых зданиях

Выводы по главе

Глава 3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ

3.1 Особенности применения ресурсно-технологических моделей для повышения энергетической эффективности жилищного фонда на примере г. Ростова-на-Дону

3.2 Пример комплексной оценки эффективности реализации 3 -х альтернативных вариантов энергоресурсосберегающих решений на примере жилого здания в г. Ростове-на-Дону

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка теоретических и методических основ энергоресурсосбережения в жилищном строительстве»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Рост потребления энергии от не возобновляемых источников, истощение природных ресурсов, ухудшение качества окружающей среды - одни из важнейших задач, требующие всестороннего исследования и рассмотрения, на пути становления общества, отвечающего принципам устойчивости.

Ведущую роль в решении обозначенных проблем играет строительная отрасль, жилищное строительство. Повышение эффективности использования зданиями ресурсов, и, соответственно, снижение негативного воздействия, оказываемого на окружающую среду на всех этапах их жизненного цикла, закладывает основы устойчивости среды обитания человека, способствует повышению качества жизни граждан. К сожалению, существующая практика строительства и эксплуатации зданий в нашей стране не всегда способна решить выше названные проблемы, обеспечить должный уровень комфортности и безопасности среды обитания человека: как внутренней (здания), так и внешней -городской среды.

Актуальность представленного исследования обусловлена недостаточным развитием теоретической базы в области ресурсосбережения и экологичного строительства в России, игнорированием на практике системного подхода к управлению жизненным циклом строительного объекта, слабым развитием методических подходов и инструментария оптимизации выбора ресурсосберегающих решений в зданиях, а также недостаточностью комплексных показателей оценки эффективности ресурсосберегающих решений на практике.

Исходя из обозначенных выше проблем, необходимо разработать соответствующую теоретико-методическую базу ресурсосбережения в жилых зданиях: проработать вопросы оценки эффективности реализации, а также оптимизации выбора на различных этапах жизненного цикла здания организационно-технологических решений (ОТР), направленных на снижение

потребляемых зданием ресурсов, прежде всего энергии, в соответствии с новыми для Российской Федерации концепциями экологичных зданий, стандартами зеленого строительства.

Степень разработанности темы исследования. Вопросы энергоресурсосбережения в жилищном строительстве представляют большой интерес для российских и зарубежных ученых. В этом направлении уже сделана и ведется в настоящее время большая научная работа. Непрерывное развитие ресурсосберегающих технологий, совершенствование строительных материалов, конструкций зданий с учетом требований энергосбережения обеспечивают постоянное расширение, уточнение круга научных задач, стоящих перед строительной отраслью, обеспечивают актуальность и значимость выполняемых в этом направлении исследований и разработок.

Теоретическая база исследования сформирована на основе трудов российских и зарубежных ученых в области энергосбережения, устойчивого развития, экологичного «зеленого» строительства, а также основана на современных исследованиях вопросов оценки эффективности энергосберегающих решений в зданиях, оптимизации выбора организационно-технологических решений в строительстве.

Значительный вклад в исследование проблемы энергоресурсосбережения, повышения энергетической эффективности жилищной сферы, развития экоустойчивого строительства внесли такие российские и зарубежные ученые, как:

B. Файст, Д. Вольфберг, Ю. А. Матросов, Л. Д. Богуславский, В. В. Клименко, Ю. А. Табунщиков, В.Г. Гагарин, А.Н. Дмитриев, В. Я. Мищенко, П. Г. Грабовый,

C.Н. Овсянников, Н.П. Умнякова, Е.А. Король и др.

Научно-методические основы исследования организационно-технологического генезиса жизненного цикла строительного объекта, системотехники строительства отражены в работах А.А. Волкова, А.А. Гусакова, Е.А. Гусаковой, Н.И. Ильина, А.В. Гинзбурга, Л.В. Киевского, В.О. Чулкова, П.Г. Грабового и др.

Вопросы оценки эффективности реализации энерго- и ресурсосберегающих решений рассматриваются в работах Ю.А. Табунщикова, В.Г. Гагарина, А.Н. Дмитриева, О.Д. Самарина, К.П. Грабового и др.

Однако, несмотря на активное исследование данного направления учеными, вопросы оценки эффективности ресурсосберегающих решений с позиции системного подхода, а также учета стоимости жизненного цикла здания и требований экологической устойчивости, все еще недостаточно хорошо изучены. Решение этих вопросов требует отдельного исследования и формирует цель работы.

Цели и задачи исследования. Цель данного исследования - разработка методических основ достижения устойчивых показателей энергоресурсосбережения на всех фазах жизненного цикла здания.

Задачи исследования:

- выполнить сравнительный анализ технологий современных экологичных зданий: пассивного, мультикомфортного, активного и экодома по уровню энергоэффективности, стоимости и экологичности (соответствие требованиям зеленых стандартов), разработать параметры их эксплуатационных качеств и эксплуатационно-технические характеристики;

- исследовать особенности применения архитектурных, объемно-планировочных, конструктивных решений и инженерных систем для достижения зданием требований, предъявляемых к активному, экодому, пассивному и мультикомфортному дому;

- исследовать особенности и взаимосвязи применения энергосберегающих решений (ЭРР) на различных этапах жизненного цикла здания (ЖЦЗ);

- разработать методику выбора и комплексной оценки эффективности реализации организационно-технологических энергоресурсосберегающих решений (ОТ ЭРР) на различных фазах жизненного цикла здания с использованием ресурсно-технологических моделей (РТМ);

- построить информационную модель создания ресурсно-технологических моделей;

- совершенствовать подходы к оценке эффективности реализации энергосберегающих организационно-технологических решений, направленных на повышение энергоэффективности жилищного фонда российских городов, разработать классификацию факторов устойчивости, эффективности ЭРР, применяемых в жилых зданиях;

- реализовать разработанные методики и алгоритмы на примере выбора оптимальных ресурсосберегающих решений в жилом здании на этапе его эксплуатации.

Предмет исследования - теоретические и методические аспекты повышения уровня энергоэффективности и ресурсосбережения жилых зданий на основе выбора оптимальных организационно-технологических решений на различных этапах их жизненного цикла.

Объект исследования - жизненный цикл зданий, объекты жилищного строительства.

Теоретической базой исследования являются научные труды отечественных и зарубежных ученых в области энергоресурсосбережения и повышения энергетической эффективности жилых зданий на различных этапах их жизненного цикла, оценки эффективности реализации программ и проектов по энергоресурсосбережению в жилых зданиях.

Экспериментальной базой исследования служат результаты мониторинга уровня энергетической эффективности зданий опорного жилищного фонда г. Ростова-на-Дону до и после проведения ресурсосберегающих мероприятий.

Научная новизна исследования заключается в разработке и обосновании методических подходов к оценке эффективности реализации энергоресурсосберегающих решений в жилых зданиях и выбору на этой основе наиболее оптимальных ресурсосберегающих решений, отвечающих принципам экологической устойчивости, на различных этапах их жизненного цикла, включая:

- методику комплексной оценки эффективности реализации и выбора энергоресурсосберегающих решений на основе анализа изменения стоимости жизненного цикла строительного объекта с учетом положений концепции устойчивого развития;

- методику разработки ресурсно-технологических моделей для анализа изменения затрат на реализацию ресурсосберегающих решений;

- информационную модель создания РТМ;

- методику оценки устойчивости, достигаемой зданием, за счет реализации

ЭРР.

Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается

в приращении научного знания в области энергоресурсосбережения в жилищной сфере, разработке методики оптимизации выбора энергоэффективных решений на различных этапах жизненного цикла здания, формулировании эксплуатационно -технических характеристик экозданий, пассивных и мультикомфортных домов с учетом требований зеленых стандартов.

Практическая значимость работы заключается в возможности применения полученных результатов: методик и расчетов проектными, строительными организациями при разработке проектов строительства энергоэффективных зданий и энергоэффективной реконструкций эксплуатируемых объектов, а также органами государственной и муниципальной власти при формировании и реализации стратегий и программ по энергосбережению в жилищном фонде.

