Экологически рациональное проектирование частного жилого дома

Мария Чурина

Экологически рациональное проектирование частного жилого дома

В работе рассмотрено применение технологии BIM при строительстве зданий, в частности жилых домов. Использование данной технологии за рубежом, а также в России. На основе природно-климатических условий Воронежской области обоснованно возможное применение ветровой энергии в качестве альтернативного источника энергии.

Охрана окружающей среды. Экология человека

Дипломы

Вуз: Воронежский государственный университет (ВГУ)

ID: 5f4bc93ecd3d3e00017de540

UUID: 8aecf490-cd05-0138-2591-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 7

10.14

Мария Чурина

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 1,4 МБ

Поделиться работой

2 Содержание Введение………………………………………………………………………... 3 1 Методические основы информационного моделирования зданий………. 5 1.1 Понятие Building Information Modeling……………………………...... 5 1.2 Практический аспект информационного моделирования зданий…... 8 1.3 «Зелёные» BIM в России……………………………………………..... 12 2 Характеристика природных условий территории………………………… 16 2.1 Географическое положение Рамонского района……………………... 16 2.2 Климатические условия Воронежской области и Рамонского района………………………………………………………………..………. 18 3 Энергоэффективное проектирование в Autodesk Green Building Studio…………………………………………………………………………… 24 3.1 Функциональные возможности программы Autodesk Revit ………… 24 3.2 Описание веб-сервиса Green Building Studio…………………..……... 26 3.3 Анализ энергоэффективности проекта…………………..……………. 29 3.4 Анализ возможности использования альтернативных источников энергии………………………………………………..……….. 35 Заключение…………………………………………………………….………. 39 Список литературы………………………………………………….………… 41

3 Введение В конце XX – начале XXI веков из Америки к нам пришёл новый термин – экологически рациональное проектирование, имеющий достаточно много разнообразных трактовок. Лидер в области программного обеспечения для 3Dпроектирования, разработки и развлечений Autodesk определяет данный термин как проектирование, в процессе которого берутся в расчет природные параметры места расположения объекта. Если планируется построить какой-то объект, то учитываются климатические особенности, расположение и ориентация здания относительно сторон света, фактор инсоляции и прочие параметры, дающие возможность максимального предоставляемых использования природой, при возобновляемых минимальном ресурсов, задействовании не возобновляемых источников энергии (природный газ, нефть и прочее). Люди в настоящее время стараются наиболее эффективно использовать особенности окружающей рациональных» проектировании зданий. фасадов среды В с при частности, строительстве это естественной может «экологически проявляться, вентиляцией, при максимальной освещенности здания солнечным светом в течение всего светового дня. Вся совокупность подобных компонентов и формирует понятие «экологически рациональное» проектирование. В последние годы растет популярность «экологически рационального» проектирования и строительства зданий, основанного на увеличении его энергоэффективности при снижении потребления ресурсов. Это подтверждается и на государственном уровне: по поручению Президента РФ от 19 июля 2018 г. № Пр-1235 «О переходе к системе управления жизненным циклом объектов капитального строительства путем внедрения BIM-технологий» [20] разработали проект федерального закона, который предусматривает внесение поправок в Градостроительный кодекс РФ. Все эти факты определяют актуальность выбранной темы [28].

4 В качестве объекта исследований выбрано проектируемое одноэтажное здание частного жилого дома, площадью 70 м2, находящегося в с. Ямное Рамонского района Воронежской области, координаты: 51.781897° с.ш., 39.132473° в.д. Цель работы – спроектировать здание частного жилого дома, в наибольшей степени отвечающее требованиям «экологически рационального» проектирования. В связи с поставленной целью в данной работе были выделены следующие задачи: 1. Ознакомиться с понятием информационного моделирования зданий и его применением в России и за рубежом; 2. Изучить природные условия юга Рамонского района, как одного из районов перспективной застройки города Воронежа; 3. Спроектировать BIM-модель частного жилого дома в программе Autodesk Revit; 4. Произвести расчет энергопотребления будущего здания в веб- сервисе Green Building Studio, проанализировать различные варианты проекта и выбрать наиболее энергоэффективный.

5 1 Методические основы информационного моделирования зданий 1.1 Понятие Building Information Modeling Ещё недавно термин BIM редко упоминался в кругу специалистов, но сама идея моделирования с полной информацией об объекте начала образовываться намного раньше. На основе CAD-технологий в последние годы XX века стал формироваться такой подход в проектировании. В 1975 году в издании Американского Института Архитекторов (AIA) Чак Истман, профессор Технологического института Джорджинии, представил понятие «Building Description System» (Система описания здания), что было рабочим понятием термина Информационная модель здания. Тем не менее, сама концепция Building Information Modeling существует с 70-х годов XX века [7, 1314, 17,23, 27, 29]. В этот же период данная концепция получила распространение как в Европе, так и Америке. Однако, в США большую популярность приобрело понятие «Building Product Model» [3], а в Европе (в частности, в Финляндии) – «Product Information Model» [2]. Важным является акцент изыскателя и на процесс, но «Product» акцентирует на объекте проектирования .Предположительно, объединение этих двух терминов стало необходимым импульсом к финальному формированию понятия «Building Information Model» (BIM). Кроме того, в середине 1980-х годов в Европе специалисты по информационному моделированию использовали термины, употребляемые в Германии и Нидерландах, в переводе соответствовавшие английскому «Building Information Model». Такое родство в понятиях приводит к выделению единого направления и, в конечном итоге, и к первому упоминанию термина «Building Information Model»в научной литературе (1992 год) [6].

6 В 1986 году, английский ученый Роберт Эйш употребляет в одной из своих статей термин «Building Modeling» (имея в виду информационное моделирование зданий, т.е. точное совпадение с современным прочтением данного термина). В той же статье он впервые излагает особенности данного подхода при проектировании: предварительное обозначение временных интервалов процесса строительства, моделирование в трехмерном виде, интеллектуальное наполнение объектов семантической информацией, формирование чертежей в автоматическом режиме. Впоследствии, Эйш переходит в Autodesk. Роберт Эйш применил изложенный подход в моделирования зданий в разработанной им программе RUCAPS. Им был создана информационная модель реконструкции третьего терминала крупнейшего аэропорта Лондона – Хитроу. Таким образом, созданная 25 лет назад модель, представляет собой первый в мировой практике случай по применению BIM-технологий при проектировании и строительстве. С начала XXI века концепцию «Building Information Model» стала употребляться и ведущими разработчиками программного обеспечения (ПО), что приводит к повсеместному распространению данного понятия. В частности, огромный вклад во вхождение в общепринятый лексикон аббревиатуры BIM вносит один из крупнейших мировых производителей софта – компания Autodesk. В то же время, разработчики ПО, занимающиеся информационным моделированием зданий, зачастую используют свою терминологию. Например, термин виртуальное здание (Virtual Building, VB) или «электронное строительство» («e-construction»). По своей смысловой нагрузке эти понятия очень близки с термином BIM, но в настоящее время повсеместно распространенным и общепризнанным является именно BIM. На сегодняшний день существует несколько определений понятия BIM, которые отличающихся лишь нюансами

