Именно с такой темой я выступила на BIM форум Зима 2025
Давайте познакомимся. Меня зовут Марина Жукова. Я являюсь исследователем в области устойчивого развития; снижения энергопотребления зданий; проектирования, строительства и эксплуатации инженерных систем.
Закончила Белорусский государственный университет транспорта, факультет "Промышленное и гражданское строительство".
- Мой опыт включает 8 лет в BIM и BEM технологиях
- Являюсь золотым и серебряным призёром в чемпионатах WorldSkills, компетенция "Информационное моделирование зданий"
- Представляла команду Беларуси на соревнованиях WorldSkills UK как эксперт (тренер команды)
Знаете, что такое BEM?
BEM – Building Energy Modeling
Энергетическое моделирование зданий
А по-другому:
Разобравшись, что такое BEM, поговорим о связке BEM и BIM (Информационное моделирование зданий). Я работала с двумя вариантами:
И определила преимущества и недостатки:
Преимущества
Недостатки:
В любом из вариантов есть свои плюсы и минусы, однако каждый из них может подойти для определённой стадии жизненного цикла здания. Например, BEM в связке с BIM лучше всего реализовывать на стадии Проектирования здания, так как присутствует постоянный обмен данными с проектировщиком и своевременно принимаются решения в пользу энергоэффективности. BEM без BIM лучше всего подойдёт на стадии Эксплуатации, так как здание уже построено и не требует внимания проектировщика.
Однако зачем снижать энергопотребление в зданиях?
На этот вопрос можно ответить по-разному. В зависимости от того, кто вы. Например, для Девелопера это возможность повышения привлекательности, а для Государства это снижение выбросов углекислого газа и других парниковых газов. Для каждого из них это, конечно, социальная ответственность.
Однако мы поговорим о том, зачем снижать энергопотребление здания для Человека:
Повышение комфорта
Энергосберегающие технологии часто приводят к улучшению качества жизни. Например, эффективная изоляция и отопление обеспечивают стабильную температуру в доме, уменьшая перепады температуры, которые могут вызывать дискомфорт.
Экономия средств
Снижение энергопотребления напрямую влияет на снижение счетов за коммунальные услуги. Энергоэффективные здания требуют меньше энергии для отопления, охлаждения, освещения и других нужд, что позволяет сэкономить деньги на долгосрочной основе.
Снижение воздействия на климат
Снижение энергопотребления помогает уменьшить выбросы углекислого газа и других парниковых газов, что способствует борьбе с изменением климата. Меньше потребляемой энергии — меньше загрязняющих веществ и менее интенсивный эксплуатационный след здания.
Улучшение здоровья
Более эффективное использование энергии в зданиях способствует улучшению качества воздуха и условиям для жизни. Например, улучшенная вентиляция и более качественная теплоизоляция могут помочь в борьбе с плесенью и влажностью, которые могут негативно сказываться на здоровье.
Ресурсосбережение
Энергоэффективные здания способствуют более рациональному использованию природных ресурсов, таких как нефть, газ и уголь. Это важно, поскольку ресурсы исчерпаемы, и их рациональное использование помогает обеспечить устойчивое будущее.
Социальная ответственность и устойчивость
Снижение энергопотребления в зданиях является частью более широкого движения по созданию устойчивых и экологически чистых городов. Это позволяет улучшать качество жизни в целом, снижая нагрузку на инфраструктуру и экосистемы.
Таким образом, снижение энергопотребления зданий приносит пользу не только владельцам и пользователям, но и всему обществу, играя ключевую роль в обеспечении устойчивого и комфортного будущего
Мы знаем основные три стадии жизненного цикла здания:
Основная цель: снизить энергопотребления на каждом из этапов, при этом не теряя качество нахождения человека в здании, а улучшая его.
Реальные методы и технологии снижения энергопотребления
Выше вы видите реальные методы и технологии снижения энергопотребления зданий на стадиях Проектирования, Строительства и Эксплуатации. Ниже мы отдельно поговорим о некоторых из них, однако хочется отметить, что не для каждого метода нужен BEM.
Например, на стадии Строительство для снижения энергопотребления мы можем реализовать Ценностную инженерию. Строительство должно соответствовать проектным решениям и стратегии энергоэффективности.