Диссертационное исследование выполнено в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки РФ и гранта РААСН на выполнение фундаментальных научных исследований.

Методология и методы исследования. В работе использованы экспериментально-теоретические методы исследования: изучение и теоретический анализ выполненных исследований (рассмотрение организационно-технологических особенностей экологичных зданий, анализ отдельных фактов, их систематизация, обобщение данных); моделирование изменения

энергопотребления зданием; обработка данных, полученных на основе наблюдений и экспериментов по оценке энергопотребления зданиями до и после проведения различных энергосберегающих решений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- методика и алгоритмы выбора и комплексной оценки эффективности реализации энергоресурсосберегающих решений на различных этапах жизненного цикла здания;

- методика и информационная модель построения ресурсно-технологических моделей;

- показатель сравнительной эффективности энергосберегающих решений;

- методика оценки устойчивости зданий, достигаемой при реализации ЭРР;

- классификация показателей устойчивости жилого здания.

Степень достоверности результатов исследования обеспечена использованием действующей нормативно-технической и правовой базы; всесторонним анализом выполненных ранее научно-исследовательских работ по теме исследования; применением в работе апробированного научно-методического аппарата, современных информационных технологий, статистических методов обработки результатов; подтверждается корректным теоретическим обоснованием приведенных суждений, а также результатами внедрения разработанных автором научных положений и методик в практику.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования внедрены в работу следующих организаций: Министерство ЖКХ Ростовской области, Департамент ЖКХ и энергетики г. Ростова-на-Дону, Муниципальное унитарное предприятие «ЖЭУ-5», ООО «Строй-Инжиниринг».

Апробация результатов. Основные положения, результаты диссертационного исследования были представлены в виде научных докладов на конференциях: «Актуальные вопросы строительной физики-энергосбережение, надежность, экологическая безопасность», МГСУ-НИИСФ РААСН, Москва, 2012;

International Symposium "Environmental and engineering aspects for sustainable living", EWG, Germany, Hannover, 2012; IV Республиканская научно-практическая конференция «Строительство - как фактор формирования комфортной среды жизнедеятельности», БПФ ПГУ, Приднестровье, Бендеры, 2012; V Международная конференция «Экспертиза и управление недвижимостью. Перспективы развития. Международный опыт», ВЦ «Вертол-Экспо», Ростов-на-Дону, 2013; Международная научно-практическая конференция «Экологическая безопасность и энергосбережение в строительстве», Греция, Кавала, 2013 и 2015; Международная научно-практическая конференция «Строительство», РГСУ, Ростов-на-Дону, 2013, 2014, 2015, 2016; Научно-практическая конференция «Экологическая безопасность и энергосбережение в строительстве и ЖКХ», Выставка СТИМ-Экспо, ВЦ «Вертол-Экспо», Ростов-на-Дону, 2014; VIII международная научно-практическая конференция «Строительство в прибрежных курортных регионах», ФГБОУ ВО СГУ, Сочи, 2014; Международная научно-практическая конференция «Проблемы экологической безопасности и энергосбережения в строительстве и ЖКХ», Греция, 2014; Международная научно-практическая конференция «Методология энергоресурсосбережения и экологической безопасности», АСиА ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Крым, 2015; Вторая всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «Актуальные вопросы городского строительства, архитектуры и дизайна в курортных регионах», ФГБОУ ВО СГУ, Сочи, 2015; International Symposium «Environment and Engineering aspects for sustainable living», EWG, Deutschland, Hannover, 2015; Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы городского строительства», ФГБОУ ВО ПГУАС, Пенза, 2016; VIII и IX Международная конференция «Экспертиза и управление недвижимостью. Перспективы развития. Международный опыт. Энергоресурсосбережение», РГСУ, КВЦ «ВертолЭкспо», Ростов-на-Дону, 2016 и 2017; Международная научной конференции VIII Академические чтения, посвященные памяти академика РААСН Осипова Г.Л. «Актуальные вопросы строительной физики-энергосбережение,

надежность, экологическая безопасность», МГСУ-НИИСФ РААСН, Москва, 2017; Конференция «Энергоэффективные технологии в строительстве и ЖКХ», Академия строительства и архитектуры ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2017; Международная научно-практическая конференция «Строительство и архитектура-2017», Академия строительства и архитектуры ДГТУ, г. Ростов-на-Дону, 2017; X Международная конференция «Экспертиза и управление недвижимостью. Перспективы развития. Международный опыт (Энергосбережение и реконструкция городских территорий)», ДГТУ, СтимЭкспо, г. Ростов-на-Дону, 2018.

Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 25 печатных трудах, включая 2 монографии, 3 статьи в журналах, индексируемых в базе данных Scopus, 9 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Структурными элементами диссертации являются: введение, 3 главы, заключение, список литературы и 4 приложения. Диссертация изложена на 195 страницах машинописного текста, содержит 37 таблиц, 59 рисунков, список литературы из 129 наименований российских и 12 зарубежных источников.

ГЛАВА 1. ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЖИЛИЩНОМ ФОНДЕ

РОССИЙСКИХ ГОРОДОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ЖИЛИЩНОГО ЭКОСТРОИТЕЛЬСТВА

1.1 Исследование состояния жилищного фонда в России, Ростовской области

и г. Ростове-на-Дону

Одной из важнейших задач органов власти государственного уровня и уровня субъектов Российской Федерации в социальной сфере является улучшение качества среды обитания, обеспечение граждан доступным и комфортным жильем.

Жилищное строительство является важнейшей сферой инвестиционно -строительной деятельности, поскольку оно обеспечивает стабильное функционирование и необходимый уровень обновления социально-культурного потенциала страны. Современные проблемы в жилищном фонде муниципальных образований РФ затрагивают два аспекта: количественный - нехватку жилья и качественный:

- высокий процент морального и физического износа зданий;

- низкое качество предоставляемых жилищно-коммунальных услуг и технического обслуживания жилых домов;

- несоответствие существующего и строящегося жилья современным требованиям комфортности.

Рассмотрим особенности и существующие тенденции жилищного строительства в России с позиции количественного критерия.

С точки зрения объемов жилищного строительства наша страна существенно отстает от развитых стран. При этом стоимость жилья остается достаточно высокой при сравнительно низком уровне валового внутреннего продукта (ВВП) на душу населения: по данным Международного валютного фонда в 2017 г. Россия занимала 72 место в общемировом рейтинге по этому показателю [1].

По данным статистики 2017 г. объем жилищного фонда Российской Федерации насчитывает 3 653 млн. м2 [2]. При этом 61,4 % общей площади жилых

зданий (2 245 млн. м2) в России занимают многоквартирные дома численностью 3 789 тыс. зданий [2].

На основе анализа статистических данных [2, 3, 4] нами была исследована динамика объемов жилищного строительства в России за период с 1996 по 2017 гг. Полученные результаты представлены на рисунке 1.1.

^ пс п 99,1 99,5 99,5 99,4 98,9 99,9 01 л 93 0 94,6 95,9 ' _ _ __ 93 9 93 3 87,9 87 4 91,6 -■-■-■-■-И..^3^93:3 88 89,1 89,2

70,5 в _

61,0 64,1 59,9 58 4 62,3 65_7 ■ 84,2 85,4 79,878,6

120,0 100,0 80,0 60,0

45,6

40,3 42,4

40,0 30,3 31,7 33,8

20,0 34,3 32,7 30,7 32,0 0,0

■ Аварийный ветхий фонд, млн. м2 * ■ Ввод в действие жилых домов, млн. м2

Рисунок 1.1 - Динамика жилищного строительства в России

В 1990-х гг. и начале 2000-х гг. объемы жилищного строительства в России были незначительными и варьировались в пределах 30-41 млн м2 в год, в этот период возросла доля аварийного и ветхого жилья [5]. Восстановление объемов жилищного строительства началось в 2005 г. За период с 2005 по 2017 гг. жилищный фонд страны увеличился на 24,7 % (рисунок 1.1).

