Управление жизненным циклом объектов капитального строительства для достижения углеродной нейтральности строительного производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Суворова Мария Олеговна

• Суворова Мария Олеговна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Суворова Мария Олеговна

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. 1 Жизненный цикл объекта строительства как среда низкоуглеродного развития урбанизированных территорий

1.2 Нормативно-правовая база управления жизненным циклом объектов строительства для достижения углеродной нейтральности

1.3 Методы и подходы к оценке экологической безопасности объектов капитального строительства в течение их жизненного цикла

1.4 Мировой и отечественный опыт управления жизненным циклом объектов капитального строительства для достижения углеродной нейтральности

1.5 Выводы по главе

2 МЕТОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Инструменты оценки углеродного воздействия для управления жизненным циклом объектов капитального строительства

2.1.1 Инструменты оценки углеродного воздействия производства и применения строительных материалов, изделий и конструкций

2.1.2 Инструменты оценки углеродного воздействия технологических процессов в строительстве

2.2 Методы оценки жизненного цикла объектов капитального строительства

2.3 Выводы по главе

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ОБЪЕКТОВ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ УГЛЕРОДНОЙ НЕЙТРАЛЬНОСТИ

3.1 Исходные гипотезы и предпосылки, принятые в работе

3.2 Система показателей углеродного воздействия строительных ресурсов

3.3 Корреляционно-регрессионный анализ натуральной ресурсоемкости строительных ресурсов и проектных решений, применяемых в строительстве

3.3.1 Построение регрессионных моделей натуральной ресурсоемкости объектов капитального строительства на примере многоквартирных жилых зданий

3.4 Выводы по главе

4 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА УГЛЕРОДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

4.1 Факторное пространство условий реализации и оценки углеродного воздействия строительного производства

4.2 Комплексный показатель сниженного углеродного воздействия строительного производства

4.3 Технология оценки углеродного воздействия строительного производства

4.4 Выводы по главе

5 МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ОБЪЕКТОВ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ДОСТИЖЕНИЕМ УГЛЕРОДНОЙ НЕЙТРАЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

5.1 Методика комплексной оценки углеродного воздействия объектов капитального строительства, применяемая для обоснования принятия низкоуглеродных организационно-технических решений

5.2 Апробация результатов исследования

5.3 Рекомендации по эффективному управлению жизненным циклом объектов капитального строительства для достижения углеродной нейтральности

5.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Исходные данные для проведения корреляционно-регрессионного анализа ресурсоемкости и объемно-планировочных и конструктивных решений объектов капитального строительства

Приложение Б. Титульный лист рекомендаций по оценке углеродного воздействия производства строительно-монтажных работ на этапах жизненного цикла объектов капитального строительства

Приложение В. Акты о внедрении результатов научно-исследовательской работы

Приложение Г. Справка о внедрении результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление жизненным циклом объектов капитального строительства для достижения углеродной нейтральности строительного производства»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Строительный сектор является крупным мировым потребителем природных, материальных и энергетических ресурсов, на его долю приходится более 35% конечного потребления энергии, что, в свою очередь, приводит к углеродному воздействию на окружающую среду, способствующему глобальному изменению климата. В соответствии со «Стратегией социально-экономического развития России с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года» в качестве одной из приоритетных задач достижения углеродной нейтральности обозначено снижение углеродного воздействия в виде выбросов парниковых газов строительной деятельности.

Интенсивный рост строительства и возросшее внимание к глобальным изменениям климата делают вопросы снижения углеродного воздействия, возникающего в течение жизненного цикла объектов строительства в процессах, связанных со строительным производством, актуальным и перспективным направлением исследования. Реализация комплексного подхода к управлению жизненным циклом объектов капитального строительства, учитывающего углеродное воздействие строительного производства, станет эффективной обеспечительной мерой снижения углеродного воздействия антропогенной деятельности и достижения углеродной нейтральности.

Работа выполнена в составе комплексной НИР в рамках Постановления Правительства РФ №218 на 2017-2021 гг., при финансовой поддержке гранта для студентов и аспирантов вузов Белгородской области 2019 г., в рамках проекта № А-35/20 программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова до 2021 года и проекта № Пф-10/22 программы развития БГТУ им. В.Г. Шухова «Приоритет 2030» на 2021-2030 гг.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время углеродное воздействие является универсальным индикатором, входящим в число приоритетных показателей при обеспечении экологической безопасности объектов

капитального строительства как в российской, так и мировой науке. При этом в настоящее время наибольшее внимание уделяется повышению энергетической эффективности объектов и систем коммунальной инфраструктуры в процессе эксплуатации, что приводит к снижению прямого эксплуатационного углеродного воздействия. Углеродное воздействие строительного производства, осуществляемое на всех этапах жизненного цикла (строительство, ремонт и др.), как правило не учитывается при принятии экологически безопасных рациональных управленческих решений. Несмотря на весомый вклад исследований, посвященных достижению углеродной нейтральности и разработке методов и средств управления жизненным циклом объектов строительства до сих пор нерешенными и дискуссионными остаются ряд фундаментальных и прикладных вопросов в области количественной оценки косвенного углеродного воздействия объектов капитального строительства в процессах строительного производства в течение их жизненного цикла.

