Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТУРИЗМА И СЕРВИСА»

Кафедра: Сервиса

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

на тему: «Повышение энергоэффективности инженерных систем административного здания за счет автоматизации технического обслуживания»

по направлению подготовки: 151000.68 «Технологические машины и оборудование»

Магистерская программа: 151000.68 (31) «Надежность технологических систем и оборудования»

Магистр Александров Сергей Викторович Научный к.т.н., доцент Деменев руководитель Алексей Владимирович Москва 2014г.

Реферат ВКР в виде магистерской диссертации, магистра группы ТМДм-12- очной формы обучения Александрова Сергея Викторовича, тема:

«Повышение энергоэффективности инженерных систем административного здания за счет автоматизации технического обслуживания».

Ключевые слова: административное здание, энергоэффективность, отопление, система автоматизации, информационное моделирование здания, модернизация, энергосбережение.

Магистерская работа выполнена в соответствие с методическими рекомендациями по выполнению магистерской диссертации по ООП 151000.68 «Технологические машины и оборудование», утвержденными на Ученом совете ФГБОУ ВПО «РГУТиС», протокол №3 от 01.10.2013 г.

Объектом исследования является исследование методов модернизации зданий и инженерных систем для отопления и поддержания комфортного микроклимата в помещениях административного здания.

Цель и задачи диссертационной работы является исследование и разработка конструктивного исполнения инженерных систем для поддержания комфортных параметров микроклимата в помещениях административного здания с применением энергоэффективных технологий.

В работе была подобрана система автоматизации здания.

Задачи работы: разработка эскизного проекта инженерных систем для поддержания комфортных параметров микроклимата административного здания с автоматизированной системой управления, для обеспечения условий энергосбережения, при соблюдении всех параметров качества изделия, и экономическом обосновании проектирования.

МР 02-12/0115- Изм Лист № докум. Подпись Дата Лит. Лист Листов Разраб. Александров Расчетно-пояснительная Руковод. Деменев записка РГУТиС, ФС, каф.Сервиса, гр.ТМДм 12- Рук ООП Методом или методологией проведения работы явились основные положения гидродинамических, теплотехнических, технологических процессов поддержания комфортных параметров воздуха в совестите с международными нормативными актами в условиях эксплуатации в бытовых и административных зданиях в умеренном климате.

Научная новизна дипломного проекта:

- получены оригинальные результаты исследования энергоэффективности конструктивного исполнения инженерных систем для поддержания микроклимата с учетом решения задач энерго- и ресурсосбережения, а также защиты окружающей среды;

- представлены новые конструктивные рекомендации о технологических решениях инженерных систем для поддержания комфортных параметров микроклимата административного здания;

- оценены технические и организационные решения с позиций достижения качества инженерных систем для поддержания микроклимата и их воздействия на окружающую среду.

Анализ экономической целесообразности проектирования инженерных систем для поддержания микроклимата суммирует результаты затрат на монтаж, закупку, заработную плату. Из нашего проекта видно, что производство данной системы поддержания микроклимата является рентабельным. Также можно предположить, что спрос на данную продукцию не уменьшится, а будет только расти, учитывая интерес к внедрению энергосберегающих технологий.

Магистерская диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, библиографического списка, приложений и содержит использованных источников литературы из 18 наименований.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата

ABSTRACT

Thesis project correspondence student group TMDm -12- 1 Aleksandrov Sergey Viktorovich, in topic: " The energy efficiency of engineering systems of the administrative building by automating maintenance " Keywords : administrative building, energy efficiency, heating, automation, information modeling a building, modernization, energy saving.

Thesis project was carried out in accordance to the guidelines for the implementation of the final qualifying work PLO 150408.65 " Household appliances and devices", approved by the Academic Council VPO " RSUTS " protocol № 3 from 01.10.2013.

Object of research is the study of methods of modernization of buildings and engineering systems for heating and maintain comfortable microclimate in the premises of the administrative building.

Goal and objectives of the thesis is the research and development design of engineering systems to maintain the comfortable parameters of the microclimate in the premises of the administrative building with application of energy efficient technologies.

In the work was selected with the building automation system.

Tasks: Development of conceptual design of engineering systems to maintain comfortable microclimate parameters administrative building with automated control system for energy saving obespechniya conditions, subject to all the parameters of product quality and economic feasibility of the design.

Method or the methodology of the work, the theoretical and methodological framework for the development were the main provisions of solid mechanics, hydrodynamic, thermal, process of obtaining low temperatures in conscience with Изм. Лист № докум. Подпис Дата international enactments under household operation object of study in moderate climates.

Scientific novelty design. Thesis project contains the following basic elements of scientific novelty :

- Retrieved original research results of the energy efficiency design of engineering systems for microclimate control taking into account the decision of problems of energy and resource saving and environmental protection;

- Presented by the new design of engineering systems to maintain comfortable microclimate parameters administrative building - Analytical study of embodiment of engineering systems for climate control, taking into account the decision of problems of energy and resources, and environmental protection;

- Assessed the technical and organizational solutions from the standpoint of achieving quality engineering systems for climate control and their impact on the environment.