Значительный вклад в развитие жилищного строительства в России придала реализация с 2006 по 2010 гг., приоритетного национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России». Устойчивый рост объемов жилищного строительства в этот период, показанный на рисунке 1.1, позволил улучшить показатель обеспеченности населения нашей страны жильем с 19,2 м2 на человека в 2000 г. до 25 м2 в 2017 г. (рисунок 1.2) [2, 6].

Рисунок 1.2 -Средняя обеспеченность жильем в разных странах (м2/тыс. чел) [2,6]

Отметим, что в соответствии с международными стандартами качества жилья Организации объединенных наций (ООН), на одного жителя должно приходиться не менее 30 м2 общей площади [7]. При этом средний для Российской Федерации показатель социальной нормы жилья составляет всего 18 м2 общей площади на одного проживающего (для семьи из трех и более человек) [8].

Параллельно обновлению жилищного фонда идут процессы выбытия жилья в следствие его устаревания. По данным статистки жилищный фонд России имеет высокий уровень физического износа. Причиной этого является систематическое не проведение или не своевременное проведение ремонта, в том числе капитального. Так, в 2014 г. порядка 272,9 тыс. многоквартирных домов нуждалось в капитальном ремонте и только для 25,6 % зданий он был проведен [6]. В среднем каждый год ремонтируется не более 10 % жилья, нуждающегося в капитальном ремонте [2].

Ниже на рисунке 1. 3 представлены результаты исследования жилищного фонда регионов России по уровню ветхого и аварийного жилья, выполненного экспертами «РИА-Аналитика» [9].

¿Р Доля ветхого и аварийного жилья

Ветхий и аварийный жилищный фонд, млн. кв. м ■ Изменение доли ветхого и аварийного жилья за 5 лет, п.п

Рисунок 1.3 - Анализ аварийного и ветхого жилья по регионам России на 2017 г.

Наибольшая доля аварийного жилья характерна для следующий регионов России: Республика Ингушетия (7,1 % жилищного фонда республики относится к аварийному), Чукотский Автономный округ (4,9 %), Астраханская область (4,6 %), Магаданская область (3,2 %), Республика Саха (3,2 %). Наименьшая доля аварийного фонда (менее 0,1 %) характерна для Брянской, Московской и Псковской областей, Хабаровского края [9]. Лидерами по снижению доли ветхого и аварийного жилья за прошедшие 5 лет стали: Республика Дагестан, Ненецкий Автономный округ, Республика Ингушетия. Лидерами по отрицательной динамике, согласно данным Росстата, стали Чукотской АО, Забайкальский край, Республика Саха (Якутия).

В целом по России доля ветхого и аварийного жилищного фонда составляет 3,1 % от общей площади жилищного фонда страны, и за последние 10 лет, согласно данным Росстата, возросла в 1,5 раз [6]. Общая потребность в замещении ветхого и аварийного жилья составляет 160 млн. м2 [6].

В Ростовской области доля аварийного и ветхого жилья составляет 1,7 % от общего жилищного фонда или 1531,2 тыс. м2 [9].

Проведенный анализ статистических данных позволил выявить следующую динамику изменения объемов жилищного строительства в Ростовской области за последние 15 лет (таблица 1.1 и 1.2).

Таблица 1.1- Динамика ввода жилья в Ростовской области за 2001-2007 гг. [10]

Показатель 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 г.

Объем ввода жилья, 0,993 1,017 1,068 1,146 1,209 1,388 1,705

млн. м2, в т.ч.:

многоквартирные 0,393 0,335 0,375 0,515 0,543 0,728 0,724

жилые дома

индивидуальное 0,600 0,682 0,693 0,631 0,666 0,660 0,981

жилье

Доля индивидуального 60,4 67,1 64,9 55,1 55,1 50,8 57,5

жилья, %

Дополнительный импульс развитию жилищного строительства в Ростовской области придала реализация программы, направленной на улучшение жилищных условий граждан, - национального проекта «Доступное и комфортное жилье -гражданам России». Так, объемы жилищного строительства в Ростовской области увеличились в 2008 г. до 2,0 млн. м2 по сравнению с 2006 г., а в кризисный период удалось не допустить значительного снижения объемов вводимого жилья (таблица 1.2) [11].

Таблица 1.2 - Динамика жилищного строительства в Ростовской области за период 2008-2016 гг. [12]

Показатель 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Объем ввода жилья, млн. м2, в т.ч.: 2,0 1,8 1,8 1,88 1,98 2,13 2,33 2,41 2,29 2,33

многоквартирные жилые дома 0,75 0,51 0,48 0,57 0,61 0,74 0,98 0,87 0,92 0,95

индивидуальное жилье 1,28 1,35 1,35 1,30 1,37 1,39 1,35 1,54 1,37 1,38

Доля индивидуального жилья, % 64 75 75 69 68,9 65,3 57,9 63,9 59,8 59,2

При этом показатель ввода многоквартирных многоэтажных домов, характеризующий рыночный потенциал и развитие строительного комплекса в Ростовской области, выглядит следующим образом: 0,745 млн. м2 в 2008 г. против 0,66 млн. м2 в 2006 г. [10, 12]. Всего за время реализации программы «Доступное и

комфортное жилье» в области введены в эксплуатацию 8,7 млн. м2 жилых зданий (7 место в рейтинге регионов России) [10].

Выявленная динамика процессов старения и обновления жилья в нашей стране отразилась на структуре жилищного фонда по срокам службы: по данным 2017 г. в России порядка 70 % жилых зданий имеют срок службы свыше 25 лет, при этом средний возраст российского здания составляет 37 лет [6]. Для сравнения: средний возраст жилых зданий Японии составляет порядка 30 лет, в Германии - 44 года [6]. При этом качество опорного жилищного фонда российских городов: уровень комфортности внутренней среды здания, техническое состояние объектов, характеристики его энергоэффективности, существенно отличаются от зарубежных.

Рассмотрим более подробно качественные аспекты жилищного фонда нашей страны на примере Ростовской области и г. Ростова-на-Дону.

По результатам мониторинга технического состояния зданий был выполнен анализ структуры опорного жилищного фонда г. Ростова-на-Дону по периоду строительства, этажности и материалу наружных стен, который показал, что большую часть зданий (по числу объектов) жилищного фонда города составляют малоэтажные кирпичные дома периода строительства - до 1927 г., с точки зрения площади - здания современного периода постройки после 2000 г., этажностью выше 10 этажей (рисунок 1.4 и 1.5) [13, 14].

2001-2017 гг.;7%

Рисунок 1.4 - Структура жилого фонда города по периоду строительства (распределение зданий по числу объектов (слева) и площади (справа))

Кирпичные; 77% Глинобитные; 1%

Деревянные; 7%

Панельные; 13% Блочные; 1%

Рисунок 1.5 - Распределение зданий жилого фонда города по количеству этажей и

материалу стен

Аналитическое исследование технического состояния жилищного фонда г. Ростова-на-Дону, проведенное в программном комплексе Информационно-аналитическая система «ЖКХ» в соответствии с методикой, представленной в [15], показало наличие высокого физического износа равного 41-60 %, что соответствует оценке технического состояния объектов, как «неудовлетворительное», у 62,5 % жилых зданий города [12] (рисунок 1.6).

5,8% 2,4% 1,3%

□ Износ 0-10%

□ Износ 11-20%

□ Износ 21-30%

□ Износ 31-40% Износ 41-60%

□ Износ 61-75% Износ >75%

Рисунок 1.6 - Физический износ жилищного фонда г. Ростова-на-Дону Выявленное низкое качество технического состояния объектов опорного жилищного фонда города Ростова-на-Дону является одной из причин его высокой энергоемкости и низкой энергетической эффективности.