Цель работы. Разработка научно обоснованного организационно-технического решения, обеспечивающего эффективное управление жизненным циклом объектов капитального строительства для достижения углеродной нейтральности строительного производства.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

- исследование состояния проблемы и современных научных подходов к управлению жизненным циклом объектов капитального строительства с позиции снижения их косвенного углеродного воздействия, возникающего в процессах строительного производства;

- предложение и систематизация показателей косвенного углеродного воздействия для управления жизненным циклом объектов капитального строительства;

- разработка методики количественной оценки косвенного углеродного воздействия строительных ресурсов, используемых при производстве строительно-монтажных работ;

- подготовка рекомендаций по оценке углеродного воздействия строительного производства на этапах жизненного цикла объектов капитального строительства, включающих предложения по их внедрению в государственные информационные системы в строительстве. Проведение апробации.

Научная новизна работы. Обосновано и экспериментально подтверждено организационно-техническое решение, позволяющее оценить ресурсоемкость объекта капитального строительства на этапах жизненного цикла, включающих строительное производство, количественно установить углеродное воздействие строительного производства, выявить и ранжировать с позиции углеродного воздействия проектные решения при сравнительной оценке эффективности управления жизненным циклом объекта капитального строительства с целью достижения углеродной нейтральности. Применение предложенного решения обеспечивает снижение углеродного воздействия объекта капитального строительства на этапе строительства до 20%, в течение жизненного цикла до 40%, сохраняя низкоуглеродное строительство экономически стимулированным и обеспечивая достижение отраслью углеродной нейтральности.

Предложен комплексный показатель сниженного косвенного углеродного воздействия объекта капитального строительства, включающий многослойное факторное пространство условий реализации и оценки углеродного воздействия строительных ресурсов, необходимых для производства строительно-монтажных работ, объединенное в производственный, логистический и организационный факторы, сгруппированные по назначению ресурсов и происхождению выбросов парниковых газов.

Разработана технология анализа углеродного воздействия, основанная на алгоритмах количественной оценки и управления углеродным воздействием строительного производства, поддержки принятия низкоуглеродных организационно-технических решений на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства, позволяющая снизить расчетную себестоимость реализации низкоуглеродного строительного проекта на 5-15%.

Теоретическая и практическая значимость работы. Дополнены теоретические представления о научно-методических основах и прикладном инструментарии управления эффективностью жизненного цикла объекта капитального строительства для достижения углеродной нейтральности строительного производства, обеспечивающих натуральную и приведенную стоимостную оценку углеродного воздействия, выявление и ранжирование разноресурсных альтернативных вариантов проектных решений объекта капитального строительства для снижения его косвенного углеродного воздействия.

Предложены следующие алгоритмы: определения натуральной ресурсоемкости по показателям объемно-планировочного и конструктивного решений в условиях дефицита исходных данных об объекте капитального строительства; сравнительной оценки углеродного воздействия альтернативных решений реализации строительно-монтажных работ объекта капитального строительства; организационно-экономической оценки углеродного воздействия объекта капитального строительства; рационального управления жизненным циклом объекта капитального строительства для достижения углеродной нейтральности строительного производства.

Предложена методика комплексной оценки косвенного углеродного воздействия, применяемая для обоснования принятия низкоуглеродных организационно-технических решений на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства, опирающихся на расчетное удорожание сметной стоимости решений.

Методология и методы исследования. Теоретической и методологической основой работы являются результаты фундаментальных и прикладных междисциплинарных исследований отечественных и зарубежных ученых в области управления жизненным циклом объектов капитального строительства, достижения углеродной нейтральности и экологической безопасности строительства, рационального проектирования и сметного нормирования в строительстве.

При проведении экспериментальных исследований и обработке полученных результатов использовались методы системного анализа и математического моделирования. Эмпирическую базу исследований составили международные базы данных об углеродном воздействии строительных ресурсов и процессов, а также данные, полученные в ходе анализа проектно-сметной документации на примере жилых многоквартирных зданий.