Thesis project consists of an introduction, four chapters, conclusion, bibliography, applications, and contains 58 pages of typescript, 12 Figures, Tables and a list of references from literature 18 items Изм. Лист № докум. Подпис Дата

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Abstract

2.2 Перечень функций и их соответствие классу энергоэффективности 2.3 Повышение энергоэффективности существующего здания 2.4 Сравнение здания с применением технологии энергоэффективности и без 3.2 Отличительные особенности информационной модели здания от 3.3 Автоматические системы управления инженерной инфраструктурой Изм. Лист № докум. Подпис Дата Изм. Лист № докум. Подпис Дата Изменение климата и растущий дефицит ресурсов - серьезные проблемы нашего времени. Кроме того, многие страны остаются зависимыми от импорта энергии. К примеру, в Евросоюзе импортируется 50 % потребляемой энергии и, ожидается, что данный показатель к 2030 году достигнет 70 %.

Вот почему крайне необходимо стало использовать энергию с максимальной эффективностью при условии полной защиты окружающей среды. Это полностью согласуется с лозунгом, выдвинутым Европейской комиссией лучше меньше, да лучше».

Вслед за транспортом и энергетикой, крупнейшим потребителем энергии является строительство. На отопление, кондиционирование и освещение жилых и офисных зданий приходится примерно 40 % энергии, потребляемой экономически развитыми странами. Подобный показатель создает предпосылки для оптимизации использования энергии.

На европейском уровне данный факт нашел отражение в Директиве по энергетической эффективности зданий (2002/91/EC). Основное требование данной директивы - наличие у здания энергетического сертификата с детальным описанием потребителей энергии и анализом потенциальной регламентируется рядом действующих европейских стандартов, например, EN 15232.

Системы интеллектуального управления зданием Применение комплексных систем автоматизации зданий, использующих объединенные в единую сеть интеллектуальные контроллеры как для управления отдельными помещениями, так и функциями всего здания (освещение, жалюзи, отопление, вентиляция, кондиционирование и другие Изм. Лист № докум. Подпис Дата инженерные системы) обеспечивает существенную экономию энергии при полном удовлетворении требований заказчиков.

Набирающая популярность технология BIM, наряду с обеспечением повышенной гибкости проектирования и реализации, высоким уровнем возврата инвестиций и максимальной надежностью, обеспечивает значительную экономию энергии.

Для оптимизации энергопотребления применяются различные подходы.

В этом плане интеллектуальное управление зданием является проверенным решением и привлекательной альтернативой с убедительным соотношением «затраты-выгода».

Приведенные в данной работе цифры, данные и факты наглядно подтверждают высокий уровень возможностей по оптимизации, предлагаемых системой интеллектуального управления зданием.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 1. Аналитический раздел На сегодняшний день новый подход к проектированию объектов получил название информационное моделирование зданий, или сокращенно ВIМ (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling).

Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше, еще в эпоху становления CAD-систем.

С конца XX века концепция BIM как новый подход в проектировании постепенно «вызревала» внутри бурно развивающихся тогда систем автоматизации проектирования.

Понятие информационной модели здания было впервые предложено профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского института архитекторов (AIA) под рабочим названием «BuildingDescription System»

(Система описания здания).

В конце 1970-х - начале 1980-х годов эта концепция развивалась параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model», а в Европе (особенно в Финляндии) - «Product Information Model».

При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое Изм. Лист № докум. Подпис Дата объединение этих двух названий и привело к рождению современного «Building Information Model» (информационная модель здания).

Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980-х годов применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel», которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model».

Но самое главное - эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании.

Несколько раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), в то время имевший отношение к созданию программы RUCAPS, затем в течение длительного периода - сотрудник Bentley Systems, недавно перешедший в Autodesk, в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как процесс информационного моделирования зданий.

Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании, составляющие ныне основу концепции BIM:

• автоматическое получение чертежей;

• интеллектуальная параметризация объектов;

• соответствующие объектам наборы проектных данных;

• распределение процесса строительства по временным этапам и т. д.

Роберт Эйш проиллюстрировал описанный им новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса программ архиЛист Изм. Лист № докум. Подпис Дата тектурного моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу.

Программа RUCAPS (Really Universal Computer Aided Production System - Действительно универсальная система автоматизации производства) разрабатывалась в Англии с конца 1970-х годов для архитектурного проектирования на мини-компьютерах производства компаний Prime Computer или Digital Equipment Corporation (DEC).

По современным меркам ее можно отнести к системам 2.5D, поскольку сама модель показывалась трехмерной, но основные элементы (стены, окна, двери и т. п.) применялись только на плоских видах планов или фасадов (дань скорее не классическому подходу в проектировании, а недостаточной развитости компьютерной техники того времени).

Но все виды были взаимосвязаны, так что изменения на одном из них автоматически переносились и на другие виды. Проще говоря, модель воспринималась как единое целое, а не являлась набором автономных плоских чертежей, требующих индивидуальной доработки.

По всей видимости, этот опыт 25-летней давности стоит рассматривать как первый случай использования методики BIM (пока еще в своей начальной форме) в мировой проектно-строительной практике.

Примерно с 2002 года, благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании, в частности архитектора и стратега компании Autodesk по индустриальному развитию Фила Бернштейна (Phil Bernstein) и популяризатора идеи BIM Джерри Лэйзерина (Jerry Laiserin), концепцию «Building Infoimation Model» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения, причем они сделали понятие BIM одним из ключевых в своей терминологии.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Кстати, похоже, разработчикам программного обеспечения все равно, Model это или Modeling - лишь бы работало. Проектировщикам или рабочим на стройке - тоже.

В дальнейшем в результате деятельности таких компаний, как в первую очередь Autodesk, аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и теперь ее знает весь мир.