Также ценностная инженерия подразумевает минимизацию мусора и стремление к ресурсосбережению. Например, использование многоразовых материалов и оборудования для процесса производства стройки.
BEM также не нужен и для Обучения пользователей правильному использованию зданий. Например, в вашем здании установлены умные устройства и оборудование для отопления и охлаждения, которые сами контролируют комфортную температуру и влажность в помещении. Покажите пользователям здания, как установить комфортную для них температуру, чтобы девайсы подстроились под их предпочтения и работали эффективно.
Энергомоделирование (BEM) на всех стадиях проектирования
На одном из проектов района застройки в Москве, на стадии Концепция была применена технология Пассивного дизайна.
Пассивный дизайн — это концепция в архитектуре и строительстве, направленная на создание энергоэффективных зданий, которые используют природные ресурсы (солнце, ветер, тепло земли и т. д.) для поддержания комфортных условий в помещении без значительных затрат энергии на отопление, охлаждение или освещение. Он основывается на принципах, которые минимизируют потребность в искусственных системах кондиционирования и отопления, максимально используя особенности окружающей среды
Было реализовано энергомоделирование района с помощью программ Autodesk Revit и Energy Plus. Произведено несколько итераций расчёта энергопотребления зданий за год с изменением некоторых параметров здания.
В результате:
- Сократили 0,43% с помощью оптимальной ориентация здания по сторонам света
- Сократили 8,75% за счёт выбора эффективного % остекления на двух сторонах - Южной и Западной и выбора подходящего типа окна с тройным остеклением
- Сократили 0,86% за счёт выбора лучшей стороны для размещения затеняющих элементов (балконов, террас и озеленение фасада)
- Сократили 1,26% за счёт выбора материалов для стен и кровли с большим сопротивлением теплопередаче
Далее на стадиях П и РД (проектная и рабочая документация) будет выполнено энергомоделирование детализированного проекта каждой башни с применение активных мероприятий по снижению энергопотребления здания и моделирования внутреннего микроклимата. Также будет рассмотрена возможность размещения солнечных батарей на крышах зданий.
CFD (Computational Fluid Dynamics) моделирование
CFD моделирование - выполняется для анализа и прогнозирования поведения жидкостей и газов в различных системах с использованием численных методов. Это позволяет исследовать сложные процессы, которые трудно или невозможно наблюдать напрямую.
На том же проекте района застройки в Москве, на стадии Концепция с помощью CFD было реализовано моделирование ветра в программе Autodesk CFD.
В результате:
- С помощью моделирования ветра определили некомфортную среду для жителей (места повышенной турбулентности, зоны проникновения ветра внутрь района)
- Разработали стратегию озеленения района и расстановку щитов для защиты от проникновения ветра
- Выбрали места для расположения детских площадок и зон отдыха
- Определили зоны с высокой концентрацией загрязняющих веществ, поступающих от машин с близлежащей дороги
- Разработали мероприятия по защите от проникновения загрязняющих веществ внутрь района
- Определили наилучшее размещение элементов естественной вентиляции - сократили 14,5% за счёт оптимальной расстановки вентиляционных шахт, воздухозаборников и вытяжки
Специалист по энергомоделированию выполняет расчёты совместно с экономистом, который в свою очередь рассчитывает стоимость реализации и окупаемость энергоэффективного решения. После составления таблицы (как на картинке выше) заказчик/владелец здания выбирает решения, которые включаются в стратегию энергоэффективности проекта.