7 BIM (Building Information Model) – информационная модель здания – это хорошо скоординированная, взаимосвязанная, согласованная, поддающаяся расчетам и анализу, имеющая географическую привязку, пригодная к компьютерному использованию, допускающая необходимые обновления, числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте, которая может использоваться для: – принятия конкретных проектных решений; – создания высококачественной проектной документации; – составления смет и строительных планов; – управления возведением здания; – управления и эксплуатации самого здания и средств технического оснащения в течение всего жизненного цикла; – сноса и утилизации здания; – иных связанных со зданием целей [5, 8-9, 12, 16, 24]. Информация, которая относится к BIM, поступает в модель и получаемая из неё, схематически изображена на рисунке 1. Другими словами, BIM – это всё имеющееся числовое описание и необходимым образом организованная информация об объекте, которая может быть использована как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации, а также сноса (рис.1). Достаточна близка по смыслу концепция PLM (Product Lifecycle Management) – управление жизненным циклом изделия, которую сформулировала в 1998 году компания Dassault Systemes. Такой концепцией активно пользуются практически во всей индустрии машиностроительного САПР в Соединенных Штатах Америки Положение PLM полагает, что создается единая информационная база, которая описывает три основные компонента создания чего-то нового по схеме «Продукт-Процессы-Ресурсы», а также связи между этими компонентами.

8 Рис. 1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение Присутствие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно координировать, и оптимизировать всю указанную цепочку. Резюмируя все описанное выше, можно предположить, что BIM и PLM – два родственных, но самостоятельных понятия, но BIM – это отражение и уточнение концепции PLM в конкретной области – проектировании и строительстве зданий. Получил распространение и термин BLM (по аналогии с PLM) – Building Lifecycle Management (управление жизненным циклом здания). Однако, несмотря на родство и схожесть понятий BIM и PLM – эти два термина все же являются самостоятельными. 1.2 Практический аспект информационного моделирования зданий Использование информационной модели здания существенно облегчает дальнейшую работу с объектом строительства. BIM предоставляет возможность объединить в единый проект системы будущего сооружения и его составные части, даже если они создавались разными специалистами и организациями.

9 Кроме того, появляется возможность в виртуальном режиме произвести все необходимые расчеты, стыковки и согласования, в зависимости предназначения тех или иных компонентов модели. При таком подходе к проектированию, становится возможным заранее проверить жизнеспособность будущего сооружения, его функциональную пригодность, эксплуатационные качества, а также предотвратить внутренних расхождений. На рисунке 2 представлен проект здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) (архитектор – Фрэнк Гери). Проект здания начали создавать по технологии BIM в 2006 году. На рисунке отдельно представлены составные части единой модели: внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений [6]. Рис. 2. Проект здания музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) (архитектор – Фрэнк Гери) Итогом информационного моделирования здания обычно являются цифровые модели всего объекта, а также процесса строительства. Обычно проектирование информационной модели включает в себя два этапа.На первом этапе подготавливаются «семейства» - отдельные блоки, являющиеся базовыми элементами проектирования: это могут быть, как строительные изделия (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементы оснащения (лифты, осветительные и отопительные приборы и т.п.) и многое другое, что имеет прямое отношение к зданию, но изготавливается за пределами стройплощадки и при возведении объекта не может делиться на составные части.На втором этапе разрабатывается модель самого объекта – того, что будет

10 создано на строительной площадке: фундамент, стены, крыша, фасады и т.д. Одновременно с этим планируется встраивание в модель семейств, разработанных на первом этапе. Таким образом, суть информационного моделирования сводится к тому, чтобы понять, каким образом построить дом, как его оснастить и как эксплуатировать в дальнейшем, и сделать всё это наиболее рационально. Работа проектировщиков, строителей и людей, которые в дальнейшем будут обслуживать здание, существенно упрощается благодаря использованию BIM. Выделение двух этапов при проектировании модели достаточно условно. На втором этапе можно заменить отдельные семейства, разработанные на первом этапе, и создать совершенно другие (например, при проектировании размещения комнат здания можно заменить все ранее созданные двери и создать новые, если требования проекта изменились). Спроектированная информационная модель объекта становится основной и дальше активно используется для создания рабочей документации, разработки и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, а также решения вопросов, возникающих при последующей эксплуатации (рис. 3). Рис. 3. Процесс строительства здания высшей музыкальной школы New World Symphony в США и его будущий внешний вид

11 Информационная модель существует с момента начала проектирования и на протяжении всего времени эксплуатации здания. Она постоянно дополняется изменяющейся информацией, дополняется и отражает актуальное состояние сооружения. Технология BIM позволяет значительно сократить затраты, увеличить скорость и качество строительства. Специальная информационная модель была создана для успешного взаимодействия субподрядчиков при проектировании и непосредственном возведении каркаса здания (металл и железобетон), разработке и монтаже сантехнических и электрических систем при создании сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в Денвере (США) (рис. 4). Данное здание удалось сдать на 14 месяцев раньше, чем планировалось изначально и, при этом, сократить затраты примерно на $400 тысяч (от общей сметы порядка $70 миллионов), только за счет применения BIM. Возможность достичь практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика – это наиболее важное достижение технологии BIM. Традиционно, проверить правильность расчетов, используемых в проекте, можно лишь на специально построенном макете здания в натуральную величину. Рис. 4. Музей искусств в Денвере (США), построенный при использовании технологии BIM . Либо необходимо просто построить объект (в таком случае, внести какиелибо коррективы просто уже невозможно).

12 При этом информационная модель здания – это всё же виртуальная модель, созданная при помощи современных программных комплексов, т.е. BIM – виртуальная копия сооружения. Процесс создания информационной модели достаточно продолжительный по времени и весьма динамичный, так как непрерывно дополняется и уточняется вновь появляющейся информацией. Сама же BIM-модель – это основа будущего здания. Но не стоит забывать, что физически BIM существует только в компьютерной памяти, и извлечь ее можно только с помощью тех программных средств, в которых она и была создана. 1.3 «Зелёные» BIM в России Технология Green Building Information Modeling давно применимая и широко известная за рубежом, в России же данная технология появилась совсем недавно. GREEN BIM или «Зелёный BIM» является объединением экологичного («зеленого») строительства и информационного моделирования зданий (BIM). В последние годы за рубежом стали всё чаще просчитывать варианты снижения стоимости строительства и эксплуатации заранее, а также стал повышаться уровень комфорта нахождения на строительных объектах, а ведь долгое время понятия BIM и «зелёное» строительство развивались независимо и параллельно. Со временем эти два понятия необратимо интегрировались в одно – GREEN BIM. GREEN BIM – популярный западный тренд и совместно с этим мощный маркетинговый инструмент. Сертификат зеленого строительства (LEED, BREEAM) заказчик может получить только, применяя GREEN BIM, а наличие такого сертификата делает заказчика более конкурентоспособным по сравнению со сторонниками традиционного подхода к строительству.