информационному моделированию зданий, кроме общепринятой в настоящее время терминологии, используют еще и свои собственные понятия.

распространенного среди архитекторов пакета ArchiCAD, еще в 1987 году ввела понятие VB (Virtual Building) - «Виртуальное здание», которое в сущности перекликается с BIM, и заложила эту концепцию в свою программу, сделав таким образом ArchiCAD практически первым в мире ВIМприложением.

электронное строительство (e-construction).

Но на сегодняшний день термин BIM, уже получивший в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующим в этой области.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 1.2. Задачи решаемые информационным моделированием.

В России, где в прежние годы широкое распространение получило типовое домостроение, внедрение технологии BIM в ЖКХ представляется совершенно естественным и относительно малозатратным, поскольку для работы с существующим типовым жилым фондом различных информационных моделей зданий понадобится не так уж много.

Конечно, у новой технологии будут и противники. Ведь если модель сообщит, что для ремонта системы отопления здания требуется 1000 метров новых труб, то счету на 2000 уже никто в организации, представляющей интересы жильцов, просто не поверит (естественно, что у организации собственников жилья для взаимодействия и контроля тоже должен быть доступ к используемой в ЖКХ модели здания).

При существующем же сейчас положении дел только специалист, имеющий доступ к соответствующей документации и достаточный уровень квалификации, сможет проверить эти цифры.

Так что в масштабах всей страны, региона, микрорайона или даже отдельного дома экономия средств собственников или жильцов по сравнению с нынешними условиями предполагается просто огромная.

Для существующих зданий все больше становится актуально внедрение новых технологий по эксплуатации конструкций и инженерных систем зданий и сооружений позволяющие продлить срок службы. Рассмотрим основные проблемы, возникающие при эксплуатации.

Проблема № 1. «Безопасная эксплуатация».

Одной из самых важных проблем безопасности строительных объектов является адекватная и своевременная оценка физического износа зданий и сооружений, а также проблемно-ориентированный мониторинг этих Изм. Лист № докум. Подпис Дата параметров с целью эффективного контроля их технического состояния.

Данная проблема носит достаточно широкий характер, является особенно актуальной для крупных мегаполисов, где преобладают бурные темпы строительства, плотная застройка, неустойчивость грунтового массива.

Также в настоящее время контроль технического состояния жилых зданий осуществляется жилищной инспекцией не реже чем раз 5 лет. Практика показывает что:

• здания не обследуются вовсе или должным образом с периодом в 5 лет;

• процессы, приводящие к разрушениям зданий, могут происходить сокращать интервал между обследованиями. Организация более частого обследования экономически нецелесообразна.

В настоящее время существуют многочисленные методы обследования зданий и сооружений, которые условно можно разделить на три группы:

визуальные, инструментальные и инструментально-технические. В основу экспертами по внешним признакам. В основу инструментальных методов положено обследование зданий (сооружений) экспертами с использованием специализированных средств (ультразвуковые приборы, динамический дополняют первые две группы методов использованием программных средств конечно-элементного анализа для решения широкого спектра задач.

Для решения данной проблемы сегодня существует и активно развивается процесс т.н. информации зданий и сооружений с перечнем таких функций как: конструирование (визуализация), мониторинг физического состояния (автоматизация и диспетчеризация), моделирование различных Информационное моделирование зданий или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling).

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Проблема №2. « Сокращение затрат на эксплуатацию элементов конструкции инженерных систем зданий и сооружений».

По данным доклада Старкова Игоря [2], затраты на планирование объекта составляют – 12%, на строительство – 22%, на эксплуатацию и обслуживание – 66% (расходы Владельца по причине несовместимости программ и данных). Ежегодные потери по причине не совместимости оборудования и условий, в которых оно используется, составляют 2,5$ на кв.

метр (по данным NIS T GCR 04-867, анализ расходов эффективной интеграции по Индустрии капитального строительства в США).

Параметры повышения экономической эффективности эксплуатации зданий достигается за счет:

информационного контроля. Например, поступил сигнал, что в помещении слишком холодно. Достаточно перейти в BIM и найти необходимый нам инженерный узел с переменным расходом воздуха и проверить его транслируемыми в режим on-line с объекта.

сопровождает 3D вид с электронным журналом эксплуатации. Все свойства соответственная документация к данному оборудованию, которое можно просмотреть сразу и на месте.

3. Наряды на экстренное обслуживание или восстановление после полного выхода из строя (в случае неисправности в системе здания, BIM поможет найти необходимый узел в считанные секунды).

4. Визуальная инвентаризация. Сверка активов инженерных систем и элементов конструкций в удаленном регионе.

5. Проведение on-line инспекций по безопасности жизни (при помощи планшетного компьютера). BIM дает возможность в удаленном регионе быстро определить объекты, требующие инспекции).

В целом экономическая эффективность складывается из экономии трудовых ресурсов персонала и экономии затрат на восстановление работоспособности. Система управления (BIM) зданием на базе мониторингоборудования и трехмерно-ориентированного программного обеспечения предназначена для централизованного мониторинга, диспетчеризации и управления оборудованием инженерных систем. Использование на объекте системы управления зданием не только гарантирует создание оптимальных климатических условий в помещениях и надежное функционирование всех обеспечивает существенное снижение энергопотребления благодаря строго дозированному расходу электричества климатическими установками и осветительной системой здания. Только за счет этого система управления зданием полностью окупается за 3 – 5 лет.

Проблема №3. «Моделирование режимов эксплуатации, приводящих к износу конструкций и инженерных систем зданий в будущем.