Положения, выносимые на защиту:

- обоснование и экспериментальное подтверждение организационно-технического решения, позволяющее оценить ресурсоемкость объекта капитального строительства на этапах жизненного цикла, включающих строительное производство, количественно установить углеродное воздействие строительного производства, выявить и ранжировать с позиции углеродного воздействия проектные решения при сравнительной оценке эффективности управления жизненным циклом объектов капитального строительства с целью достижения углеродной нейтральности;

- комплексный показатель сниженного косвенного углеродного воздействия объекта капитального строительства, включающий многослойное факторное пространство условий реализации и оценки углеродного воздействия строительных ресурсов, необходимых для производства строительно-монтажных работ;

- технология анализа углеродного воздействия и поддержки принятия низкоуглеродных организационно-технических решений на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства;

- алгоритмы: определения натуральной ресурсоемкости по показателям объемно-планировочного и конструктивного решений в условиях дефицита исходных данных об объекте капитального строительства; сравнительной оценки углеродного воздействия альтернативных решений реализации строительно-монтажных работ объекта капитального строительства; организационно-экономической оценки углеродного воздействия объекта капитального

строительства; рационального управления жизненным циклом объекта капитального строительства для достижения углеродной нейтральности строительного производства;

- методика комплексной оценки косвенного углеродного воздействия, применяемая для обоснования принятия низкоуглеродных организационно-технических решений на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства, опирающегося на расчетное удорожание сметной стоимости решений. Результаты апробации.

Степень достоверности полученных результатов обеспечена: корректным применением научных положений, содержащихся в трудах отечественных и зарубежных учёных; выполнением широкого комплекса экспериментальных исследований с использованием различных методов; сходимостью теоретических решений с экспериментальными данными; соответствием полученных результатов общепринятым фактам и работам других авторов.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы были представлены на: VI Германо-Российской неделе молодого ученого «Урбанистика - проблемы и перспективы» (Москва, 2016), VI Международной научной конференции по фундаментальным и прикладным проблемам устойчивого развития (Дубна, 2016), VIII Международном молодежном форуме «Образование, наука, производство» (Белгород, 2016), 3rd International Conference Environment and Sustainable Development of Territories: Ecological Challenges of the 21st Century (Казань, 2017), Международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии и инновации" (Белгород, 2019), IV Международной научно-технической конференции «Энергетические системы (ICES-2019)» (Белгород, 2019), I Международной научно-практической конференции "Управление проектами: идеи, ценности, решения" (Санкт-Петербург, 2019), Круглом столе по направлению междисциплинарных исследований «Биосфера и Город» (Москва, 2020), Германо-Российском научном семинаре «Экологически чистая и комфортная городская среда в условиях

изменения климата» (Москва, 2020), XIV Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы архитектуры и строительства» (Новосибирск, 2021), Китайско-Российском симпозиуме «Экология, охрана окружающей среды, углеродная нейтральность и развитие» (КНР, Сиань, 2022).

Внедрение результатов исследований. Полученные результаты исследования были использованы в качестве методического обеспечения при разработке комплексных градостроительных программ застройки территорий в Министерстве строительства Белгородской области, а также при проектировании технологической концепции нового макрорайона «Экополис» в г. Корсакове Сахалинской области.

С целью внедрения результатов работы разработан нормативный документ «Рекомендации по оценке углеродного воздействия производства строительно-монтажных работ на этапах жизненного цикла объектов капитального строительства».

Теоретические и экспериментальные положения диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров (08.03.01) и магистров (08.04.01) по направлению «Строительство».

Публикации. Основные положения работы изложены в 21 публикации, в том числе: 7 статей в российских журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ; 5 работ в изданиях, индексируемых в базе данных Scopus и Web of Science.

Личный вклад. Автором проведено теоретическое обоснование и разработка организационно-технического решения, обеспечивающего снижение косвенного углеродного воздействия объектов капитального строительства. Выполнен комплекс исследований, последующая обработка и анализ полученных результатов. Принято участие в апробации результатов работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, список литературы и приложения. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, включающего 23 таблицы, 33 рисунка,

список литературы из 153 источника, 4 приложения.

Область исследований соответствует паспорту научной специальности 2.1.14 «Управление жизненным циклом объектов строительства», п. 7. Разработка методов и средств организации и управления жизненным циклом объектов капитального строительства в условиях ограничения доступности ресурсов, а также технических, экономических, экологических, социальных и других видов рисков. Методы и алгоритмы прогнозирования и оценки эффективности, качества и надежности строительных систем, поддержка принятия организационно-технических решений на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства; и паспорту научной специальности 2.10.2 «Экологическая безопасность», п. 15. Научное обоснование принципов и разработка методов достижения углеродной и климатической нейтральности природно-техногенных, техногенных и других потенциально опасных объектов и технологий.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

В условиях устойчивого развития территорий и интенсивного роста объемов строительства вопросы негативного воздействия строительной отрасли на окружающую среду с позиции сокращения выбросов парниковых газов приобретают все большее значение. Строительная деятельность осуществляется в тесном взаимодействии с окружающей средой, что всегда заостряло внимание исследователей на вопросах повышения экологической безопасности с позиции достижения углеродной нейтральности и снижения ресурсоемкости и энергопотребления на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства [1-6].