13 Все большее число серьезных заказчиков в России отдают свое предпочтение работе по технологии GREEN BIM. Главным образом это касается крупных строительных объектов государственного назначения. Анализ климатических условий, моделирование инженерных систем, оценка жизненного цикла и термического комфорта здания – это все включает в себя стратегия GREEN BIM. 4 марта 2014 года на заседании президиума Совета Федерации и Президента Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России, Минстрою России, Росстандарту совместно с Экспертным советом Правительства Российской Федерации и институтами развития было предписано «разработать и утвердить план поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства , включающий предоставление возможности проведения экспертизы проектной документации , подготовленной с использованием таких технологий», после чего информационное моделирование BIM упрочило свои позиции [21]. Следующий этап на пути внедрения BIM на государственном уровне – выпуск 14 июля 2014 года комитетом города Москвы по ценовой политике в строительстве и государственной экспертизе проектов новых требований к электронным документам для проведения государственной экспертизы проектно-сметной документации [22]. Среди новых требований числится возможность подать на экспертизу 3D-информационную модель объекта(BIM) в форматах *IFC (2x3), 3D *pDF, 3D *DWFX или NWD (Navisworks) в качестве дополнительной справочной информации [18]. В настоящий момент важнейшим шагом в развитии архитектуры в России является экологичное проектирование зданий. Каждое экологичное решение уникально, оно не имеет типового решения. Для экологичного проектирования здания необходимо учитывать такие факторы, как: 1. Расположение здания. Очень важно учесть природные и климатические условия места, в котором планируется расположение здания. Это необходимо

14 для проектирования энергоэффективного здания и оценки влияния этих факторов на него. 2. Использование возобновляемых источников энергии. Если у здания отсутствуют возобновляемые источники энергии, то это не дает повода называть его неэнергоэффективным, так как это зависит от требований, условий проектирования. Однако наличие возобновляемых источников энергии приветствуется. 3. Сохранение температуры. Максимальное сохранение температуры, комфортной для человека, – это одно из основных требований при проектировании здания. 4. Форма здания. Она чаще всего зависит от местоположения здания, от метеорологических условий данной местности. К примеру, обтекаемую форму здания лучше всего выбрать для территорий, подвергающихся сильным ветрам, а эстетическая форма здания больше подходит для территорий, где ветра незначительны. 5. Материалы. С целью снижения затрат на транспортировку материалов к месту будущего строительства здания, они должны производиться как можно ближе к нему, при этом, материалы должны быть экологичными. 6. Инженерные системы. Они должны быть максимально надежными, рационально использующими ресурсами, а значит, современными, так как именно на инженерные системы возлагается ответственность при эксплуатации здания и зависит комфорт от использования здания в целом. 7. Использование зданий. Важно знать, для каких целей будет использоваться здание. К примеру, оно будет использоваться для размещения офисных помещений, тогда нагрузка на здание будет определяться определенным расписанием. Если же здание строится под жилые помещения, то максимальная нагрузка будет утром и вечером, а днем она будет значительно ослабевать. Некоторые из перечисленных выше факторов может выполнить только специалист-архитектор. Форма здания, зонирование помещений – всё

15 определяется человеком. Но всё же некоторые факторы можно перепоручить системе, то есть назначать автоматически. Необходимо проводить различную аналитику и симуляцию с проектом здания. В этом случае очень важно использовать информационное моделирование зданий, в котором можно проанализировать энергоэффективность здания, рассчитать энергопотребление и жизненный цикл здания на всех этапах его проектирования. Информационное моделирование зданий позволяет: – создавать единую модель здания, которая будет наполнена всей необходимой информацией; – получать единую модель для всех разделов проекта; – отслеживать единую модель в процессе проектирования, строительства и эксплуатации здания. На основе информационной модели здания необходимо проводить огромное количество симуляций поведения здания в различных условиях, что позволяет оценить модель здания по энергоэффективности. При правильном применении стратегии GREEN BIM возможно получить несколько возможных вариантов расположения здания и выбрать самый оптимальный по показателю энергоэффективности. Данная технология является новой для России, хотя за рубежом её используют более 50 лет, и она носит название Building Energy Modeling (BEM), при этом являясь частью GREEN BIM.

16 2 Характеристика природных условий территории 2.1 Географическое положение В XXI веке все большую актуальность приобретает процесс урбанизации. Очень большая доля населения из сельской местности пытается перебраться в города. Однако, наряду с этим, наблюдается и противоположное движение: все больше людей, проживающих в городе, стараются обзавестись собственным частным домом, находящимся в более спокойном, более «экологически чистом» пригороде, вдали от шумного центра и оживленного городского движения. Как следствие, на рынке жилой недвижимости возрастает интерес к частным домам (а, следовательно, и к материалам, из которых они изготовлены и применяемым при строительстве технологиям). Зачастую такие дома проектируются индивидуально, под нужды и потребности будущего владельца. В городе Воронеже подобная тенденция так же имеет место, что делает процесс ее изучения очень актуальным. В качестве одного из перспективных пригородных районов города Воронежа можно рассмотреть непосредственно прилегающий с севера в городской черте Рамонский район Воронежской области. Воронежская область расположена на юго-западе Европейской части России, входит в состав Центрального федерального округа Российской Федерации. На севере области расплагается Рамонский район. Район образован 3 ноября 1965 года Указом Президиума Верховного Совета РСФСР. Площадь Рамонского района составляет 1300 км2 и находится по размерам и площади на 23 месте среди муниципальных районов Воронежской области. Протяженность Рамонского района по направлению север-юг составляет 44 километра, с запада на восток район протянулся на протяжении 65 километров. В состав района входит 15 сельских поселений. Общая численность населения составляет 34 063 человека (на 1 января 2018 года) [26]. Административный центр области – пгт Рамонь.

17 Территория Рамонского района соседствует с Липецкой областью (на севере), с административным центром Воронежской облсти- городом Воронеж (на юге). С Семилукским районом граница проходит с западной стороны, а с востока Рамоонский район граничит с Новоусманским муниципальным районом (рис. 5). Рис. 5. Географическое положение Рамонского района Воронежской области Положение Рамонского района в юго-западной части Российской Федерации создает благоприятные условия для ее экономического развития. Это – наличие разнообразных транспортных магистралей, пересекающих район и область и связывающих их со многими районами России, а именно прохождение с севера на юг автомобильной магистрали федерального значения М4 (Москва – Новороссийск), наличие железнодорожной станции «Рамонь», а также подъездных путей к международному аэропорту Воронеж имени Петра I. Через Рамонский район проходят газопроводы, линии электропередач, воздушные пути. Хорошо развитая транспортная сеть способствует своевременному получению необходимого сырья, топлива, оборудования и вывозу за пределы

18 области сельскохозяйственной продукции, машин, промышленного оборудования, строительных материалов [15]. 2.2 Климатические условия Климат является одной из физико-географической характеристикой окружающей человека среды и оказывает важное влияние на хозяйственную деятельность людей, а именно, специализацию сельского хозяйства, размещение промышленных предприятий и транспорта [25]. Для каждого места на Земле есть характерные атмосферные условия, обусловленные географическим положением, которые могут изменяться от одного многолетнего периода к другому, к тому же такие изменения в историческом времени имеют колебательный характер. Уточняя данное определение, можно добавить, что климат – это режим статистических колебаний состояния атмосферы с короткими периодами (до года), испытывающий колебания с длинными периодами (десятилетия, столетия, тысячелетия). Помимо общего понятия климата, выделяют еще макроклимат, мезоклимат (местный климат) и микроклимат [11]. В Рамонском районе в среднем за год насчитывается приблизительно 230 дней, в которые отрицательные температуры не фиксируются. Все четыре сезона года четко прослеживаются, что показывает на расположение Рамонского района в зоне умеренно-континентального климата. Зима длится приблизительно 5 месяцев – с середины ноября до конца марта. В начале декабря начинает появляться устойчивый снежный покров. Максимальные отметки снежного покрова составляют около 15 сантиметров для равнин и до 70 сантиметров в лесной зоне. [10]. В первом месяце зимы – декабре – возможно повышение на 3-5 дней показателей температуры атмосферного воздуха до +8°С, при этом такая кратковременная оттепель сопровождается туманом. Следующий месяц – январь – считается самым холодным, однако его среднемесячная температура для Рамонского района составляет – 8 градусов Цельсия. Заключительный месяц