Рассмотрим такой важный показатель качества жилищного фонда, как его энерго- и ресурсоэффективность. Введем понятия ресурсосбережения, энерго- и ресурсоэффективности зданий.

В соответствии с ФЗ № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные

законодательные акты Российской Федерации» энергосбережение - это реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг) [16, 17].

Следовательно, под ресурсосбережением будем понимать реализацию правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование, расходование зданием топливно-энергетических, водных, материальных и других видов ресурсов, на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Одной из главных составляющих данного понятия является энергосбережение. Акцент, сделанный в данном исследовании, в большей степени на экономном и рациональном потреблении энергии, связан с влиянием, оказываемым процессами ее производства, распределения и потребления на окружающую среду, а также ограниченностью запасов топливно -энергетических ресурсов на планете, их высокой стоимостью.

Соответственно под ресурсоэффективностью будем понимать рациональное использование зданием ресурсов, прежде всего энергии, за счет снижения их потребления при сохранении того же уровня комфортности и протекающих в здании технологических процессов. Она достигается за счет реализации комплекса организационных, экономических и технологических мероприятий, направленных на применение новых, менее энергоемких приборов и оборудования, оптимизации существующих инженерных систем, установку приборов учета и ограничения потребления ресурсов, мотивацию потребителей к рациональному потреблению ресурсов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Миненко Евгения Николаевна, 2019 год

источники энергии

Представленная методика оценки сравнительной эффективности ЭРР в однородной группе позволяет на основе достаточно простых расчетов выполнить экспресс-оценку эффективности реализации альтернативных ресурсосберегающих решений и получить ответ на вопрос о том, какие из множества вариантов энергоэффективных мероприятий экономически целесообразнее применить в проекте, исходя из срока их эффективной эксплуатации и получаемой экономии энергии.

2.2.2.2 Методика комплексной оценки эффективности и выбора оптимальных организационно-технологических ресурсосберегающих

решений на этапе проектирования

Модуль 2. Проектная стадия ЖЦ СО

В основе разрабатываемой методики оценки эффективности и выбора на этой основе оптимальных ресурсосберегающих решений на различных этапах ЖЦЗ лежит следующая установка: современные ресурсосберегающие решения должны обеспечивать не только рациональное потребление ресурсов зданием, но и повышение его комфортности, качества жизни людей, сохранять окружающую среду и здоровье человека. Исходя из этого, их выбор на этапе проектирования предлагается осуществлять на основе следующей целевой функции:

Б (£1=1 Арх; £ь=1 Об-пл ; £т=1 Констр ; £у=1 Инж) = рж-Ц- ^ тт, (2.3)

ОуСТ

где Б - целевая функция выбора архитектурных (Арх), объемно-планировочных (Об-пл), конструктивных (Констр) и инженерных (Инж) ЭРР, реализация которых, при существующих ограничениях, обеспечит достижение наименьшей стоимости ЖЦ здания при максимальной степени его экологичности, уровня энергосбережения и комфортности;

Рж.ц. - стоимость ЖЦ здания, складывающаяся из совокупных затрат финансовых, материальных и трудовых ресурсов на стадии проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации строительного объекта;

Буст - интегральный показатель устойчивости здания.

Предложенная целевая функция формирования плана организационно-технологического обеспечения ресурсосбережения строительного объекта представляет собой совокупность ресурсосберегающих архитектурных, планировочных, конструктивных и инженерных решений, которые при существующих ограничениях обеспечат достижение наименьшей стоимости жизненного цикла здания при максимальной степени его экологичности, уровня энергосбережения и комфортности.

В процессе решения задачи оптимизации выбора ЭРР должны быть найдены такие значения проектных параметров, при которых целевая функция достигает минимума. При новом строительстве механизм выбора наилучшего варианта организационно-технологических ЭРР может быть представлен в виде следующей математической модели:

г£ проект + £ стр + £ экспл + £ ликв = Ржц. ^ min

mm

■^уст > ^уст (2 4)

Ржц. ^ min,

Буст

где ^проект, £стр, Хэкспл, ^ликв - стоимость совокупных затрат проектной, строительной, эксплуатационной и ликвидационной фаз ЖЦ СО соответственно.

Выбор и комплексная оценка эффективности организационно -технологических ЭРР на этапе проектирования осуществляется на основе следующей методики (рисунок 2.22).

Рисунок 2.22 - Алгоритм методики комплексной оценки эффективности и выбора вариантов организационно-технологических ЭРР в жилищном строительстве Методика комплексной оценки эффективности и выбора оптимальных

ОТ ЭРР на этапе проектирования Этап 1. Формирование исходных данных для выбора ЭРР: место строительства; набор ПЭК здания и ЭТХ, которые планируется достигнуть; условия выполнения СМР, ожидаемые технико-экономические показатели по

проекту; ограничение по стоимости строительства и (или) стоимости владения. Для зданий, чей ЖЦ начинается с предпроектной стадии, далее переходят к этапу 3.

Этап 2 предусматривает подбор альтернативных вариантов ЭРР ландшафтных, архитектурных, объемно-планировочных, конструктивных решений и инженерных систем, оборудования, которые могут быть применены в конкретных условиях. Формирование из них групп альтернативных вариантов, планируемых к реализации в данном проекте на основе их предварительной оценки. Цель предварительной оценки ЭРР - ограничение числа ЭРР, подлежащих детальной оценки в дальнейшем, и исключение из рассмотрения наименее эффективных решений с учетом методики, представленной на рисунке 2.23.

Рисунок 2.23 - Методика формирования вариантов ЭРР на проектной фазе Алгоритм подбора альтернативных вариантов ЭРР и их предварительной

оценки на проектной фазе ЖЦ СО I. Формирование требований к проекту

На основе предпроектных наработок, включающих концепцию проекта, сформулированные на этом этапе предварительные требования к нему, а также

обоснование инвестиций, с учетом данных, содержащихся в задании на проектирование, формируется окончательный список требований к проекту: ПЭК здания и его ЭТХ, условия выполнения СМР, ожидаемые технико-экономические показатели по проекту.

II. Подбор вариантов энергоресурсосберегающих решений (ЭРР)

III. Проверка соответствия вариантов ЭРР минимально необходимым требованиям в части теплозащиты здания СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Для оценки уровня энергоэффективности здания на этапе проектирования разрабатывается его энергетический паспорт. Этот документ включает в себя нормативные и расчетные значения расхода энергетических ресурсов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение на 1 м2 здания (удельный расход), показатели удельного расхода электрической энергии на общедомовые нужды, лифты, электронику, насосное и вентиляционное оборудование, а также сведения о классе энергосбережения объекта [108].

Если полученное значение удельного расхода тепловой энергии превышает нормируемое значение, следует применить другие или дополнительные энергосберегающие решения и повторить расчет при новых значениях теплопотребления.

IV. Оценка соответствия вариантов ЭРР индивидуальным требованиям к проекту.

V. Формирование окончательного списка вариантов ЭРР, которые подвергаются в дальнейшем всестороннему анализу и оценке в соответствии с методикой комплексной оценки эффективности реализации ЭРР.

Этап 3. Оценка стоимости жизненного цикла здания по вариантам.

Стоимость ЖЦЗ включает:

1) единовременные затраты на проектирование, строительство, ввод объекта в эксплуатацию и его последующую утилизацию;

2) периодические затраты на обслуживание здания в течение его

эксплуатации, коммунальные платежи, текущий и капитальный ремонты [109,110].

Также на данном этапе для каждого из рассматриваемых вариантов производят расчет показателя общего энергопотребления здания за весь его жизненный цикл, определяют величину расходов на реализацию энергосберегающих мероприятий. Для оценки последней - рекомендуется применять ресурсно-технологические модели (РТМ), разработанные на основе данных о величине затрат на уже реализованных объектах-аналогах. Разработку РТМ выполняют в соответствии методикой, предложенной в разделе 2.3 диссертации.