Важность оценки углеродного воздействия в течение всего жизненного цикла объектов капитального строительства, которое становится основой эффективных инструментов стимулирования зеленых низкоуглеродных технологий, обусловлена перспективами оптимизации на его основе организационно-технических решений в строительстве для достижения углеродной нейтральности.

1.1 Жизненный цикл объекта строительства как среда низкоуглеродного развития урбанизированных территорий

Жизненный цикл (ЖЦ) объекта капитального строительства (ОКС) в условиях градостроительной застройки рассматривается как интегрированная система, состав элементов которой должен обеспечить все сферы жизнедеятельности населения, в том числе экологическую устойчивость, связанную с негативным воздействием на окружающую среду [2]. Влияние строительных процессов в течение ЖЦ ОКС на окружающую среду неоспоримо -по оценкам Международного энергетического агентства (МЭА) здания и сооружения в течение их жизненного цикла потребляют примерно треть общего мирового конечного потребления энергии (в том числе 21,2% - гражданские

здания), что в пересчете на углеродные единицы составляет до 33% глобальных выбросов парниковых газов (ПГ) (рисунок 1.1) [7].

а) Энергопотребление

б) Выбросы парниковых газов

Рисунок 1.1 - Энергопотребление и выбросы парниковых газов в строительстве

Для достижения целевых показателей по сокращению выбросов ПГ согласно Киотскому протоколу к Рамочной конвенции ООН об изменении климата [8] в секторе строительства необходимо обеспечить внедрение в практику проектирования и технико-экономического анализа низкоуглеродных принципов оценки, мониторинга и управления ОКС и предложить систему оценки углеродного воздействия, механизм его снижения как для вновь возводимых, так и реконструируемых зданий [9].

Согласно данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) строительная отрасль вносит значительный вклад в глобальные выбросы ПГ как за счет прямых (эксплуатационных) выбросов на этапе эксплуатации ОКС, так и за счет так называемых воплощенных косвенных выбросов, связанных со строительным производством, а также энергозатраты, потребляемые в процессе приобретения сырья, его переработки, производства строительных материалов и конструкций, их транспортировки на площадку. Оценка и прогнозирование как прямого, так и воплощенного углеродного

воздействия ОКС имеют решающее значение для разработки эффективных стратегий снижения выбросов ПГ и обеспечения устойчивости строительной отрасли (рисунок 1.2) [10].

Рисунок 1.2 - Прогноз углеродного воздействия (УВ) строительной отрасли

с 2020 по 2050 гг.

Авторами [11-15] установлено, что, учитывая современные требования к энергоэффективности, предъявляемые строительными нормами и правилами, и как следствие повышение количества и качества инноваций в этой области (энергосберегающие приборы, технологии возобновляемой энергии, изоляционные материалы и др.), наблюдается сокращение доли прямых выбросов на этапе эксплуатации ЖЦ. Это привело к общему увеличению относительной доли косвенных выбросов, и их значимости в общем объем выбросов в течение ЖЦ ОКС. Сложность количественного учета энергозатрат на предэксплуатационных этапах, а также в процессе строительного производства в течение всего ЖЦ и, как следствие, косвенного углеродного воздействия ОКС усугубляется проблемами со сбором данных, вариациями строительных технологий [16-17]. Отсутствие достоверной информации о косвенном углеродном воздействии материалов или продуктов, которые могли бы быть использованы для целей экологического

предпочтения, еще более усугубляет проблему оценок косвенных выбросов [18], что в конечном итоге влияет на процесс выбора экологически чистых материалов и низкоуглеродных технологий.

Таким образом, косвенные выбросы стали представлять все больший интерес уже на ранних этапах, связанных с эскизным проектированием или подготовкой проектно-сметной документации, и в настоящее время акцент исследований сместился в сторону их включения в анализ энергопотребления зданий в целях сокращения общего объема выбросов в течение ЖЦ ОКС.