19 зимы – февраль – очень часто сопровождается метелями со скоростью ветра до 10 м/с, при том, что 3,8 м/с – средняя скорость ветра для февраля. При арктических вторжениях, которое за всю зиму происходят не так часто, могут фиксироваться морозы до -30°С. Но сильные морозы всегда чередуются с оттепелями, для которых характерны дождь со снегом, морось и дождь. В среднем же, для Рамонского района зимой характерна неустойчивая и пасмурная погода (таблица 1). Таблица 1. Преобладающая скорость ветра в течение года, м/с янв фев мар апр май июн июл авг сен окт ноя дек год 3.8 3.8 3.7 3.3 3.1 2.8 2.6 2.6 2.8 3.2 3.2 3.5 3.7 После пасмурной зимы в регион прихоит весна, для которой преимущественно ясная погода является характерной. Из-за этого снежный покров сходит достаточно быстро. Примерно к середине апреля среднесуточная температура уже составляет +10°С, заморозке на почве заканчиваются к концу мая. В среднем весна продолжается с конца марта – начала апреля, что составляет приблизительно два месяца. Последний весенний месяц – май – сопровождается по-настоящему летней температурой +25...+30°С, при этом выпадают осадки в виде ливней, которые сопровождаются грозами. Это всё обуславливается вторжением воздушных масс из тропиков. Но самым жарким месяцем считается июль, когда среднемесячная температура составляет +22 градуса Цельсия. Климатическое лето длится примерно 3,5 месяца (с последних чисел мая и до сентября). В целом лето в Рамонском районе считается умеренно-жарким. Самым жарким, со среднемесячной температурой в +22 градуса Цельсия, считается месяц июль. Также возможны в течение всего летнего периода кратковременные повышения температуры до +30°С, которые могут смениться резким похолоданием до +10°С. Если оценивать облачность, то кучево-дождевая (Cb), а также слоисто-дождевая (Ns) облачность преобладает в дневное время. Такая форма облачности достаточно часто сопровождается выпадением осадков,

20 ведь в летний период выпадает до 1/3 годовой суммы осадков. Вторая половина лета обычно малооблачная и жаркая, приблизительно 40 дней за все лето длится засуха. Причина – приносящие очень сухой воздух достаточно сильные юговосточные ветры. В начале сентября начинается следующий сезон – осень. Осень в сентябре довольно теплая и сухая, температура днём может достигать +25°С, при этом ночи достаточно холодные. Заморозки могут начаться в конце сентября. Октябрь часто начинается с так называемого «бабьего лета», когда около семи дней происходят возвраты тепла, сопровождаемые безветренной и теплой погодой. К концу октября устанавливается пасмурная погода, сопровождаемая дождями. Снег начинает выпадать во второй половине ноября. Атмосферные осадки в различном их проявлении достаточно неравномерно распределяются по территории Воронежской области. Годовая сумма осадков уменьшается с северо-запада на юго-восток и восток. В Рамонском районе выпадает приблизительно 600-650 миллиметров, в то время как на юге области менее 450 миллиметров. Такое уменьшение осадков объясняется усилением континентальности климата в юго-восточном направлении. В нашем крае наблюдается континентальный тип годового хода осадков, так как в летний период времени выпадает наибольшее количество осадков. 300350 мм осадков выпадает с апреля по октябрь (теплый период года) на большей части Воронежской области. На холодный же период года приходится приблизительно одна треть от всего количества осадков. По многолетним наблюдениям зафиксировано, что больше всего осадков выпадает в июле. К примеру, средняя сумма осадков за июль в областном центре городе Воронеж составляет 72 мм. В феврале фиксируется минимальное количество осадков, которое не превышает 20-25 мм на большей части области (рис. 6).

21 Рис. 6. Климатический график распределения осадков в зависимости от температуры воздуха и времени года В области ощущается недостаток влаги, несмотря на то, что в теплый период года выпадает достаточное количество осадков. Это объясняется значительным испарением, которое находится в прямой зависимости от термических условий. Суммарная величина испарения превосходит 400 мм для большей части области. Коэффициент увлажнения в лесостепной части Воронежской области положительный и близок по значению к 1,0, в то время как в степной зоне (в южных районах области) он отрицательный и составляет примерно 0,7 [15]. Ясные дни – это дни, в которые за период восьми сроков отметки облачности не превышают 14 баллов и количество облаков составляет не более пяти баллов в каждом сроке. Если общий балл облачности равен не менее 66 баллов – это подходит под описание облачного дня. Ясные дни наступают в основном весной, в апреле–мае, и их число держится примерно на одном уровне вплоть до сентября. Они наиболее редко наблюдаются в октябре-ноябре. Пасмурные дни гораздо чаще фиксируются с октября по февраль (таблица 2).

22 Окт Ноя Дек 3 3 2 3 4 4 3 2 2 33 Облачных 8 10 1 17 21 21 22 22 17 15 9 9 186 Пасмурных 21 16 13 10 7 7 6 5 9 13 19 20 146 Янв Авг 3 Июл 2 Май 2 Апр Ясных Мар Год Месяц Фев Сен Июн Таблица 2. Число ясных, пасмурных и облачных дней Общая облачность Нижняя облачность Ясных 5 7 11 12 12 10 11 15 13 9 5 5 115 Облачных 12 11 15 15 17 19 19 15 14 15 11 11 174 Пасмурных 14 10 5 3 2 1 1 1 7 14 15 76 3 Роза ветров – название такого особого вида векторных диаграмм, по которым можно дать характеристику направления ветра на конкретной территории. Такая характеристика может даваться как на основе месячных наблюдений, так и годовых, и даже многолетних. Внешне роза ветров представляет многоугольник, который разбит на восемь румбов, в соответствии со сторонами света. Для построения розы ветров необходимо знать повторяемость направлений ветра. Для Рамонского района данные сведения приведены в (таблица 3). Месяц Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек Таблица 3. Повторяемость различных направлений ветра, % Год С 7 7 7 9 12 11 16 14 12 8 7 7 10 СВ 6 7 8 11 11 9 13 12 10 7 6 5 9 В 7 13 16 17 14 12 10 11 10 8 9 10 11 ЮВ 14 18 19 18 15 13 9 10 13 16 17 17 15

23 Продолжение таблицы 3 Ю 12 12 11 11 10 8 7 6 10 13 14 15 11 ЮЗ 16 12 11 9 9 10 7 8 10 13 15 13 11 З 26 20 19 16 17 21 20 23 22 23 22 22 21 СЗ 12 11 9 9 12 16 18 16 13 12 10 11 12 штиль 8 7 9 12 16 17 20 19 18 11 9 7 13 На основании вышеприведенных данных роза ветров для Рамонского района выглядит следующим образом (рис. 7). Рис. 7. Роза ветров для Рамонского района Таким образом, климат Рамонского района Воронежской области можно охарактеризовать, как умеренно-континентальный. В течение года четко прослеживается сезонность, преимущественно преобладают ветра западного направления, продолжительность безморозного периода составляет около 230 дней. Количество ясных дней на данной территории достаточно невелико.