Этап 4. Оценка устойчивости здания, достигаемой за счет реализации

ЭРР

В общетехническом понимании устойчивость зданий - это его способность противостоять усилиям, стремящимся вывести его из исходного состояния статического или динамического равновесия. С точки зрения рассматриваемой концепции устойчивого развития под устойчивостью здания будем понимать способность самого здания и протекающих в нем процессов улучшать условия жизни людей при условии сохранения существующего уровня воздействия на окружающую среду в пределах хозяйственной емкости биосферы и сохранения природной основы функционирования человечества.

К числу факторов, дестабилизирующих устойчивость здания, можно отнести внутренние (например, ошибки при проектировании, препятствующие достижению объектом высоких требований в части рационального потребления ресурсов или уровня комфортности в течение ЖЦЗ; низкое качество реализации проектных решений в ходе выполнения строительно-монтажных работ; организационно-управленческие и материально-технические факторы) и внешние факторы, обусловленные средой, в которой функционирует строительный объект и в которой протекают строительные процессы (хозяйственно-правовые и административные факторы, экономические факторы (например, высокий уровень цен на экологически чистые материалы, инновационные технологии,

энергосберегающее оборудование; высокая стоимость заемных средств, привлекаемых для инвестирования в строительство и т.д.).

Для оценки устойчивости, достигаемой зданием, при реализации энерго- и ресурсосберегающих решений, разработан интегральный показатель устойчивости строительного объекта Sуст.

Расчет показателя Sуст и оценку устойчивости, достигаемой зданием при реализации проектных решений, выполняют в соответствии с методикой, описанной в п.2.2.2.3 настоящей диссертации.

По результатам расчетов, выполненных в соответствии с требованиями п. 2.2.2.3, получают значение показателя устойчивости строительного объекта SyCт. Далее в рамках Этапа 4 методики выбора и комплексной оценки ЭРР на проектной фазе ЖЦ СО выполняют проверку условия: SyCт>SyCтmm=141.

Этап 5. Расчет отношения стоимости жизненного цикла проекта к

р

показателю его устойчивости — по каждому варианту.

5уст

Этап 6. Выбор наилучшего варианта из условия Ржц^уст ^гат. Предложенная методика выбора ресурсосберегающих решений в жилищном строительстве позволяет наиболее полно по сравнению с другими методиками учесть затраты, связанные с их реализацией, так как в ее основе лежит расчет затрат всего жизненного цикла здания. Другим важным преимуществом данной методики является баланс экономических, экологических и социальных интересов общества при выборе энергоресурсосберегающих решений, что обеспечивает, в конечном итоге, активное внедрение в практику проектирования и строительства современных технологий и материалов, принципов устойчивого развития [111].

2.2.2.3 Методика оценки устойчивости, достигаемой зданием за счет реализации энергоресурсосберегающих решений

Экологическая устойчивость, достигаемая зданием при реализации энерго- и ресурсосберегающих решений, оценивается на основе следующего,

предложенного в данном исследовании, показателя Буст. - интегрального показателя устойчивости строительного объекта Расчет введенного показателя выполняют по формуле (2.5):

V = х1°°, (2.5)

где Ху - оценка в баллах j-го показателя i-й группы факторов устойчивости; n - количество показателей устойчивости; Wi - весомость i-го фактора устойчивости; m - число факторов устойчивости [111].

Рассматриваемые факторы устойчивости образуют 3 группы: социальные, экономические и экологические. Значимость, вес (wi) каждой группы факторов приняты на основе результатов их экспертной оценки.

Объект оценки - экологические, социальные и экономические факторы устойчивости зданий.

Способ измерения объектов - парное сравнение. Преимущества выбранного метода оценки: данный метод позволяет установить равенство объектов оценки или соответствующие предпочтения среди них путем выявления в каждой паре наиболее значимого объекта [112].

Количество экспертов, привлекаемых к оценке - 3.

Парное сравнение выполнено на основе следующей системы градаций оценок значимости факторов:

5 - фактор к оказывает большее влияние на устойчивость здания по сравнению с фактором l; 3 - сравниваемые факторы равнозначны; 1 - фактор к оказывает меньшее влияние, чем фактор l, где rhkl - экспертная оценка каждой пары факторов устойчивости [111].

По результатам выполненного опроса (парной оценки) степени влияния на общую устойчивость зданий трех различных групп факторов получены следующие матрицы парных сравнений (таблица 2.3) [111].

h

Г kl=

Таблица 2.3- Результаты попарного сравнения экспертами факторов устойчивости здания

Эксперт № 1

Wl W2 Wз

Wl 3 5 1

W2 1 3 1

Wз 5 5 1

Эксперт № 2

Wl W2 Wз

Wl 3 3 1

W2 3 3 1

Wз 5 5 3

Эксперт № 3

Wl W2 Wз

Wl 3 3 3

W2 3 3 3

Wз 3 3 3

Из таблицы 2.3 видно, что вклад каждого фактора в общую устойчивость здания оценен экспертом № 1 в виде следующего ранжированного ряда: W2, где - вес экологического фактора, W2 - социального и wз - экономического. Эксперт № 2 в равной степени оценил значимость экологического и социального факторов, при этом экономический фактор признан более значимым по сравнению с другими двумя факторами. Эксперт № 3 равнозначно оценил рассматриваемые группы факторов.

Для проверки согласованности полученных мнений экспертов был использован коэффициент конкордации, рассчитанный по формуле (2.6):

^ ^(т^тУ (26)

где 5 - сумма квадратов отклонений всех оценок рангов каждого объекта экспертизы от среднего значения;

р - число экспертов;

т - число объектов экспертизы.

Коэффициент конкордации изменяется в диапазоне 0<Ж<1, при этом значение 0 характеризует полную несогласованность мнений экспертов, 1 - полное единодушие экспертов.

Ниже, в таблице 2.4 представлены результаты расчета коэффициента согласованности экспертного мнения.

Таблица 2.4 - Расчет коэффициента согласованности экспертных мнений

№ объекта Оценка Отклонение от Квадрат

экспертизы эксперта №1 эксперта № 2 эксперта №3 среднего значения отклонения

1 3 3 3 -1,333 1,777

2 5 3 3 2,666 7,111

3 1 5 3 -1,333 1,777

Е 29 8=Е 10,665

12 х 10,7 Ш = ————— = 0,60 32 х (33 - 3)

W=0,60 превышает среднее значение, следовательно мнения экспертов относительно оценки уровня влияния на общую устойчивость здания различных групп факторов хорошо согласованы.

Полученные индивидуальные оценки экспертов переводим в групповую общую оценку каждого, из 3-х рассматриваемых факторов. Для этого построим матрицу Х=| Хк11 математических ожиданий оценок каждой пары факторов. Размер матрицы определяется числом рассматриваемых групп факторов и равен 3*3. Элементы матрицы определены по следующей формуле (2.7):

хк1= М [гУ] = 5^ + 3^+1^ , (2.7)

р р р

где h=1, 2,...р - порядковый номер эксперта, участвующего в оценке;

хк1= М[гы] - матрица математических ожиданий дискретной случайной величины экспертной оценки пар факторов устойчивости (г\0;

р! - количество экспертов, отдавших предпочтение фактору к (оценка 5); Р] - количество экспертов, отдавших предпочтение фактору I (оценка 1); рР - количество экспертов, равнозначно оценивших значимость факторов (оценка 3) [113, 114].

Так как общее количество экспертов равно р = р!+р]+рР, то формула 2.7 примет вид:

х] = 5^ + = 3+2^ (2.8)

р р р р

Выполним расчет значений элементов матрицы хк1= М[гк1] оценок каждой пары факторов устойчивости здания по формуле 2.8.