Предвидеть режим эксплуатации, износ зданий в будущем, если задавать информационного моделирования. Информационное моделирование здания - это подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания (к управлению жизненным циклом объекта), который предполагает сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект. BIM – это базовая платформа для данных, которая содержит максимально полную информацию по объекту.

Если закладывать систему эксплуатации (управления и мониторинга) здания BIM уже на этапе проектирования, то ежегодные потери уменьшатся за счет следующих факторов:

• уменьшение операционных расходов объекта (электроэнергия, • соблюдение требований законодательства;

• оптимизация использования производства;

• улучшенное управление запасами;

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами.

Думается, такое положение вызвано в первую очередь тем, что разные специалисты, внесшие свой вклад в становление BIM, приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, причем в течение длительного периода времени.

Да и само информационное моделирование зданий сегодня - явление сравнительно молодое, новое и постоянно развивающееся. Во многом его содержание определяется не теоретическими умозаключениями, а повседневной общемировой практикой. Так что процесс развития BIM еще весьма далек до своего логического завершения.

В результате одни понимают под BIM модель как - результат деятельности, для других BIM - это процесс моделирования, некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения факторов практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не ВIМ».

He вдаваясь в детальный анализ, можно отметить, что практически все эквивалентны, то есть рассматривают одно и то же явление (технологию) в проектно-строительной деятельности.

В частности, любая модель предполагает наличие процесса ее создания, а в свою очередь любой созидательный процесс предполагает результат.

Более того, имеющиеся «теоретические» расхождения в определениях не мешают никому из участников дискуссий вокруг понятия BIM Изм. Лист № докум. Подпис Дата плодотворно работать, как только дело доходит до его практического применения.

Теперь сформулируем определение, которое, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия BIM.

Информационная модель здания (BIM) - это:

• хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная • числовая информация о проектируемом или уже существующем Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для:

• создания высококачественной проектной документации технического оснащения в течение всего жизненного цикла объекта (коммерческой) деятельности Изм. Лист № докум. Подпис Дата Иными словами, BIM - это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная и управляемая информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса.

Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM как компании Autodesk (один из основных «генераторов» развития BIM), так и многих других разработчиков современных средств проектирования на основе информационного моделирования зданий.

Как вы уже поняли, аббревиатура BIM может использоваться как для обозначения непосредственно самой информационной модели здания, так и для идентификации процесса информационного моделирования. При этом, как правило, из контекста понятно, о чем идет речь, и никаких недоразумений с употреблением сокращения BIM не возникает.

В ряде литературных источников употребляется и уменьшенный вариант этой аббревиатуры bim (так называемое «малое ВIМ») - общее обозначение для всего класса программного обеспечения, работающего в технологии «большого ВIМ» - информационного моделирования зданий.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Итак, BIM - это, прежде всего, информационная технология, то есть она связана с компьютерными системами, сетями, базами данных. BIM рассматривается как схема, работающая на всем жизненном цикле здания, от проектирования, строительства, до эксплуатации и сноса. BIM использует визуализировать все конструкционные, инженерные и инфраструктурные элементы здания. BIM используется всеми действующими сторонами:

владельцами, проектировщиками, строителями, подрядными компаниями, эксплуатационными компаниями и пр. Важной составляющей этой технологии является единое информационное пространство, база данных, содержащая всю информацию о технических, правовых, имущественных, эксплуатационных, энергетических, экологических, коммерческих и прочих характеристиках здания. является и проектно-организационной технологией, позволяющей организовывать взаимодействие всех сторон на объекте строительства.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 2. Исследовательский раздел.

European Committee for Standardization (CEN) Европейский Комитет по Стандартизации был основан в 1961 г. национальными органами по стандартизации Европейского Экономического Сообщества и странами Европейской ассоциации свободной торговли.

Европейский стандарт EN - стандарт, принятый CEN, CENELEC или ETSI с правом применения в качестве идентичного национального стандарта с отменой противоречащих национальных стандартов.

Стандарты, издаваемые Европейским комитетом по стандартизации, имеют обозначение EN. Часто за основу этих стандартов принимают стандарты IEC (МЭК) или ISO (ИСО) без изменений или с незначительными изменениями. В этом случае используется двойное обозначение, например EN ISO. Номер и техническое содержание стандарта остаются неизменными на всей территории Европы.

Современное законодательство способствует продвижению энергоэффективных технологий по всему миру. Европейский стандарт EN 15232 («Энергетическая характеристика зданий. Значение автоматизации, управления и менеджмента зданий”) был разработан и введен в действие совместно с европейской Директивой по энергетическим характеристикам зданий 2002/91/EС. В стандарте описана методика оценки влияния систем автоматизации и управления на энергопотребление зданий. С этой целью вводятся четыре класса эффективности, от А до D. После оборудования здания системой автоматизации и контроля, ей присваивается один из этих классов. Возможная экономия тепловой и электрической энергии для каждого класса рассчитывается исходя из типа и назначения здания.

Показатели класса С используются в качестве опорных значений при сравнении энергоэффективности систем других классов.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата - Управление отдельными между контроллерами Переменная уставка присутствия, ручн. вкл./автом. управление Регулирование температуры воды в системе отопления по B температуре в помещении датчика присутствия, ручн.