Строительство. Выбор оборудования и материалов
Технологии:
- Использование переработанных материалов (таких как древесина, металл, искусственный камень и заполнители из строительных отходов)
- Использование экологически чистых материалов
- Использование герметика и краска с нулевым содержанием VOC
- Использование материалов с низким содержанием углерода (таких как бетон, кирпич, древесина)
- Использование материалов, которые помогают удалять загрязняющие вещества из воздуха (например экологическая брусчатка или углеродоулавливающий бетон)
- Использование материалов, которые обладают высокой светоотражающей способностью для отражения солнечной энергии и высокой теплоотдачей для повторного излучения поглощенного тепла (охлаждающая краска помогает снизить температуру поверхности на 5°C)
BEM мы можем применять и на стадии Строительства для расчёта выбросов углерода от строительных материалов. На одном из проектов нам удалось достичь следующих Результатов:
- Разработали оценку выбросов углерода определенных видов строительных элементов, что позволило сократить 14% от общего количества выбросов
- За счёт снижения энергопотребления здания оптимизировали стоимость оборудования и его монтажа
Пример из мировой практики:
Австралийская компания WAM увидела 60-процентное улучшение в восьмиэтажной офисной башне по сравнению с типичным строительством. Экономия выбросов составила 5000 тонн, что эквивалентно удалению 1087 автомобилей с дорог на год
Строительство. Введение в эксплуатацию
Результаты:
- За счет снижения энергопотребления здания снизили затраты на подключение к городским сетям
- За счет интеграции энергомодели в интеллектуальную платформу управления зданиями реализовали успешную балансировку систем и ввод в эксплуатацию
Чем меньше здание затрачивает энергии, тем меньше ему требуется мощность подключения к городским сетям. А следовательно снижается и стоимость оплаты за подключение к городским сетям, стоимость прокладки сетей к участку застройки.
Интеллектуальные платформы развиваются и позволяют мониторить данные с оборудования, что упрощает проверку работы систем.
Эксплуатация
Технологии:
- Интеллектуальные системы управления зданиями
- Регулярное обслуживание, настройка и модернизация систем
- Автоматизация освещения, отопления и кондиционирования в зависимости от занятости помещений
- Использование датчиков (движения, температуры и влажности)
На проекте стадии Эксплуатации удалось достичь следующих
Результатов:
- С помощью энергомоделирования рассчитали экономию потребления электричества осветительными приборами и окупаемость при замене на светодиодные
- Сократили потребление электричества за счёт оптимизации работы оборудования охлаждения
В моей личной практике присутствует опыт работы с Синдромом больного здания. Когда я встретила эту "болезнь" впервые, я стала сравнивать здание с человеком. Действительно, как и человеку, зданию нужен "доктор", который вовремя придёт и наладит внутренние системы, чтобы они работали оптимально и поставляли комфортную среду для нахождения человека в здании.
На данный момент для многих зданий доктор - это эксплуатирующая компания, которая, к сожалению, часто не справляется. Поэтому требуется внедрять технологии, которые я описала выше, для лучшего контроля и оптимизации работы внутренних систем здания.
Синдром больного здания - это состояние, при котором люди в здании страдают от симптомов болезни или заражаются хроническими заболеваниями от здания, в котором они работают или проживают
Профит от энергомоделирования
- Снижение энергопотребления здания на Х %
Х - каждое здание индивидуально и требует особенного подхода и решений по энергоэффективности - Снижение выбросов CO2
способствует улучшению экологических показателей и помогает соответствовать требованиям по устойчивому развитию. - Снижение затрат на покупку, монтаж и эксплуатацию инженерного оборудования
за счёт выбора оптимальных систем и их правильного расчёта. - Снижение эксплуатационных расходов
включая затраты на коммунальные услуги, благодаря эффективным инженерным решениям и управлению энергопотреблением. - Снижение затрат на подключение зданий к городской сети
за счет оптимизации энергопотребления и использования возобновляемых источников энергии. - Использование модели энергопотребления в эксплуатации
позволяет корректировать работу инженерных систем в реальном времени, повышая эффективность управления зданием. - Повешение качества воздуха и микроклимата в помещениях
что способствует созданию комфортной и здоровой среды для пользователей
Технические и финансовые препятствия
Заключение
- Энергоэффективность зданий — это не только экологическая, но и экономическая необходимость.
- Снижение энергопотребления требует комплексного подхода на всех этапах — от проектирования до эксплуатации.
- Важность дальнейших исследований и внедрения инноваций в строительную отрасль.
Ниже вы видите программы по энергомоделированию, с которыми я сталкивалась на практике, однако стоит отметить, что дело не в программах, а в подходе ко всему жизненному циклу здания. Это новый взгляд для России на возможное будущее.
Хочу поблагодарить семью и друзей, которые вдохновили меня на выступление, организаторов BIM форума за возможность, организацию АО "Москапстрой" за поддержку.