хп=3+2^ =3 Х12=3+2-1-0 = 11 Х13=3+2^0-2 = 5

0-1 7 0 0-2 5

х21=3+2--- - х22=3+2— =3 х23=3+2--- -

21 3 3 22 3 23 3 3

_ 2-0 13 2-0 13 0-1 7

х31=3+2--- — х32=3+2--- — х33=3+2--- -

31 3 3 32 3 3 33 3 3

Совокупность полученных величин Ху образует матрицу Х=| |размером шхш, т.е. 3x3 (таблица 2.5).

Таблица 2.5 - Построение матрицы математических ожиданий групповых оценок пар факторов устойчивости

Wl W2 Wз Wl W2 Wз

Wl 3 11/3 5/3 —> Wl 9/3 11/3 5/3

W2 7/3 3 5/3 W2 7/3 9/3 5/3

Wз 13/3 13/3 7/3 Wз 13/3 13/3 7/3

- Х=з '

9 11 5 7 9 5 13 13 7

На основе полученной матрицы вычислим коэффициенты относительной важности каждого критерия - вектор матрицы вида:

^^ [^1, W2, ..^п]Г = | |

Для этого воспользуемся многократно повторяющимся (итерационным) алгоритмом [111].

Алгоритм определения коэффициента относительной важности факторов

устойчивости

1. Принимаем, что w0= [1 1 1 .... 1]г, где 1 - шаг расчета (1=1, 2, .. .п).

4-V-'

П

2. Рассчитываем соотношения, математически вычисляемые на основе значений предыдущих членов последовательности (рекуррентные соотношения) по формулам (2.9) и (2.10):

^ = 1 х X X (2.9)

Яс = [111... 1] х X х , (2.10)

где Х - матрица математических ожиданий оценок пар объектов;

wt - вектор коэффициентов относительной важности факторов порядка V, X1 - числовой коэффициент.

3. Проверяем способность алгоритма достигать оптимума целевой функции на рассматриваемом шаге (условие сходимости) по формуле (2.11):

|К-шс-1|| <Е , (2.11)

где Е - точность многократно повторяющейся (итерационной) процедуры. 4. Проверяем условие нормировки по формуле (2.12):

= 1 (2.12)

Если условия 2.11 и 2.12 не выполняются, возвращаемся к пункту 2 алгоритма. Алгоритм поиска значения вектора матрицы ^^ повторяем до тех пор, пока не будут выполнены оба условия.

Описанный выше алгоритм расчета вектора матрицы математических ожиданий групповых оценок пар факторов устойчивости представлен в виде блок-схемы на рисунке 2.24 ниже.

Рисунок 2.24 - Алгоритм расчета вектора матрицы математических ожиданий групповых оценок пар факторов устойчивости

Выполним расчет вектора матрицы согласно предложенного алгоритма. Значение точности повторяющейся процедуры, Е, для проверки сходимости получаемых значений примем равной 0,001.

Шаг 0. Задаемся значением w0= [1 1 1]T =| 1

1

Шаг 1. t = 1

9

1 I

X-wt-1= X-w°= — I 7

13

11

9

13

5 5 7

1

1|

1

25

9 + 11 + 5 7 + 9 + 5 13 + 13 + 7

25 21 33

11 I 11

X1 = [1 1 1]-X-w° = [1 1 1]- 1 | 211 = 1 | 25 • 1 + 21 • 1 + 33 • 1

3 33 3

79 3

3 1

25

0,316

w1^ ^ | 211 = | 0,266

0,418

79 3

33

Шаг 2. t = 2

9 11 5

X-wt-1= XV= i- | 7 9 5 3 13 13 7

X2 = [1 1 1]xw = [1 1 !]• 1

25| i 21| = 1

33 9

w

2

9

1

621

0,314

621

529 | = 829

9-25 + 11-21 + 5

7 • 25 + 9 • 21 + 5 • 13 • 25 + 13 • 21 + 7

33

33 | * 33

1979

- | 529 | = | 0,267

1979 9

829 0,419

621 529 829

Проверяем условие сходимости: max (| 0,314-0,316 | ,|0,267-0,266 |, | 0,419-0,418 |)=0,001. Значение 0,001 равно заданной точности E, следовательно, условие 2.11 не выполняется.

Продолжаем итерационный процесс до тех пор, пока норма оценки не будет меньше заданной - max (| wti - wt-\ |)<0,001.

Шаг 3. t = 3

9 11 5

11 I 1

X-wt-1= X-w2= 1 • | 7 9 5 1

621 529 | =

1979

13 13 7 829

5937

15553 13253 20753

X3 = [1 1 1]Xw2 = [1 1 1]

5937

15553 13253 | = 20753

49559 5937

w3

3

5937

49559 5937

15553 13253 20753

0,314 0,267 0,419

9

1

1

1

Проверяем условие сходимости: max (|0,314-0,314 |, |0,267-0,267 |,| 0,4190,419 |)= 0<0,001, следовательно условие (2.11) выполняется.

Проверяем условие нормировки (2.12):

D w=0,314+0,267+0,419=1 - условие нормировки выполняется.

Таким образом, на 3-ем шаге расчета выполняется условие выхода, что позволяет принять за групповую оценку степени влияния на устойчивость здания каждого фактора вектор вида: w= [0,314 0,267 0,419]T, где 0,314 - вес экономической группы факторов в общей устойчивости здания; вес социальной -w2=0,267, экологической - w3=0,419 [111].

Для факторов экологической, экономической и социальной групп предложены показатели, наиболее полно раскрывающие содержание этих факторов, в количестве 6 показателей, минимально необходимых и достаточных, на наш взгляд, для оценки устойчивости строительного объекта и территории застройки на этапе перехода строительной отрасли на стандарты устойчивого развития (таблица 2.6).

Таблица 2.6 - Группы факторов и показатели устойчивости строительного объекта [111]

Факторы устойчивости (i) Экологические Социальные Экономические

Вес фактора Wl =0.419 W2 =0.267 wз =0.314

Показатели устойчивости (Xij) Энергосбережение и энергоэффективность Х11 Формирование безопасной среды для жизнедеятельности человека Х21 Снижение эксплуатационных затрат Х31

Применение альтернативных источников энергии Х12 Обеспечение внутренней комфортности зданий Х22 Показатель эффективности энергосберегающих мероприятий с учетом тарифов на энергию Х32

Сокращение выбросов вредных веществ в окружающую среду Х13 Учет принципов эргономичности при проектировании здания Х23 Показатель сравнительной эффективности энергосбережения Хзз

Окончание таблицы 2.6

Факторы устойчивости (1) Экологические Социальные Экономические

Показатели устойчивости (Ху) Рациональное водопользование Х14 Способы обращения с отходами Х15 Доступность объекта и условия жизнеобеспечения для МГН Х24 Чистый дисконтированный доход Х34

Применение материалов и изделий, имеющих экологический сертификат соответствия Х16 Видеоэкология, улучшение визуальной среды города Х25 Срок окупаемости Х35

Благоустройство и озеленение прилегающей территории Х26 Внутренняя норма доходности Х36

Показатели, предложенные в таблице 2.6, были разработаны на основе анализа действующих рейтинговых систем оценки «зеленых» зданий, изучения современных тенденций и проблем в области устойчивого развития, создания комфортной внутренней и внешней среды обитания человека. Число показателей в каждой группе факторов ограничено и равно 6, что соответствует требованиям, предъявляемым методом экспертных оценок к количеству оцениваемых параметров, а именно: не менее 4 и не более 7 (так как меньшее количество показателей ведет к информационной недостаточности, а большее - влечет расфокусировку и отсутствие четкого понимания результата) [115].

Применительно к каждому показателю разработана научно обоснованная шкала оценок, характеризующих степень соответствия ему проектных решений. С учетом рассматриваемого множества показателей, характеризующих достижение зданием принципов устойчивости, нами были предложены следующие типы шкал: 1) шкала типа да-нет, дающая возможность качественного сравнения двух альтернатив на основе выбора более предпочтительной; 2) балльная шкала, при использовании которой проект оценивается в безразмерных единицах (баллах), характеризующих его полезность с точки зрения эксперта.