Sartori и Hestnes [19] провели анализ гражданских зданий в разных странах и определили, что косвенные выбросы ПГ могут составлять от 2% до 38% от общего объема выбросов ПГ за весь жизненный цикл для типового ОКС и от 9% до 46% для ОКС с низким энергопотреблением, соответственно. Аналогичным образом, Schwartz и др. [20] провели критический анализ выбросов в течение ЖЦ ОКС (гражданских различных типов: жилые, административные и др.) на примере 73 кейсов в 13 странах и пришли к выводу, что косвенные выбросы составляют около 10-20% в зависимости от конструктивной схемы и используемых строительных ресурсов.

Мнения исследователей сходятся в том, что анализ доли овеществленных выбросов в течение ЖЦ ОКС зависит от географического местоположения и климатических условий [21-23]. В регионах, в которых необходимо управлять тепловыми режимами здания, прямое углеродное воздействие является относительно низким по сравнению с общим объемом воздействия на всех этапах ЖЦ. Это может привести к неправильным выводам о том, что прямые выбросы (на этапе эксплуатации) могут быть ошибочно отнесены к косвенным.

Российские ученые [24-27] исследуют вопросы снижения эксплуатационных выбросов ПГ, а именно энергозатрат на отопление, горячее водоснабжение и электроснабжение зданий и сооружений. Сокращение доли прямых выбросов ПГ на этапе эксплуатации и последующее увеличение относительной значимости косвенных выбросов на этапах, связанных со строительным производством,

способствует смещению фокуса исследований в сторону изучения стратегий по сокращению косвенного углеродного воздействия. Согласно статистическим данным международных исследований на производство строительно-монтажных работ и возведение каркаса здания приходится до 8% глобальных выбросов строительного сектора [28]. В то же время, оптимизация структуры строительного комплекса с точки зрения минимальных выбросов углерода в атмосферу позволит эффективно решать задачи по энерго- и ресурсоэффективности, а также повысить экологическую безопасность.

В работах [29,30] было установлено, что негативное воздействие на окружающую среду компенсируется диссипативными способностями среды нейтрализуемого углеродного следа, выраженного в выбросах парниковых газов и приведенного к СО2-эквиваленту, на всех этапах ЖЦ ОКС. Диссипативные способности ограничены сложившейся в экосистеме интенсивностью нейтрализации, измеряемой коэффициентом а на линии углеродного следа (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Условие углеродной нейтральности

Авторами [31-33] установлено, что любой технологический процесс привносит определённый объем углеродного следа, выражаемый коэффициентом в, скорость которого зависит от используемых строительных ресурсов и

технологий, сводящийся к энергопотреблению ОКС. В этой связи можно выразить условие углеродной нейтральности окружающей среды от реализации технологического процесса:

а = в (1.1)

Применительно к объектам капитального строительства, совокупное углеродное воздействие должно быть постоянным при углеродной нейтральности или убывающим при углеродной устойчивости [31] (рисунок 1.4). В этой связи авторами [34,35] был сформулирован базовый принцип управления жизненным циклом ОКС в составе комплексной застройки территории с позиции низкоуглеродного развития: построение системы ЖЦ ОКС с позиции низкоуглеродного развития следует осуществлять, устремляя его, как минимум, к углеродной нейтральности, с перспективой перехода на углеродную устойчивость.

а\ > а2 > а3

(1.2)

Рисунок 1.4 - Интенсивность углеродного воздействия (УВ) по этапам ЖЦ ОКС: I - предстроительные этапы; II - этап строительства; III - этап эксплуатации; IV - этапы после окончания эксплуатации.

Таким образом, реализация принципов низкоуглеродного развития отраслей экономики, в т.ч. строительства, соответствует концепции устойчивого развития,

нацеленной на предотвращение последствий глобального изменения климата, основными целями которой являются обеспечение инклюзивного, безопасного и устойчивого развития городов и населенных пунктов (пункт 11) и принятие срочных мер по борьбе с изменением климата и его последствиями (пункт 13) [36]. Также в концепции устойчивого развития отмечено, что к 2030 году следует уменьшить неблагоприятное воздействие на окружающую среду, в том числе уделяя особое внимание ограничению использования природных ресурсов и качеству воздуха. Рассматривая жизненный цикл ОКС, базовый принцип реализации концепции формируется следующим образом - сотрудничество участников строительства на протяжении всего жизненного цикла ОКС является залогом действенного, а не декларативного повышения экологической безопасности строительства и достижения углеродной нейтральности.

1.2 Нормативно-правовая база управления жизненным циклом объектов строительства для достижения углеродной нейтральности

С правовой точки зрения, основой взаимодействия в целях достижения углеродной нейтральности и объединения усилий по сохранению климата является Рамочная конвенция ООН об изменении климата (1992 год), в рамках которой реализуются Киотский протокол (с 1997 года) и Парижское соглашение (с 2015 года). Согласно Парижскому соглашению 196 стран взяли курс на устойчивое развитие, стремясь ограничить потепление на 1,5-2 градуса по Цельсию выше доиндустриального уровня. Достижение цели, поставленной в соглашении, о непревышении роста глобальной температуры более чем на 20 градусов, возможно при условии, что выбросы ПГ должны достигнуть 1,67 т СО2/чел. к 2050 году [37]. Именно такой уровень, с учетом роста населения на планете, может обеспечить необходимое сдерживание роста концентрации ПГ в атмосфере и сохранение климата.