24 3 Энергоэффективное проектирование в Autodesk Green Building Studio 3.1 Функциональные возможности программы Autodesk Revit Autodesk Revit – полномасштабная система автоматизированного проектирования (САПР), которая предоставляет возможность использовать архитектурное проектирование, проектирование строительных конструкций и инженерных систем, а также моделирование строительства. Данная программа обеспечивает достаточно высокую точность выполняемых проектов. BIM – информационное моделирование зданий – основа для Autodesk Revit. Благодаря которой происходит веское уменьшение ошибок, обусловленное высоким уровнем работы специалистов в различных отраслях. В программе появляется возможность проектирования строительных конструкций и инженерных систем различных уровней сложности. При использовании программы Autodesk Revit проектируются модели, на которых возможно максимально точно высчитать количество затрачиваемых материалов и выработать эффективную строительную технологию. Возможности Autodesk Revit многогранны. В сфере проектирования: – технология BIM. Пользователь имеет возможность заниматься моделированием и оформлением чертежей, которые разделены, отказавшись от традиционного черчения. – параметрическое моделирование. Появляется возможность динамического изменения параметров, которые являются связями между объектами и элементами. – инструменты концептуального проектирования. Есть возможность создать эскизы, модели произвольной формы, геометрию в виде реальных компонентов здания, что затем дает возможность свободного манипулирования созданными моделями, и в конечном счете может облегчить переход к

25 разработке проекта и выпуск документации. При всём этом, Revit в процессе работы может создать параметрический каркас для форм, тем самым обеспечивая наиболее высокий уровень точности и гибкости. – браузер систем. Можно работать с системами раздельно. Есть возможность выбрать систему, с которой нужно работать в данный момент. Можно контролировать связность элементов любой системы и их соответствие требованиям по нагрузке, что очень важно для верно подбора размеров. – мощный API. API (Application Programming Interface) – набор готовых классов, функций, структур, которые обеспечивают взаимодействие модулей. Благодаря этому набору, пользователи могут проверить соответствие СНиПам строительные площадки. – материалы при моделировании. Допустимость использования на стадии проектирования строительных конструкций свойств разных строительных материалов. – варианты – это возможность создавать различные варианты одних и тех же зданий, систем и конструкций. – стадии. Есть возможность поддержки разных стадий строительства, начиная от проектирования нового здания и заканчивая сносом старых построек. В сфере документации: – моделирование строительства. Возможность создавать рабочие чертежи для изготовления строительных изделий, применяя данный инструмент. Он позволяет как можно точнее отразить методы строительства, с помощью разбиения объектов с последующей манипуляцией их элементами. – ведомости материалов. Позволяет определить количество и стоимость материалов, за счет параметризации изменений. В сфере расчетов и анализов: – аналитическая модель конструкций. Дает возможность наглядно представить связи между элементами всех конструкций, заносить в одну и ту же спецификацию физические и аналитические свойства элементов.

26 – расчет энергопотребления для Revit. Веб-сервис Green Building Studio позволяет при использовании технологий облачного вычисления сравнивать значения энергопотребления для различных вариантов проекта и выводить результаты расчета в наглядном графическом формате. – расчеты энергопотребления для элементов здания. Для осуществления расчетов энергопотребления модели здания создается аналитическая модель и загружается на веб-сервис Green Building Studio, где анализируется с помощью DOE2.2. После ознакомления с результатами анализа, можно внести коррективы в загруженную модель для оптимизации энергопотребления здания. – применение эксплуатационных свойств физических характеристик. материалов Механизм при обеспечивает анализе определение эксплуатационных характеристик зданий по технологиям BIM. 3.2 Описание веб-сервиса Green Building Studio Сейчас большинство развитых стран мира развивают концепцию «Green Buildind», которая предполагает строительство зданий и сооружений, которые наносят минимальный вред окружающей среде. Так же эта идея носит название «Sustainable design». В последнее время становится все более очевидна проблема глобального изменения климата, который вызван повышением концентраций так называемых «парниковых газов». Всё это увеличивает заинтересованность к данной концепции проектировщиков и заказчиков. Один из факторов, влияющий негативно на климат, – повышение энергопотребления зданий и сооружений на освещение, отопление, вентиляцию и эксплуатацию других инженерных систем. В соответствии с этим, можно сделать вывод, что уменьшение потребления зданием энергии снижает выбросы углекислого газа в атмосферный воздух. Autodesk Green Building Studio – это онлайн-сервис, который предоставляет возможность на ранних стадиях проектирования делать расчеты, связанные с влиянием здания или сооружения при его эксплуатации на

27 окружающую среду, а также помогает обеспечить оптимальное потребление энергии и оценить выбросы углекислого газа. Конструкторам и архитекторам помогает оценить степень экологической рациональности объекта на ранних стадиях проектирования высокая скорость выполнения расчетов, а также наиболее точный анализ потенциального воздействия на окружающую среду проектных решений. Всё это приводит к строительству более энергоэффективных зданий. Теперь появляется возможность сравнения разных вариантов объемно-планировочных решений зданий, принимая к сведению факторы энергопотребления и выброса парниковых газов на протяжении всего жизненного цикла здания. На веб-сервисе учитываются данные погодных режимов различных территорий, которые помогают проектировщикам более полно делать анализ энергопотребления зданий и уменьшать их воздействие на окружающую природную среду. Наиболее близкая точка с метеоданными от предполагаемого места строительства находится не далее, чем 14 километров. Всего же в мире насчитывается 1 600 000 виртуальных точек, содержащих погодные условия. Их расположение основывалось на использовании данных о погоде из государственных и других публичных источников (аэропорты, аэрокосмические измерения, океанские и речные буи). Для каждого региона построена мезомасштабная метеорологическая модель, основанная на наблюдениях. Полученные новые погодные данные позволяют конструкторам наиболее полно анализировать энергопотребление зданий и уменьшить их воздействие на окружающую среду. Общие принципы работы в Green Building Studio заключаются в обеспечении точного анализа потенциала проектных решений, помощи в оценке экологической рациональности здания и высокой скорости выполнения расчетов. В среде Revit происходит расчет энергопотребления модели здания с последующей выгрузкой модели в файл gbXML.

28 Для Green Building Studio источниками являются: 1. В Autodesk Revit создается модель с предварительно заданными параметрами 2. В веб-сервисе Green Building Studio следует уточнить следующие параметры: тип здания, стоимость топлива, валюту и еще некоторые показатели 3. На основе этих параметров веб-сервис извлекает дополнительную информацию о погодных условиях, условиях строительства, данные о материалах. Для того, чтобы воспользоваться сервисом Green Building Studio нужно создать формообразующую модель здания в Autodesk Revit. Для созданной модели необходимо задать параметры энергопотребления, тип здания (выбрать, для чего будет использоваться проектируемое помещение), тип модели (модель энергопотребления). Всё это задается на вкладке «Параметры энергопотребления» в Revit. Далее файл с созданной моделью экспортируем в формат данных gbXML и сохраняем, присвоив файлу уникальное имя. В дальнейшем, этот файл необходимо подгрузить на веб-сервис Green Building Studio. Открыв сайт Autodesk, заходим на онлайн-сервис Green Building Studio. Здесь нужно создать новый проект, присвоить ему имя и задать некоторые характеристики – тип здания, расписание работы, тип объекта. Сделать это можно на кнопке «Create a New Project». После чего откроется вкладка с выбором местоположения для проектируемой модели здания. Местоположение необходимо задать в диалоговом окне, введя туда соответствующий адрес. На данном этапе необходимо выбрать нужную временную зону, задать валюту для расчета энергопотребления и выбрать подходящую метеостанцию. Также можно создать альтернативные модели, чтобы затем выбрать наиболее энергоэффективную.