блокировка работы систем -Автоматическое управление отдельными помещениями с вентилей или электронных зависимости от времени - - Ручное управление Регулирование температуры постоянной температуры дневного света - Ручное воды в системе отопления с в помещении по уставке включение/выключение водами компенсацией температуры температуры приточного Ручное диммирование жалюзи наружного воздуха - воздуха - Ограничение Централизованное отключение Изм. Лист № докум. Подпис Дата - Отсутствие автоматического регулирования ; температуры взаимоблокировки между проверенные на практике строительные стандарты возведения зданий с низким энергопотреблением. Хотя технология и готова к работе, до ее широкого внедрения в Европе пройдет еще несколько десятилетий.

Новые здания следует строить исключительно с учетом будущих энергоэффективности А по классификации ВАС.

Европа - высокоразвитая территория. Ее здания и сооружения не удастся преобразовать в энергоэффективные ни в ближайшей, ни в среднесрочной перспективе. С имеющимися строительными мощностями это возможно лишь за длительный срок. При этом потребуются колоссальные затраты.

Некоторые из существующих зданий не удастся модернизировать и в отдаленной перспективе из-за их культурно-исторической ценности.

неоптимальными сооружениями, поэтому наилучшим выходом будет внедрение систем автоматизации зданий.

Модернизаци существующих зданий Ряд краткосрочных мер может заметно повысить энергоэффективность существующих строений. Примеры:

Изм. Лист № докум. Подпис Дата температур отопления и охлаждения производительность и низкую эффективность) • Улучшение изоляции остальных внешних элементов конструкции После модернизации и оптимизации функций систем автоматизации существующие здания можно эксплуатировать со значительно меньшим потреблением энергии:

Можно добиться заметного сокращения потребления энергии и автоматизации в более старых и менее энергоэффективных строениях.

Общее энергопотребление здания сокращается благодаря уменьшению основных расходов энергии.

Система автоматизации – это мозг здания. В ней собирается информация обо всех технических системах строения. Система управляет отоплением и охлаждением, установками вентиляции и кондиционирования, освещением, Изм. Лист № докум. Подпис Дата жалюзи, а также противопожарным оборудованием и средствами обеспечения безопасности.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 2.4. Сравнение здания с применением технологии Изм. Лист № докум. Подпис Дата Изм. Лист № докум. Подпис Дата Изм. Лист № докум. Подпис Дата На долю зданий приходится 41% всей потребляемой энергии. Из этой энергии 85% тратится на отопление. Такие существенные затраты связаны с низким уровнем энергоэффективности существующих зданий. В данный момент в проектировании и строительстве новых зданий сильное развитие получило информационное моделирование зданий. Данная технология существенно облегчает, как процесс разработки нового энергоэффективного здания так и дальнейшее его обслуживание на протяжении всего жизненного цикла. Для повышения класса энергоэффективности существующего здания технология информационного моделирования так же широко применима.

энергоэффективных технологий по всему миру. Европейский стандарт EN 15232 («Энергетическая характеристика зданий. Значение автоматизации, управления и менеджмента зданий”) является основным европейским документом в сфере энергосбережения. Согласно европейскому стандарту существует четыре класса эффективности, от А до D. Одними из главных мероприятий по модернизации существующих зданий являются: замена стеклопакетов, улучшение изоляционных свойств ограждающих конструкций, внедрение системы автоматизации и т.д. Внедрение данных технологий в инфраструктуру существующего здания снижает финансовые и энергетические затрат на поддержания оптимальных параметром микроклимата помещения.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 3.1. Технология трехмерного проектирования в Revit инженерных систем, позволяющим улучшить координацию и ускорить процесс проектирования в рамках информационной модели. Создаваемые системы оптимизируются с помощью функций разводки и подбора размеров, информационного моделирования зданий; имеющиеся в программе средства анализа эксплуатационных характеристик обеспечивают экологически рациональное проектирование.

Быстрое создание инженерных систем и надежная связь с заказчиком согласованных моделей зданий, созданных в Revit Architecture или Revit Structure, позволяет свести к минимуму ошибки, которые возникают при взаимодействии инженеров, проектирующих механические, электрические и конструкций и архитекторов. Автоматический контроль изменений в документации и проекте помогает вести грамотное планирование, соблюдать рабочий график и бюджет.

Преимущества информационного моделирования зданий позволяют оптимизировать проектирование инженерных систем и на основании расчетов улучшить их эксплуатационные характеристики. Благодаря Revit вы всегда имеете точную информацию о ходе выполнения проекта.

Экологически рациональное проектирование В Revit встроены функции расчета отопительных и холодильных нагрузок, которые позволяют быстро выполнять расчет энергопотребления, а Изм. Лист № докум. Подпис Дата кондиционирования. Оптимальное проектирование систем основывается на информационной модели здания.

Расчет сечений и потерь давления для труб и воздуховодов Встроенные расчетные функции позволяют производить расчеты сечений и потерь давления согласно строительным нормам и правилам.