Поскольку как основные источники выбросов ПГ, так и основные потребители энергии сконцентрированы на городских территориях (на их долю, согласно данным ООН-Хабитат, приходится более 60% всех выбросов и около 78% энергопотребления [37]), можно сделать вывод, что приоритеты, установленные Рамочной конвенцией ООН, являются в высшей степени актуальными для развития городов и городских агломераций. Энергетика (выработка электроэнергии и тепла), транспорт, металлургия, строительство, потребление энергии в зданиях и сооружениях - основные секторы моделирования, охватываемые соглашением [39].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Суворова Мария Олеговна, 2023 год

ш. с.

ы

т. л.

с

у

^

и <

А Цн Рч

и

V

1200

1000

800

600

400

200

у = -1Е-05х2 + 0,2172х + 4,612 Я2 = 0,901

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

2

Уь м2

т тш

ы

т. л.

с

у

<

и <

А Цн Рч

и

V

1200

1000

800

600

400

200

у = -9Е-07х2 + 0,0607х - 54,543 Я2 = 0,891

5000 10000 15000

20000 25000 3

30000 35000 40000

У2, м3

0

0

0

0

0

а

й

<

А <Ц

< V

500

400

300

200

100

.у = 8,9587х0'4523 Я2 = 0,84

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

УЬ м2

3

а

<

А <Ц

< V

3

<

и <

А <Ц

< V

3000

2500

2000

1500

1000

500

у = 3Е-06х2 + 0,2271х + 244,61 Я2 = 0,89

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

2

Уь м2

3000

2500

2000

1500

1000

500

у = 1Е-05х2 + 0,1056х + 557,46 Я2 = 0,82

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

2

Уь м2

машины и механизмы

0

0

0

Полученные парные корреляционные зависимости подтверждают возможность проведения множественного регрессионного анализа, обеспечивающего методический инструментарий диагностики натуральной ресурсоемкости ОКС в условиях дефицита исходных данных об ОКС на этапе обоснования инвестиций и прочих этапов ЖЦ ОКС, на которых достоверный объем потребных строительных ресурсов для СМР определить затруднительно или невозможно. Собственные исследования выборок по отдельным функциональным и конструктивных группам объектов подтвердили высокую корреляционную силу используемых выражений, превышающую по параметру R2 отдельные линии тренда стандартных средств табличных калькуляторов:

<CMa>CD = - 0,01Xi + 0,08^2 - 45,29Хз - 54,54X4, (3.5)

<CPr>AJAA = - 0,008 X 1 + 0,004 X 2 + 5,04 X 3 - 4,54 X 4, (3.6)

<CPr>ACA = - 0,12 X 1 + 0,05 X 2 + 70,89 X 3 - 34,08 X 4, (3.7)

<ARe>AK = 0,05 X 1 - 0,009 X 2 + 40,44 X 3 + 70,04 X 4, (3.8)

<ARe>AQ = 0,25 X 1 + 0,007 X 2 - 7,35 X 3 + 79,48 X 4, (3.9)

<ARe>ACA = 0,27 X 1 - 0,02 X 2 + 109,3 X 3 + 14,21 X 4, (3.10)

где <CMa>CD - смеси бетонные, м3;

<CPr>AJAA - сталь арматурная горячекатаная, тн;

<CPr>ACA - стеновые кладочные материалы, усл.тыс.шт.;

<ARe>AK - средства транспортные, маш-ч.;

<ARe>AQ - машины для приготовления, подачи и укладки бетона и раствора,

маш-ч.;

<ARe>ACA - краны башенные, маш-ч.;

X1 - общая площадь, м2;

X 2 - строительный объем, м3;

X 3 - этажность (градиент конструктивной плотности);

Регрессионная статистика для выборки жилых зданий с полным монолитным железобетонным каркасом: средней этажности представлена в таблице 3.3. Таблица 3.3 - Регрессионная статистика для выборки жилых зданий с полным монолитным железобетонным каркасом: средней этажности (наблюдения - 20)

№ Строительный ресурс Нормированный Я2 F >> Ft

1. <СМа>СБ 0,89 124,09 >> 2,73Е-11

2. <СРг>Л1ЛЛ 0,86 58,95 >> 5,39Е-09

3. <СРг>ЛСЛ 0,90 122,75 >> 2,87Е-11

4. <ЛЯе>ЛК 0,90 137,55 >> 1,25Е-11

5. <ЛЯе>ЛО 0,91 174,47 >> 2,21Е-12

6. <ЛЯе>ЛСЛ 0,88 73,85 >> 1,10Е-09

Полученные регрессионные зависимости обладают практической применимостью с высоким нормированным Я2, обеспечивающим их существенное прикладное значение и возможность использования в дальнейших исследованиях и выводах настоящей работы.