29 3.3 Анализ энергоэффективности проекта Объектом исследования данной выпускной квалификационной работы является одноэтажное здание частного жилого дома, площадь которого составляет 70 м2 . Здание проекта представляет собой одноэтажную жилую постройку с цокольным этажом, с юго-восточной стороны здания располагается терраса. С северной стороны здания находятся три ветровые установки, а югозападнее от дома располагаются двенадцать солнечных батарей (рис.8). Рис.8 Вид здания с юго-восточной и юго-западной стороны Предполагается, что в доме будет проживать один человек, который с 8 часов утра до 20 часов вечера будет находиться на работе. Соответственно, предполагается, что человек проводит дома приблизительно 12 часов в сутки, из которых около 8 часов составляет ночной сон. Рабочий график проживающего – 5 рабочих дней и 2 дня выходных. В качестве рабочей среды для разработки BIM-модели здания использована программа демонстрационная версия Autodesk Revit – полнофункциональная САПР, предоставляющая возможности архитектурного проектирования, проектирования инженерных систем и строительных конструкций, а так же моделирования строительства. Помимо непосредственно проектирования, Revit позволяет задать географическое положение проектируемого объекта. В нашем случае был выбран следующий адрес расположения объекта: Воронежская область, Рамонский район, село Ямное. Координаты: 51.781897° с.ш., 39.132473° в.д. В зависимости от географического положения, программа производит анализ естественной освещенности здания

30 как для конкретной даты, так и в среднем в течение года (рис.9) [4]. На основе данного анализа появляется возможность просчитать варианты ориентации будущего дома в пространстве таким образом, чтобы максимально увеличить естественную освещенность внутренних помещений в течение светового дня. Рис. 9. Естественная освещенность BIM-модели Ориентация главного фасада здания на юго-восток не случайна. Это наиболее рациональное расположение здания, так как жилой дом должен быть максимально открыт к солнечному излучению, которое идет по направлению Восток – Юг. Также такое расположение защищает главный фасад от воздействия холодных ветров. Размещение здания фасадом на запад нецелесообразно, так как в летнее время оно будет подвергаться агрессивному воздействию солнечного излучения, в то время, как зимой солнечные лучи вообще не будут попадать на здание. Основной анализ энергоэффективности модели производится после загрузки проекта в Autodesk Green Building Studio – веб-сервис, позволяющий осуществлять расчеты, связанные с воздействием здания на окружающую природную среду при его эксплуатации, помогая обеспечить оптимальное использование энергии, с учетом климатических особенностей территории предполагаемого строительства. При загрузке модели здания, Green Building Studio находит в базе данных ближайшую метеостанцию и скачивает все необходимые для расчетов данные: среднемесячные показатели температуры, влажности, силы, скорости и

31 преобладающих направлений ветра. В нашей работе используются данные, взятые на метеорологической станции международного аэропорта Воронеж (имени Петра Первого). На основании всех имеющихся данных веб-сервисом производится расчет различных вариантов строительства с учетом площади остекления фасадов, материалов, используемых при строительстве и количества затраченных ресурсов при эксплуатации будущего здания: природного газа, электроэнергии и воды. В качестве интегрального показателя выступает EUI (Energy Use Intensity) – «Интенсивность использования энергии» (измеряется в мегаджоулях на кв. м. за год (МДж/м2/год)). Основываясь на EUI, Autodesk Green Building Studio предлагает несколько альтернативных вариантов, по мере увеличения показателя (чем ниже интенсивность использования энергии, тем более энергоэффективным будет данное здание). Показатель EUI (Energy Use Intensity) – показатель комбинированной выработки электроэнергии и топлива по проекту, приходящийся на площадь (квадратный фут в единицах IP или квадратный метр в единицах СИ) в год. Для этой метрической системы потребление электроэнергии преобразуется из единиц кВтч в единицы kBtu в Британской системе счисления, и называется Британской тепловой единицей. 1 кВтч = 3,412 kBtu. В международной системе единиц электричество преобразуется в МДж. 1 кВтч=3,6 МДж. Для каждого варианта указывается стоимость электроэнергии (для 1 кВтч), стоимость топлива (для 1 МДж). Рассчитывается общая годовая стоимость электричества, топлива и энергии, а также общее годовое потребление энергии – электричества (кВтч), топлива (МДж) и выброс углерода (мг). Стоимость электричества приводится в долларах, так как используется демонстрационная версия веб-сервиса и выбор прочих валют отсутствует. Доступ к полной версии веб-сервиса Autodesk Green Building Studio предоставляется всем, у кого есть подписка на официальные продукты Autodesk. В нашем случае, доступ к веб-сервису может быть доступен после покупки

32 программного обеспечения Autodesk Revit, стоимость которого составляет 117 995 рублей в год [1]. По умолчанию, в Green Building Studio принимается стоимость электроэнергии равная 0,14$ за 1 кВтч, а стоимость топлива равняется 0,02$ за 1 МДж. Минимальная полученная в ходе расчетов величина интенсивности использования энергии для данного проекта составила 375,8 МДж/м2/год. Выбрав наиболее выгодный вариант проекта, можно произвести его сравнение с исходным, загруженным из Autodesk Revit, вариантом. Результаты сравнения приведены в таблице 4. Таблица 4. Сравнение исходного и альтернативного варианта Базовый Альтернативный вариант проект Стоимость затрат при эксплуатации дома Затраты на электроэнергию в течение года Затраты на электроэнергию в течение всего жизненного цикла $1200 $787 $16343 $10721 Среднегодовой показатель выбросов CO2 Электричество 0.0 Mg 0.0 Mg Природный газ 0.6 Mg 0.6 Mg Среднегодовые показатели потребления энергии Интенсивность использования энергии 376 2 MJ/m /year 376 MJ/m2/year Электричество 7177 kWh 4194 kWh Природный газ 11394 MJ 11241 MJ Показатели потребления энергии течение всего жизненного цикла Электричество 215303 kW 125809 kW Природный газ 341809 MJ 337216 MJ

33 После предварительного сравнения, сервис рассчитывает прочие показатели, такие как потребление воды и варианты сокращения потребления электроэнергии (анализ возможности использования энергии солнца и ветра). На основании полученных данных делается вывод о рациональности использования альтернативных источников энергии, а именно солнечных батарей и ветровых установок. Важным показателем для понимания общей картины рациональности создаваемого проекта является потребление воды. В Green Building Studio существует возможность расчета объема израсходованной воды в литрах за год, а также общие затраты на водопользование в долларах (таблица 5) Таблица 5. Показатели водопользования Л/год 84995 444056 529051 В помещении Вне помещения Суммарное количество $/год 137 306 443 Данные приведены с учетом того, что в доме проживает 1 человек, и при этом лишь 49% времени он проводит дома. При оценке использования интенсивности воды применяется дневного программа света и эффективности сертификации зданий, подтверждающая использование наиболее эффективных и экологичных методов в проектировании и строительстве – LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). Такая сертификация разработана в США Советом по экологическому строительству. Исследования, проведенные в США, показали следующие результаты: на 25% снижается потребление энергии и на 19% меньше операционных затрат у зданий, которые построены при использовании системы LEED по сравнению со среднестатистическим зданием. Годовое потребление электроэнергии отражено на рис. 10.