Размеры и конструктивные параметры элементов воздуховодов и трубопроводов динамически обновляются; дополнительные программные средства привлекать здесь не нужно. Метод подбора размеров задается в функциях Duct Sizing и Pipe Sizing. Для воздуховодов доступны методы расчета по потерям давления и/или по скорости, по равным потерям давления и по равным скоростям, а для автоматического определения сечений труб — расчет по потерям давления и/или по скорости.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Моделирование воздуховодов и трубопроводов Интуитивные средства компоновки упрощают создание и модификацию модели. Revit, как обычно, автоматически обновляет виды модели и листы, способствуя согласованности проекта и документации. Системы отопления и вентиляции создаются средствами 3D моделирования воздуховодов и трубопроводов. Модель можно легко изменять почти на любом виде, просто перетаскивая ее элементы. Работа с моделью осуществляется в любой проекции — в том числе на разрезах и фасадах. Все виды модели и листы автоматически обновляются при внесении изменений в проект. Это обеспечивает точность и согласованность чертежей и документации на всех этапах работы Проектирование систем ОВК и электрических систем проектных идей коллегам и заказчикам. Все изменения в планах с цветовыми схемами автоматически распространяются по модели. Вы можете создать Изм. Лист № докум. Подпис Дата любое количество цветовых схем и работать с ними на протяжении всего трубопроводов позволяет создавать системы ОВК, в которых цветом электрических параметров — таких как силовая нагрузка и освещенность на единицу площади. Таким образом, отпадает необходимость углубляться в таблицы и обводить фрагменты планов цветными карандашами.

Проверка систем (критический маршрут) значительным падением давления повышает экономичность и эффективность проектирования. В Revit имеются интерактивные возможности изменения фитингов, формы и конфигурации системы, позволяющие сразу же увидеть новые значения потери статического давления и свойств потока. Revit MEP показывает критическое направление потока для магистральных линий, отводов и для системы в целом.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Проверка пересечений Эта функция используется для координации основных элементов здания и его инженерных систем. Она позволяет обнаружить пересечения элементов еще на стадии проектирования и снизить риск перерасхода средств на исправления, выполняемые на стадии строительства.

Выявляются пересечения между такими элементами, как воздуховоды и несущие балки, осветительные приборы и рассеиватели и т.п. Revit автоматически формирует отчет, из которого можно перейти к виду области пересечения крупным планом.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Двунаправленная ассоциативность Одно из главных преимуществ программы — учет даже малейших изменений. Хранение информации в единой согласованной базе данных гарантирует постоянную актуальность модели. Технология параметрического моделирования автоматически распространяет изменения на весь проект, исключая наличие в нем устаревших фрагментов. Одним из ключевых преимуществ Revit MEP является возможность вносить изменения в спецификацию и перестраивать на основе этого весь проект.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Спецификации панелей Спецификации электрических панелей формируются автоматически по мере разработки проекта, позволяя уравновешивать нагрузки и заменять цепи, подходящие к приборам. Замена цепей осуществляется с помощью встроенного редактора цепей. Спецификации панелей форматируются так же, как и большинство спецификаций Revit. Несомненным преимуществом является возможность заменять электрические приборы непосредственно в спецификациях панелей.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Освещение и электроснабжение Отслеживание нагрузок, наблюдение за подключенными приборами и контроль над протяженностью электропроводки осуществляется через электрические цепи. Пользователь задает типоразмеры проводов, диапазоны напряжений, системы распределения и коэффициенты нагрузки, а программа следит за тем, чтобы не было перегрузок и несоответствий по напряжениям.

Благодаря возможностям точного расчета предполагаемых нагрузок на линии питания и распределительные щиты можно правильно определить размеры необходимого оборудования. Вы можете свести к минимуму количество ошибок в проектах электрических систем, отслеживая нагрузку, определяя количество подключенных приборов и протяженность цепей.

Расчеты отопительных и холодильных нагрузок, освещения по нормам Leed, тепловой энергии и т.п. — важное условие для уменьшения негативного влияния проектируемых зданий на окружающую среду.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Строительно-техническая документация Планы, разрезы, фасады, узлы и виды спецификаций автоматически формируются из модели, что обеспечивает точность отображаемой на них информации. Синхронизация видов модели с общей базой данных проекта обеспечивает последовательный, скоординированный контроль всех изменений. Благодаря технологии информационного моделирования согласованную документацию.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Автоматическое поддержание актуальности чертежей Разрезы, фасады и ссылки на фрагменты становятся более точными, а все данные, графики, узлы, спецификации, чертежи и листы в комплекте документации полностью отражают текущие изменения и отличаются большей согласованностью. Проектировщику больше не нужно тратить долгие часы на координацию отдельных элементов документации. Revit MEP позволяет легко автоматизировать этот процесс.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Отличительные особенности информационной модели здания Отличительными особенностями информационной модели здания от традиционных компьютерных моделей зданий являются:

Точная геометрия - все объекты задаются достоверно (в полном соответствии с реальной, в том числе и внутренней, конструкцией), геометрически правильно и в точных размерах;

Всеобъемлющие и пополняемые свойства объектов - все объекты в модели имеют некоторые заранее заданные свойства (характеристики материала, код изготовителя, цену, дату последнего обслуживания и т. п.), которые можно изменять, пополнять и использовать как в самой модели, так и через специальные форматы файлов (например, IFC) за ее пределами;

Богатство смысловых связей - в модели задаются и учитываются при рассмотрении такие отношения связи и взаимного подчинения составных частей, как «содержится в», «зависит от», «является частью чего-то» и т. п.;

Интегрированная информация - модель содержит всю информацию в едином центре, обеспечивая таким образом ее согласованность, точность и доступность;

Поддержание жизненного цикла - модель поддерживает работу с данными в течение всего периода проектирования, возведения, эксплуатации и даже окончательного сноса (утилизации) здания.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в три этапа.

Первый этап. Сначала разрабатываются некие блоки (семейства) первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным Изм. Лист № докум. Подпис Дата изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т. п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т. п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при проектировании и возведении объекта используется целиком, а не делится на части.

другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных (на первом этапе) элементов, например крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания.

созданной на втором этапе модели в подходящем формате (для этих целей специально разработан формат IFC) в специализированных приложениях для решения отдельных задач, связанных с проектированием здания.

Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить.

Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а также собственникам, управленцам и эксплуатантам.

Что касается деления на этапы (первый, второй и третий) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер - эти работы могут выполняться почти параллельно.

Вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта становится основой для получения специализированной информации по его различным частям, узлам и разделам.

Она активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки, расчета параметров и изготовления строительных технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, финансового обеспечения строительства, а также последующей эксплуатации.

Информационная модель здания должна существовать в течение всего жизненного цикла объекта, и даже дольше. Содержащиеся в ней (первоначально внесенные) самые разнообразные данные могут затем изменяться, дополняться и заменяться, отражая текущее состояние здания.

Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D, а «4D плюс (негеометрическую) информацию» принято обозначать уже 5D.

Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации», но такое встречается все реже и реже.

Как видим, полного единства в этих модных количествах D пока еще тоже нет, но это всего лишь вопрос времени. Главное - внутреннее содержание новой концепции проектирования.

Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств.

Но все же одно из самых главных достижений BIM - появившаяся сейчас (и почти отсутствовавшая ранее) возможность только «интеллектуальными» усилиями добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика, причем еще до его ввода в эксплуатацию (более точно - даже до начала его строительства).

Это достигается благодаря тому, что технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения.

Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима - придется просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще происходит) - правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно.

В прежней истории строительства было немало случаев, когда уже после возведения здания по его реальным характеристикам корректировалось само предназначение объекта либо накладывались ограничения на условия его эксплуатации.

При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания - это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий.

В идеале BIM - это виртуальная копия здания.

На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется и корректируется по мере ее поступления, и модель становится все более точной и насыщенной.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Таким образом, процесс создания BIM всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений».

А сама информационная модель здания - весьма динамичное и жизнью.

При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться лишь посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 3.3. Автоматизированные системы управления инженерной Автоматизированная система управления (АСУ) – это комплекс программно-аппаратных средств, основной задачей которого является обеспечение надежного и гарантированного управления всеми системами представляет собой множество инженерных систем и информационных сетей, целью автоматизированного управления является совершенствование эксплуатационных расходов на весь комплекс оборудования.

Системы управления инженерными сетями зданий позволяют решать большой круг задач по обеспечению комфортных условий работы и высокому уровню безопасности сотрудников.

Существуют проекты построения единой автоматизированной системы управления (АСУ), которые управляют всеми инженерными системами:

системами обеспечения безопасности, системами кондиционирования, отопления, вентиляции, системами электроснабжения и освещения. Как показывает опыт США и Западной Европы, увеличение на 50% затрат для эксплуатации. Стоимость эксплуатации автоматизированного здания в неавтоматизированного. Таким образом, совокупная стоимость владения автоматизированным зданием снижается более чем в 1,5 раза.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата • круглосуточное автоматическое поддержание заданных параметров жизнеобеспечения в помещениях;

предотвращения или уменьшения потерь;

• экономия электрической, тепловой энергии и воды;

предотвращение аварий;

• доступ к отчетам для анализа аварийных ситуаций;

• возможность использования данных АСУ в системах управления;

• снижение стоимости страхования здания.

• непрерывный централизованный контроль и управление инженерными системами здания из диспетчерского пункта;

помещениях в зависимости внешних условий и режима функционирование здания;

• наличие полной и объективной информации о текущем состоянии всех инженерных систем здания и режимах их работы;

• повышение надежности работы систем за счет своевременной локализации аварийных ситуаций;

• объективный анализ работы оборудования, действий инженерных служб и подразделений охраны при нештатных ситуациях за счет документирования принятых решений в автоматизированных базах данных;

• повышение капитализации и престижности здания;

• уменьшение риска финансовых потерь благодаря повышению уровня безопасности;

Изм. Лист № докум. Подпис Дата • сокращение затрат при модернизации инженерных и информационных систем.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 3.5. Классификация энергосберегающих мероприятий.

Увеличение стоимости жилищно-коммунальных платежей требует учета фактически потребляемых тепловой энергии, холодной и горячей воды, газа и электроэнергии.

Как известно, централизованное теплоснабжение по области охватывает 86% на промпредприятиях и 87,3% по жилому фонду. Существующие тепловые сети имеют значительные тепловые потери - 18-20% (нормируемые - 5%). Источники теплоты не обеспечивают температурные режимы в помещениях. Не выдерживается температура воды, поступающей в систему отопления и горячего водоснабжения. Снижается уровень потребления (в результате нехватки топлива, снижения отпуска теплоты на ГВС).

В последние годы ставится остро вопрос внедрения самых; современных энергосберегающих технологий:

• установка на вводах зданий автоматических узлов управления, оснащенных самым современным оборудованием (регуляторы давления и температуры, ультразвуковые счетчики);

• реконструкция тепловых узлов в существующих жилых домах, школах, больницах и др.;

• обеспечение объектов нового строительства энергосберегающими устройствами (применение утепленных панелей с высоким коэффициентом теплопроводности, счетчиков холодной воды и теплосчетчиков).

Также важнейшей причиной необходимости проведения энергосберегающей политики является значительное увеличение стоимости добычи и транспортирования топливно-энергетических ресурсов, которое происходит в последнее время.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Все энергосберегающие мероприятия могут быть объединены в две группы:

технологических процессов.

условий для выполнения этих процессов.

энергосберегающие технологические процессы и оборудование; повышению производства.

направленные на оптимизацию уровня теплозащиты в зданиях различного назначения; снижение потерь теплоты изолированными теплопроводами;

повышение КПД котельных; устройство прерывистого отопления; снижение расхода теплоты на нагрев наружного воздуха, поступающего в здания;

использование вторичных энергоресурсов для нагрева приточного воздуха и воды в системах горячего водоснабжения; использование геотермальных вод и солнечной энергии для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; совершенствование систем отопления, вентиляции и СКВ, включая диспетчеризацию и автоматизацию работы этих систем.

Согласно исследованиям Европейского Комитета по Стандартизации и энергоэффективность) ниже приведена таблица итоговых результатов потенциальной экономии энергии по категориям технического улучшения здания.

Автоматизация Как мы можем видеть из таблицы выше, внедрение системы автоматизации является наиболее оптимальным решением повышения энергоэффективности здания с точки зрения времени окупаемости и потенциальной экономии энергии.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата Капитальные вложения на создание систем кондиционирования воздуха (СКВ) складываются из затрат, связанных с приобретением оборудования, затрат на строительные, монтажные и наладочные работы, непосредственно связанные с созданием СКВ (включая камеры, каналы, крепления, опоры под оборудование, изоляционные работы).

Капитальные вложения включают:

где К С – стоимость оборудования, руб;

К Т – транспортные расходы (можно принять 5-15% от стоимости К М – расходы намонтаж и пусконаладочные работы Результаты расчетов приведены в Таблице 3.6.1. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Центральный контролер Siemens Web-модуль для диспетчеризации контролеров Siemens OZW Центральный беспроводной модуль управления Siemens QAX Беспроводной датчик комнатной температуры Siemens QAA Автоматический балансировачный Siemens QFP Изм. Лист № докум. Подпис Дата пусконаладочные работы, включая отчисления Эксплуатационные расходы представляют собой текущие затраты, связанные с эксплуатацией СКВ и поддержанием систем в рабочем состоянии.

Эксплуатационные расходы включают следующие статьи затрат:

расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт (СТОР);

3.6.2.1. Расходы на заработную плату Расходы на заработную плату определяется по формуле:

где З– Зарплата диспетчеров, руб;

3.6.2.2. Стоимость годового расхода электроэнергии Изм. Лист № докум. Подпис Дата формуле:

где WЭ – количество, потребляемой энергии за год.

(согласно заявленным характеристикам для системы автоматизации потребление энергии составляет 11250 кВт/год);

Ц Э – плата за 1 кВтч потребляемой электроэнергии, руб /кВтч;

Расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание могут быть определены, укрупнено, как 1-2% от стоимости оборудования.

Результаты расчетов эксплуатационных расходов сводятся в таблицу № Наименование статей расходов Расходы на техническое обслуживание и текущий Изм. Лист № докум. Подпис Дата Изм. Лист № докум. Подпис Дата Определение номинальных затрат на отопление.

Площадь отапливаемого помещения составляет 11000 м2.

Нормативными документами определенна минимальная мощность отопления составляющая 100 Вт на 1 м2.

Определение затрат на отопление после модернизации здания:

Где К- это коэффициент энергоэффективности здания.

Таблица 3.6.3.1 Технико-экономические показатели проекта автоматизации.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата энергоэффективности инженерных систем административного здания за счет автоматизации технического обслуживания». В проекте был произведен подбор системы автоматизации для административного здания «Российского государственного университета туризма и сервиса», который находится по адресу: Московская область, Пушкинский район, пос. Черкизово, ул.

Главная, д. 99.

Было проведено аналитическое исследование вариантов модернизации существующих зданий, а так же анализ категорий энергоэффективности зданий.

Подобран комплект оборудования для эффективной работы системы автоматизации В соответствии с основными требованиями, предъявляемыми к надежности, и способность дистанционного управления системой.

дипломном проекте подтверждена технико-экономическими расчетами, которые представлены в экономическом разделе.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 1. Арутян А.А. Основы энергосбережения. Изд-во «Энергосервис», 2. СНиП 2.08.02-89* Общественные здания и сооружения. -М.: ГУП http:// rguts.ru/znanium.com 4. Гальперин М.В. «Электронная техника» М.: Инфра-М 2005. http:// 5. Староверов И.Г., Шиллер Ю.И. - Справочник Проектировщика.

Отопление, водопровод,вентиляция. М., "Стройиздат", 1990г.

кондиционирование воздуха". Ленинград, Стройиздат, 1981.

7. Методы и средства энерго- и ресурсосбереженияВ. В. Стафиевская, А. М. Велентеенко,В. А. Фролов. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008.

микроклимата в помещениях. -М.: ГУП ЦПП, 9. Чернышов - Энергосбережение в ЖКХ Академический проект, 10. Смотрелкин В. М. Совершенствование правовой и нормативной базы управления энергоэффективностью и энергосбережением в Москве // 11. Вентиляция, кондиционирование, обогрев и отопление в составе инженерных систем производственных и коммунальных объектов :

сводный каталог 04-07/ ООО «Инпромкаталог». – М., 2007. – 116 с.

Изм. Лист № докум. Подпис Дата 12. Крупнов Б.А., Шарафадинов Н.С. Руководство по проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

14. http://www.ecodomus.com Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003.

17. http://www.aircon.ru 18. http://www.siemens.ru Изм. Лист № докум. Подпис Дата