Построение регрессионных моделей многоквартирных жилых зданий многоэтажных. Для решения поставленной задачи исследования был построены регрессионные модели ряда строительных ресурсов на примере выборки многоквартирных жилых зданий с полным монолитным железобетонным каркасом многоэтажных (6-10 этажей) (рисунок 3.6).

а__

Этажность - 8

Строительный объем - 15708,47

м3

м

Площадь здания - 4233,2 м2 Количество квартир - 59 шт. Фундамент - свайный с монолитными

железобетонными ростверками; Стены, перекрытия -монолитный железобетонный каркас, газобетонные блоки, кирпич.

б

Этажность - 8

Строительный объем - 15708,47 м3 Общая площадь - 4233,2 м2 Количество квартир - 70 шт.

Фундамент - свайный с монолитными железобетонными ростверками; Стены - монолитный железобетонный каркас, газобетонные блоки; Перекрытия - монолитные железобетонные плиты.

в

Строительный объем - 16625 м3 Общая площадь - 4232,2 м2 Количество квартир - 72 шт.

Фундамент - свайный с монолитными железобетонными ростверками; Стены - монолитный железобетонный каркас, газобетонные блоки; Перекрытия - монолитные железобетонные плиты.

Рисунок 3.6 - Пример выборки жилых многоквартирных зданий многоэтажных: а - многоквартирный жилой дом по ул. Виктора Лосева, мкр. "Восточный", г. Белгород; б - жилой многоквартирный комплекс с встроенными нежилыми помещениями «Париж», г. Белгород; в - жилой дом (позиция 3А) в микрорайоне №3 жилого района "Улитка", п. Дубовое, Белгородский район

Парная корреляция между показателями УВ (строительные ресурсы) и показателями ОПР, представленная на рисунках 3.7, 3.8, обеспечена высокими показателями качества Я2 >0,7 и ^ << К

Регрессионные модели ряда строительных ресурсов на примере выборки жилых многоэтажных зданий приведены ниже:

<СМа>СБ = -0,53X1 + 0,36Х 2 - 133,58Х 3 - 762,58Х 4, (3.11)

<СРг>Л1ЛЛ = X 1 + 0,01Х 2 - 7,97 X 3 - 8,72Х 4, (3.12)

<СРг>ЛСЛ = 0,07Х 1 - 0,02Х 2 + 38,59Х 3 - 17,61Х 4, (3.13)

<ЛЯе>ЛК = 0,03Х 1 + 0,03Х 2 - 34,03Х 3 + 90,27Х 4, (3.14)

<ЛЯе>ЛО = 0,46Х 1 - 0,04 Х 2 - 66,93Х 3 + 169,47Х 4, (3.15)

<ЛЯе>ЛСЛ = 0,20Х 1 - 0,02Х 2 + 118,43Х 3 + 144,51Х 4, (3.16)

Регрессионная статистика для выборки жилых зданий с полным монолитным железобетонным каркасом многоэтажных представлена в таблице 3.4.