34 Годовое потребление электроэнергии 4,40% 12,60% 27,80% 28,70% 26,60% Охлаждение помещения Насосы Системы вентиляции Прочее оборудование Освещение Рис. 10. Основные источники потребления электроэнергии за год На основе представленной диаграммы можно сделать следующие выводы: – наиболее потребление электроэнергии в жилом доме приходится на освещение – большую часть светового дня, проживающий человек проводит на работе, в оставшееся же время суток естественного освещения не хватает. На долю освещения приходится порядка 27,8% затрат электричества; – примерно одинаковые доли электрической энергии потребляют система вентиляции и прочие электрические приборы; – меньше всего электрической энергии расходуется на работу электронасосов, а также на охлаждение жилых помещений. Это обусловлено тем, что охлаждение требуется в основном в жаркий период года, что составляет около 3 месяцев за год. В свою очередь, отопление жилого дома в наших широтах ведет к существенно большим расходам, нежели охлаждение помещения. Для отопления в проекте предполагается использование природного газа. Кроме того, за счет потребления газа будет происходить и нагрев воды. За год, в среднем, до 57% потребления газа приходится на подогрев воды, а 43% – на отопление помещений (рис.11)

35 Годовое потребление энергоносителей (затраты на отопление) 56,80% Отопление помещений Горячая вода 43,20% Рис. 11. Годовое потребление энергоносителей (затраты на отопление) 3.4 Анализ возможности использования альтернативных источников энергии Для экономии денежных средств, затрачиваемых на оплату электроэнергии, возможно использование альтернативных источников энергии: в частности, установка ветровых электрогенераторов, либо солнечных панелей. Эффективность и рациональность использования, а также окупаемость установки таких альтернативных источников электроэнергии производится на основании анализа всех имеющихся в веб-сервисе данных. Потенциал энергии ветра заключается в подсчете годовой выработки электроэнергии. Для нашего варианта проекта этот показатель составляет 989 кВт*ч.Расчет данных по естественной вентиляции приведен в таблице 6. Таблица 6. Потенциал естественной вентиляции Общее количество часов механического охлаждения (требуемое) Возможные часы естественной вентиляции Возможная ежегодная электрическая энергия (экономия) Возможная ежегодная экономия электроэнергии (стоимость) Чистые часы механического охлаждения (требуемое) 665 Hours (часов) 283 Hours (часов) 242 kWh (кВт) $33 382 Hours (часов)

36 Для оценки потенциала выработки ветровой энергии производится анализ розы ветров, на которой представлены преобладающие скорости и направления ветров в среднем за год, и распределение частоты повторяемости скорости ветра (среднегодовые показатели) (рис. 12). Рис.12. Роза ветров и годовое распределение скорости ветра Для анализа потенциала выработки солнечной энергии в веб-сервисе оцениваются следующие показатели: величина прямого солнечного излучения за год (Вт/м2) и годовое распределение облачности (рис.13). Рис. 13. Величина прямого солнечного излучения за год (Вт/м2) и годовое распределение облачности

37 Из этих диаграмм видно, что большую часть времени облачность составляет 10 баллов, это значит, что небо покрыто облаками, а среднее прямое излучение в промежутке от 0 до 101 Вт/м2. Для проектируемой установки солнечных панелей, нужно произвести настройку основных параметров. Для нашего проекта выбрали наиболее эффективный тип панели (Single Crystalline (монокристаллический) – 13.8% энергоэффективности) с наименьшими затратами на установку: – стоимость установки панели – $8.00 (в расчете на 1 Вт сгенерированной электроенергии) или $1104,62 (на м2 площади помещения); – прикладная электрическая стоимость для проекта составляет 0.14 $/кВт. Итоговые затраты на установку, годовая выработка энергии и экономия денежных средств приведены в таблицах 7 и 8. 0 Годовая энергия (кВт) Потенциальная экономия Окупаемость в расчете на поверхность (лет) Затенение Наклон (градусы) Площадь панели (м2) Направление Тип 0 Выводы Солнечное облучение 1238 Flat Aim Flat 0886 Flat Aim 0 Flat 0618 Roof Aim 0 Roof 0200 Roof Aim Переменные Переменные параметры параметры площади затенения Roof ID Таблица 7. Фотоэлектрический поверхностный анализ 24 59.9% 0.0% 3024 $17,02 $415 41.6 9 60.0% 0.0% 1058 $17,02 $145 41.6 8 60.0% 0.0% 1020 $17,02 $140 41.6 29 59.9% 0.0% 3581 $17,02 $492 41.6 В В год/м2 год

38 Таблица 8. Сводная таблица по установке солнечных панелей Стоимость установки панели $77410,89 Установленная площадь панели (м2) 70 Годовая выработка энергии (кВТ*ч) 8682 Потенциальная экономия затрат (в год) $1192,95 Окупаемость системы (годы) 42 Подводя итог, можно сделать следующие выводы: – установка ветровой электростанции приведет к годовой выработке электроэнергии в размере 989 кВт*ч, что повлечет за собой возможную ежегодную экономию электроэнергии в размере $33; – установка солнечных панелей приведет к годовой выработке электроэнергии в размере 8682 кВт*ч, что повлечет за собой возможную ежегодную экономию электроэнергии в размере $1192,95, но стоимость установки солнечных панелей обойдется в $77410,89. Такая установка окупится только спустя приблизительно 42 года. Таким образом, наиболее рациональным альтернативным источником электроэнергии для частного жилого дома в Рамонском районе Воронежской области является ветровые электрогенераторы.

39 Заключение В XXI веке, наряду с процесс урбанизации, наблюдается и противоположное движение: все больше людей, проживающих в городе, стараются обзавестись собственным частным домом, находящимся в более спокойном, «экологически чистом» пригороде, вдали от шумного центра и оживленного городского движения. Как следствие, на рынке жилой недвижимости возрастает интерес к частным домам. Зачастую такие дома проектируются индивидуально, под нужды и потребности будущего владельца. Все больше проектов зданий в последние годы создаются по технологии GREEN BIM, включающей в себя анализ климатических условий территории строительства, рациональное моделирование инженерных систем, оценку жизненного цикла и термического комфорта здания. В рамках проведенной работы было принято решение произвести исследования принципов экологически рационального проектирования, на римере BIM-модели частного жилого дома, располагающегося по проекту в одном из перспективных пригородных районов города Воронежа – Рамонском районе Воронежской области. На предварительном этапе была изучена информация об истории возникновения Building Information Modeling, о практической пользе BIM, а также применение данной технологии в России. Была собрана и проанализирована информация о полномасштабной системе САПР – Autodesk Revit, в дополнение к этой системе была изучена информация об онлайн-сервисе Autodesk Green Building Studio. В программе Autodesk Revit было спроектировано здание частного жилого дома, для которого в Green Building Studio были произведены расчеты энергоэффективности. Учитывая полученные данные, рассматривалось два варианта проекта будущего здания, предполагающих использование альтернативных источников энергии для уменьшения затрат на эксплуатацию