Диапазон изменения характеристик показателя (градация бальной шкалы) разбивается на отдельные интервалы, каждому из которых приписывается определенная оценка (балл) от 0 до 1. При этом значение «0» соответствует низкой

степени выраженности рассматриваемого показателя, значение «1» балл характеризует высокую степень, а значения от 0,1 до 0,9 - средние значения (таблица 2.7, 2.8 и 2.9).

Примем, что вариация рассматриваемых признаков (показателей) носит равномерный характер, тогда величина равного интервала может быть рассчитана по формуле:

^ _ ^ _ ^шах-

* П П , ( . )

где Я - размах вариации (разность между наибольшим и наименьшим значением признака в совокупности); п - число интервалов значений.

Так, например, для показателя «Энергоэффективность и энергосбережение» в соответствии с положениями ФЗ №2 261 были предложены и одобрены экспертной группой следующие характеризующие его значения - класс энергоэффективности А++, А+, А, В, С [116]. Пять предложенных значений показателя образуют 4

интервала значений, шаг которых составит: к = 1-0 = 0,25.

Следовательно, баллы для рассматриваемых групп значений показателя энергоэффективности будут распределены следующим образом:

0 баллов - класс энергоэффективности здания С «повышенный»; 0,25 балла - класс энергоэффективности В «высокий»;

0,50 балла - для зданий, имеющих класс А «очень высокий»; 0,75 - для зданий, имеющих класс энергоэффективности А+;

1 - для зданий, имеющих класс А++ «высочайший».

Используемый подход в разработке бальной шкалы показателей, характеризующих устойчивость здания, аналогичен методу задания весовых коэффициентов, при котором более значимому среди всех рассматриваемых показателей (признаков) придают весовой коэффициент, равный некоему фиксированному числу, в нашем случае - 1, а всем остальным - коэффициенты, равные долям этого числа.

Таблица 2.7 - Выраженность показателей экологической группы факторов [111]

№ Наименование Значение Баллы

п/п критерия устойчивости Характеристика показателя показателя

А++ ХП=1

Энергосбережение и Класс энергоэффективности здания А+ Хц=0,75

1 энергоэффективность Х11 А Хц=0,50

В Хц=0,25

С ХП=0

Применение альтернативных Доля альтернативных источников энергии в общем энергопотреблении здания > 20 % Х12 = 1

2 11-20% Х12 = 0,66

источников энергии Х12 1-10 % Х12 = 0,33

0 % Х12 = 0

Сокращение выбросов вредных веществ в > 40% Х13=1

3 Процент снижения выбросов 16-40% Х13=0,66

окружающую среду Х13 вредных веществ 1-15 % Х13=0,33

0% Х13=0

Предусмотрен сбор дождевой да Х14'=0,5

4 Рациональное водопользование Х14 воды для хозяйственного водоснабжения нет Х14'= 0

Снижение потребления питьевой воды >30% Х14''=0,5

на 10-30% Х14''=0,25

0% Х14''=0

Внедрение технологий да Х15'=0,4

использования отходов в качестве вторичного сырья нет Х15'=0

5 Способы обращения с отходами Х15 Повышение уровня да Х15''=0,3

экологической культуры

населения для уменьшения количества отходов нет Х15''=0

Внедрение системы раздельного да Х15'''=0,3

сбора отходов нет Х15'''=0

Применение есть на всю продукцию Х16=1

материалов и изделий, Наличие экологического сертификата на применяемую продукцию

6 имеющих экологический сертификат соответствия Х16 есть на часть продукции Х16=0,5

нет Х16=0

Ниже, в таблице 2.8 представлены показатели, характеризующие социальную группу факторов устойчивости здания, и соответствующие их значениям балльной шкалы.

Таблица 2.8 - Выраженность показателей социальной группы факторов [111]

№ п/п Наименование показателя устойчивости Характеристика показателя Значение показателя Баллы

1 Формирование безопасной среды для жизнедеятельности человека Х21 Качество воздуха внутри помещений высокое Х21'=0,4

среднее Х21'=0,2

низкое Х21'=0

Уровень защиты здания, жилых территорий от шума высокий Х21''=0,3

средний Х21''=0,15

низкий Х21''=0

Наличие в проекте/реализация на практике мероприятий по защите здания от ЭМИ да Х21'''=0,3

нет Х21'''=0

2 Обеспечение требований внутренней комфортности зданий Х22 Ориентация и объемно-планировочные решения здания обеспечивают достаточный уровень инсоляции, уменьшают неблагоприятное воздействие ветра и солнечной радиации да Х22'=0,2

нет Х22-0

Уровень обеспечения оптимальных микроклиматических условий высокий Х22''=0,3

средний Х22''=0,15

низкий Х25''=0

3 Учет принципов эргономичности при проектировании здания Х23 Проектирование выполняют в соответствии с возможностями органов чувств, деятельностью, размером и поведением людей да Х23=1

нет Х23=0

4 Доступная среда жизнедеятельности для маломобильных групп населения (МГН) Х24 Предусмотрены условия беспрепятственного и удобного передвижения, безопасной жизнедеятельности МГН да Х24=1

нет Х24=0

5 Видеоэкология, улучшение визуальной среды города Х25 Гармоничность архитектурных решений здания по цвету, форме, структуре элементов существующей застройке Х25'=0,5

Х25'=0,25

Х25'=0

Наличие разнообразных зрительных элементов здания, устраняющих да Х25''=0,5

нет Х25''=0

монотонность и безликость городской среды

6 Благоустройство и озеленение прилегающей территории Х26 Уровень соответствия принятых решений нормативным показателям в части обеспечения социально-бытового, инженерного и внешнего благоустройства высокий Х26=1

средний Х26=0,5

низкий Х26=0

Как видно из таблицы 2.8, к числу показателей, характеризующих социальные аспекты устойчивости здания, было отнесено требование эргономичности применяемых решений. Учет принципов эргономики при проектировании здания, его внутренней и внешней среды (интерьеров и экстерьеров), основанных на использовании антропометрических данных и психофизиологических особенностей людей, обеспечивает создание гармоничной среды обитания человека, наиболее благоприятные условия жизнедеятельности и психического состояния человека, сохранение его здоровья, развитие личности [111, 117].

Другим важным социальным фактором, непосредственно не связанным с ресурсосбережением, но участвующим в формировании социальных аспектов устойчивого строительного объекта и среды обитания человека, выступает доступность и удобство среды жизнеобеспечения для инвалидов и маломобильных групп населения. Рассматриваемые варианты проектных решений зданий должны соответствовать положениям СП 35-101-2001 «Проектирование зданий и сооружений с учетом доступности для маломобильных групп населения (МГН). Общие положения»; СП 35-102-2001 «Жилая среда с планировочными элементами, доступными инвалидам», обеспечивать создание безбарьерной среды [118, 119].

Уровень благоустройства и озеленения территории, примыкающей к зданию, также относится к числу социальных аспектов устойчивости, так как обеспечивает качество среды обитания человека: создает визуальный комфорт, влияет на психологическое состояние людей, формирует эстетический каркас здания, квартала и города в целом, наличие зеленых насаждений снижает уровень шума, препятствуют возникновению неблагоприятных ветровых режимов.

Мероприятия по благоустройству территории застройки делятся на три группы:

- инженерное благоустройство (инженерная подготовка и искусственное освещение территории);

- социально-бытовое благоустройство (обеспечение застраиваемой территории социально значимыми объектами первичного и повседневного культурно-бытового обслуживания населения);

- внешнее благоустройство (озеленение территории, ее оснащение малыми архитектурными формами, размещение элементов визуальной коммуникации и информации, транспортных и пешеходных коммуникаций, планировочных элементов благоустройства: пешеходные аллеи, велодорожки, спортивные и детские игровые площадки, парковки для автомобилей, стоянки для велосипедов и др.).

Уровень благоустройства территории определяется ее соответствием нормативным показателям по таким параметрам, как:

- наличие и содержание мест отдыха, детских и спортивных площадок, площадок для сбора мусора;

- озеленение территории (посадка деревьев, цветников, травянистых газонов, их полив, очистка, обрезка);

- техническое состояние прилегающих к дому территорий, тротуаров, ограждений, состояние подъездов и фасадов домов, номерных знаков, указателей;

- наличие парковочных мест для автомобилей, велосипедов, качество автомобильных, пешеходных внутридворовых дорог;

- уборка территории;

- обеспечение естественного стока дождевых вод, наличие специальных инженерных систем водоотведения [120].

Выполнение работ по озеленению территории на этапе строительства происходит в строгом соответствии с проектом благоустройства территории, а

содержание объектов озеленения осуществляется с учетом «Правил по созданию, охране и содержанию зеленых насаждений в городах Российской Федерации».

Экономические аспекты эффективности принимаемых ресурсосберегающих решений предлагается оценивать по таким показателям, как уровень снижения эксплуатационных затрат, срок окупаемости, уровень доходности и др. (таблица 2.9).

Таблица 2.9 - Выраженность показателей экономической группы факторов

№ п/п Наименование показателя устойчивости Характеристика показателя Значение показателя Вес критерия

1 Снижение эксплуатационных затрат X31 Эксплуатационные затраты снижены по сравнению с обычным зданием на > 60 % Хз1=1

41-60 % Хз1=0,75

21-40 % Хз1=0,5

1-20 % Хз1=0,25

0 % Хз1=0

2 Показатель эффективности энергосберегающих мероприятий с учетом тарифов на энергию (d) X32 d > 0 Х32=1

d = 0 Хз2=0,5

d < 0 Х32=0

3 Показатель сравнительной эффективности энергосбережения (Э) X33 Э = max Хзз=1

min < Э < max Хзз=0,5

Э =min Хзз=0

4 Чистый дисконтированный доход (ЧДД) X34 ЧДД>0 Х34= 1

ЧДД=0 Хз4= 0,5

ЧДД<0 Х34= 0

5 Срок окупаемости X35 гт.диск • Тдк = min Х35= 1

min< ТдГ < max Х35= 0,1-0,9

гт.диск Т0к = max Х35= 0

6 Внутренняя норма доходности (IRR) X36 r < IRR Хзб=1

r = IRR Хзб=0,5

r > IRR Хзб=0

Приведенные в таблице 2.12 показатели рассчитываются по формулам, представленным в таблице Б.4 Приложения Б.

Для выбора оптимальных вариантов ЭРР из нескольких альтернативных, выполняют оценку (на основе бальной системы) их соответствия показателям, представленным в таблицах 2.7, 2.8 и 2.9. Полученные оценки (Ху) по каждой группе факторов устойчивости суммируются и умножаются на вес значимости группы (у). Далее по формуле 5 рассчитывают интегральный показатель устойчивости здания Буст.

В зависимости от полученного значения Буст предлагается классифицировать степень устойчивость строительного объекта по таким категориям, как: высокая, средняя, низкая и очень низкая устойчивость в соответствии со шкалой, представленной в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Классификация степени устойчивости здания [111]

Степень устойчивости здания Интервал значений показателя устойчивости объекта, балл

высокая 421-570

средняя 281-420

низкая 141-280

очень низкая 0-140

Принятая рейтинговая шкала значений показателя устойчивости имеет одинаковый интервал (шаг значений). При этом нижний порог значений показателя Буст равен минимально возможной общей оценке соответствия проектных решений предложенным группам показателей, а верхний порог - максимально возможному количеству баллов, получаемому по результатам такой оценки.

В соответствии с предложенной методикой, значение интегрального показателя устойчивости здания, равное 141 баллу (8устт1П=141), принято в качестве минимально допустимого уровня, при котором вариант ресурсосберегающих проектных решений допускается к дальнейшему рассмотрению и оценке [111]. При получении итогового балла ниже 141 рекомендуется исключить проект из дальнейшего рассмотрения или направить его на доработку (включить в состав проекта дополнительные мероприятия по повышению его устойчивости).

2.2.2.4 Методика выбора и оценки эффективности реализации энергоресурсосберегающих решений на этапе эксплуатации здания

Модуль 3. Эксплуатационная фаза ЖЦ СО

Выбор оптимальных организационно-технологических

энергоресурсосберегающих решений на этапе эксплуатации здания осуществляют на основе целевой функции (2.3), представленной выше, и математической модели, имеющей вид:

экспл + £ ликв = РЖсЦ. ^ min

г ^ стт ^уст > ^уст

рост Рж.ц.

^уст

(2.14)

^ min,

где Ростж.ц. - стоимость остаточного ЖЦ здания, складывающаяся из совокупных затрат финансовых, материальных и трудовых ресурсов на стадии эксплуатации и ликвидации строительного объекта [121].

Общий алгоритм выбора и оценки эффективности ЭРР на этапе эксплуатации здания представлен на рисунке 2.25.

Рисунок 2.25 - Алгоритм методики комплексной оценки эффективности и выбора вариантов ОТ ЭРР в жилищном строительстве

Методика выбора и оценки эффективности реализации ЭРР на этапе

эксплуатации СО

Этап 1. Сбор исходных данных по объекту, включая сведения о его собственниках, объемно-планировочных решениях, техническом состоянии, объемах потребляемых ресурсов, возможных источниках финансирования затрат на реализацию ресурсосберегающих решений [121].

Этап 2. Формирование альтернативных вариантов ЭРР

Этап предусматривает подбор альтернативных вариантов ЭРР и их предварительную оценку для исключения из дальнейшего рассмотрения наименее эффективных вариантов в соответствии с методикой, алгоритм которой представлены на рисунке 2.26 ниже.

Рисунок 2.26 - Методика формирования вариантов ЭРР на этапе эксплуатации Поскольку реализация ЭРР в эксплуатируемых зданиях может быть экономически нецелесообразна в силу их физического и морального износа

предлагается использовать на этапе предварительной оценки вариантов ЭРР показатель Кэ, рассчитываемый по формуле:

С + С

Кэ(2Л5)

восст.

где Кэ - коэффициент эффективности ремонтных работ; Срем.раб - стоимость ремонтных работ;

Сэнергосбер.меропр. - стоимость энергоресурсосберегающих мероприятий; Свосст - восстановительная стоимость здания [67, 122].

При Кэ<1 можно говорить об экономической эффективности выполнения ресурсосберегающих мероприятий в здании. При Кэ >1 стоимость ЭРР превышает восстановительную стоимость объекта (стоимость нового строительства), следовательно, их выполнение экономически неэффективно.

Не отвечающие поставленным требованиям по уровню энергоресурсопотребления варианты исключаются из дальнейшего рассмотрения, при необходимости выполняют уточнение подобранных вариантов. Прошедшие предварительный отбор варианты ЭРР подвергаются дальнейшей комплексной оценке и анализу.

Этап 3. Оценка стоимости (остаточной) ЖЦЗ.

На данном этапе производят расчет величины затрат, связанных с реализацией ЭРР по каждому варианту. В основе выполняемых расчетов лежит применение ресурсно-технологических моделей на соответствующий вид работ.

Параллельно выполняют расчет изменения уровня

энергоресурсопотребления здания после реализации ЭРР по каждому варианту, и сравнение полученных значений с фактическими (текущими) данными.

Этап 4. Оценка устойчивости, достигаемой зданием, за счет реализации ЭРР в соответствии с рассмотренной в Модуле 2 методикой.

Этап 5 и 6. Расчет отношения стоимости жизненного цикла здания к интегральному показателю его устойчивости Ростж.ц.^уст по каждому варианту и выбор наилучшего варианта из условия Ростжц/ЗуСТ —^тш.

2.2.2.5 Методика выбора организационно-технологических решений на этапе

ликвидации здания

Модуль 4. Ликвидация СО