12000

10000

8000

б000

4000

2000

y = 6E-05x2 + 0,0071x -597,22 R2 = 0,80

0

2000 3000 4000 5000 б000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

2

Yl, м2

8000 7000 б000 5000 4000 3000 2000 1000

y = 3E-06x2 + 0,0397x- 577,11 R2 = 0,90

0

10000

15000

20000

25000

Y2, м3

30000

35000

40000

400 350 300 250 200 150 100 50 0

y = 3E-06x2 - 0,0209x + 78,478 R2 = 0,86

2000

3GGG 4GGG 5GGG 6GGG 7GGG 8GGG 9GGG 1GGGG 11GGG 12GGG

Y1, м2

250

200

150

100

50

0

10000

у = 0,0064х- 60,674 К- = 0,82

• •

•

• • • ^^^^^ и • • 9

2500

2000

1500

1000

500

15000

20000

25000

У2, м3

30000

35000

40000

у = -6Е-06х2 + 0,2261х -90,567 Я2 = 0,80

• • ^^ •

•

• ' а

3000

6000

9000

12000

Уь м2

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

0

10000

у = -1Е-07х2 + 0,0437х + 3,0534 Я2 = 0,8184

15000

20000

25000

30000

35000

40000

У2, м

3

0

0

3

ей

<

А <Ц

< V

2000

1500

1000

500

у = 0,0042х1'2147

Я = 0,88

5000

15000

25000

35000

У2, м3

3

ей

О

<

А <Ц

< V

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

у = -3Е-06х2 + 0,2378х -2159,3 Я2 = 0,77

0

10000

15000 20000 25000 30000

3

35000

40000

У2, м3

3000

3

ей

<

и <

А

<и <

V

2500

2000

1500

у = 78,406х0'379 Я2 = 0,75

0

1000

2000 4000 6000 8000 10000 12000

Уь м2

механизмы

Таблица 3.4 - Регрессионная статистика для выборки жилых зданий с полным монолитным железобетонным каркасом: многоэтажные (наблюдения - 20)

№ Строительный ресурс Нормированный Я2 Е >> Е

1. <СМа>СБ 0,88 74,43 >> 1,04Е-09

2. <СРг>Л1ЛЛ 0,90 124,89 >> 2,53Е-11

3. <СРг>ЛСЛ 0,91 171,56 >> 2,50Е-12

4. <ЛЯе>ЛК 0,85 47,51 >> 2,41Е-08

5. <ЛЯе>ЛО 0,90 110,97 >> 5,95Е-11

6. <ЛЯе>ЛСЛ 0,93 716,74 >> 6,32Е-17

Построение регрессионных моделей многоквартирных жилых зданий повышенной этажности. Для решения поставленной задачи исследования были построены регрессионные модели ряда строительных ресурсов на примере выборки жилых зданий с полным монолитным железобетонным каркасом повышенной этажности (11-16 этажей) (рисунок 3.9).

Парная корреляция между показателями УВ (строительные ресурсы) и показателями ОПР, представленная на рисунках 3.10, 3.11, обеспечена высокими показателями качества Я2 >0,7 и Е << Е.

а

Этажность - 11

Строительный объем - 19650 м3 Общая площадь - 5298,0 м2 Количество квартир - 64 шт. Фундамент - монолитная фундаментная плита Стены - монолитный железобетонный каркас, газобетонные пазогребневые блоки;

Перекрытия - монолитные железобетонные плиты.

б

в

Этажность - 12

Строительный объем - 17798 м3 Общая площадь - 3181,25 м2 Количество квартир - 47 шт. Фундамент - монолитная фундаментная плита; Стены - монолитный железобетонный каркас, газобетонные блоки; Перекрытия - монолитные железобетонные плиты.

Этажность - переменная, до 14 этажей Строительный объем - 27950 м3 Общая площадь - 6055 м2 ■ Д Количество квартир - 77 шт. | Фундамент - монолитная железобетонная плита; Каркас - монолитный железобетонный безригельный;

Стены - газобетонные блоки; Перекрытия - монолитные железобетонные плиты.

Рисунок 3.9 - Пример выборки жилых многоквартирных зданий повышенной этажности: а - многоквартирный жилой дом со встроенными помещениями и подземной автостоянкой в составе жилого комплекса «Центр парк» по ул. Попова, г. Белгород; б - жилой дом по ул. Гостенская, в г. Белгороде. Блок-секции в осях III, Ш-1У со встроенными нежилыми помещениями; в - жилой многоквартирный дом переменной этажности по ул. Садовая, г. Белгород

12000

10000

8000

б000

4000

2000

y = 3E-05x2>0728 R2 = 0,84

2000

4000

б000

8000

Y1, м2

10000

12000

14000

12000

10000

8000

б000

4000

2000

0

10000

y = -5E-06x2 + 0,6009x - 8426,8 R2 = 0,81

20000

30000

40000

Y2, м3

50000

б0000

70000

1400 1200 1000 800 б00 400 200

y = 1E-05x2 - 0,0528x + 289,62 R2 = 0,88

0

3000 4000 5000 б000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000

2

Y1, м2

0

н т

< < <

А Цн Рч

и

V

1400 1200 1000 800 600 400 200

_у = -4Е-07х2 + 0,0494х - 542,21 В2 = 0,78

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

У2, м3

т

ш. с.

ы

т. л.

с

у

^

и <

А Цн Рч

и

V

3000

2500

2000

1500

1000

500

3000

у = 6Е-06х2 + 0,0858х + 519,56 Я2 = 0,77

5000

7000

9000 11000

2

13000

Ух, м2

т

ш. с.

ы

т. л.

с

у

<

и <

А Цн Рч

и

V

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

10000

20000 30000 40000 50000

3

у = 0,9455х°>7137 Я = 0,75

60000

70000

У2, м3

0

В

св

<

А <