40 здания, а именно установка солнечных панелей или ветровых электрогенераторов. Оценив необходимые климатические условия, такие как: количество ясных дней, повторяемость различных направлений ветра, розы ветров для данного места в различные сезоны года, пришли к выводу, что наиболее рациональным является установка ветровых электрогенераторов. Данный выбор можно обосновать тем, что для установки солнечных панелей требуется затрата денежных средств в размере $77410,89, что окупится только по прошествии 42 лет. Ветровые электрогенераторы в свою очередь, вырабатывают меньшее количество электроэнергии в год, однако требуют меньших затрат на установку и, в итоге, являются более выгодными. В конечном итоге, создание BIM-модели здания и дальнейший ее анализ в Autodesk Green Building Studio позволяет произвести полную оценку энергоэффективности будущего сооружения и выбрать на ее основе наиболее эффективный вариант строительства. И, кроме того, еще на этапе проектирования можно учесть все затраты, которые понесет владелец будущего дома в процессе его эксплуатации. Все эти преимущества делают очевидным необходимость повсеместного внедрения и использования GREEN BIM и информационного моделирования зданий.

41 Список литературы 1. Autodesk Revit. URL: https://www.autodesk.ru/products/revit/subscribe?plc=RVT&term=1YEAR&support=ADVANCED&quantity=1 (дата обращения: 10.03.2020) 2. Common BIM Requirements 2012 Use of Model Sinconstruction. COBIM project Publ. – 2012. – 13 21 p. 3. National BIM Standard. United States. Version 2 National Institute of Building Sciences Building SMART Alliance. – 2012. – 676 p. 4. Виноградов П.М. Экологически рациональное проектирование частного жилого дома / П.М. Виноградов, М.К. Чурина // Региональные экологогеографические исследования: сборник научных статей. – Воронеж: Издательство «Цифровая полиграфия», 2020. – С.32-37. 5. Воробьев А. Сценарий и механизмы создания единого информационного пространства / А. Воробьев, Л. Данилова, Б. Игнатов, А. Рындин [и др.] // CADmaster. – Москва, 2010. – № 5. – С. 48-51. 6. Выводы. Рисунок 1. Здание музея в Бильбао. URL: https://mybiblioteka.su/2-97254.html (дата обращения: 29.01.2020) 7. Грахов В.П. Развитие систем BIM проектирования как элемент конкурентоспособности/ В.П. Грахов, С.А. Мохначев, А.Х. Иштряков // Современные проблемы науки и образования. – Пенза: Изд-во Издательский Дом "Академия Естествознания", 2015. – 500 с. 8. Грехнева Е.А. Проектирование зданий и сооружений: современные технологии / Е.А. Грехнева, Н.С. Воловник, В.И. Репина // Молодежь и XXI век. – Курск: Изд-во «Университетская книга», 2016. – С. 219-223. 9. Деменев А.В. Информационное моделирование при эксплуатации зданий и сооружений / А.В. Деменев, А.С. Артаманов // Интернет-журнал «Науковедение». – 2015. – Т. 7. – № 3. – С. 21-29. 10. Климат Воронежа. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/climate/34123.htm (дата обращения: 07.02.2020).

42 11. Климат. URL: https://meteoinfo.ru/glossary/5385-2012-07-02-15-45-22 (дата обращения: 07.02.2020). 12. Козлов И.М. Оценка экономической эффективности внедрения информационного моделирования зданий / И.М. Козлов //AMIT. – Новосибирск, 2010. – № 1 (10). – C. 1-9. 13. Лушников А.С. Проблемы и преимущества внедрения BIM- технологий в строительных компаниях / А.С. Лушников// Вестник гражданских инженеров. – Санкт-Петербург, 2015. – № 6.– С. 252-256. 14. Мелихов Н.С. Преимущества BIM при проведении экспертизы проектной документации / Н.С.Мелихов, А. Ю.Костюченко, А. А.Ященко, Т.К. Нарежная // Международный научно-исследовательский журнал. – Екатеринбург, 2016. – № 5-3. – С. 143-145. 15. Мильков Ф.Н. География Воронежской области / Ф.Н. Мильков, В.Б. Михно, Ю.В. Поросенков. – Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 1992. – 132 с. 16. Морозов В. С. Проектирование: от призвания к самообразованию / В.С. Морозов, А.И. Орт // Строительство, Технологии, Организация. – СанктПетербург, 2014. – № 4. – С. 14-15. 17. Мустафин Н.Ш. Анализ возможности внедрения в строительство технологии информационного моделирования зданий программами вида «BIM» / Н.Ш. Мустафин, А.А. Барышников, А.М. Спрыжков // Региональное развитие: электронный научно-практический журнал. – Самара, 2015. –№ 8 (12). – С. 1-4. 18. Официальный сайт компании Autodesk Inc. – URL: http://www.autodesk.ru (дата обращения: 28.01.2020). 19. Погода и климат Воронежской области и Воронежа. URL: https://www.meteonova.ru/klimat/36/Voronezhskaya%20Oblast/ (дата обращения: 07.02.2020). 20. Поручение от 19 июля 2018 года N Пр-1235 «О переходе к системе управления жизненным циклом объектов капитального строительства путем внедрения BIM-технологий». URL: http://docs.cntd.ru/document/550966183 (дата обращения: 28.01.2020)

43 21. Приказ Минстроя России от 29 декабря 2014 года №926/пр «Об утверждении Плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства». URL: https://www.minstroyrf.ru/docs/2663/ (дата обращения: 10.02.2020) 22. Приказ от 14.07.2014 № 66 Об утверждении государственного задания для Мосгосэкспертизы. https://www.mos.ru/mke/documents/prikazy/view/115806220/ URL: (дата обращения: 02.02.2020). 23. Талапов В.В. В основании BIM / В.В. Талапов // CADmaster. – Москва, 2010. – № 4. – С. 13. 24. Талапов В.В. Технология BIM. Суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий / В.В. Талапов. – Москва: Изд-во ДМК Пресс, 2015. – 410 с. 25. Хромов С.П. Метеорология и климатология / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. – Учебник. 5-е изд., перераб. и доп.– Москва: Изд-во МГУ, 2001.– 528 с. 26. Численность населения Российской Федерации по муниципальным образованиям на 1 января 2018 https://www.gks.ru/compendium/document/13282?print=1 года. (дата URL: обращения: 25.07.2019). 27. Шарманов В.В. Трудности поэтапного внедрения BIM / В.В. Шарманов, А.Е. Мамаев, А.С. Болейко, Ю.С. Золотова//Строительство уникальных зданий и сооружений. – Санкт-Петербург, 2015. – № 10 (37). – С. 108-120. 28. Экологически рациональное проектирование – это очень просто. – URL:https://vsedlyastroiki.ru/ru/stroitelnyiy-ryinok-obzoryiissledovaniya/ekologicheski-ratsionalnoe-proektirovanie-eto-ochen-prosto/ обращения: 28.01.2020) (дата

44 29. Якубсон В. М. Автоматизированное проектирование зданий и сооружений / В.М. Якубсон, Н.И. Ватин Н.И // Инженерно-строительный журнал. – Санкт-Петербург, 2010. – № 3 (13). – С. 2.

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв