VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Актуальность исследования. Конфликт между человеческой цивилизацией и Природой существовал всегда. Сейчас конфликт стал глобальным и угрожает существованию человечества. Факты, которые заставляют признать проблему насущной, сегодня касаются каждого, а завтра подвергнут опасности жизнь детей. Системный характер взаимопроникновения глобальных проблем современности, и их тесная связь с общепланетными кризисными процессами создали новую социоприродную реальность, значение которой еще слабо осознается. Опасность глобальных проблем вызвана и тем, что наступило экоизменение возможностей среды обитания человека. Экоизменение проявляется порой скрыто и проходит через множественные ненаблюдаемые (не проявленные) связи. В то же время мировое сообщество находится в стадии новой политической реальности, вытекающей из уже проявленного изменения среды обитания. Прежнее равновесие самовосстанавливающейся среды нарушились. Эколого-экономические изменения общества усиливаются. В 80-х годах вопрос ставился так, что возможна ситуация, когда «затраты на прирост мирового валового продукта будут превышать цену, которую общество согласно заплатить за этот прирост». Потребности в росте энергии ограничиваются необходимостью сохранить среду обитания, а она подведена вплотную к глобальной катастрофе». «Центральной проблемой является человек, его потребности, роль, обязанность и ответственность, моральные принципы и антагонистическое отношение к Природе». Дальнейшее наращивание производства здесь приведёт к окончательной деградации природных комплексов, полному истощению ресурсной базы, формированию стойких очагов заболеваемости населения. Человек большей частью своей жизни находится в зданиях. Эффективное использование ресурсов улучшает качество жизни – чувствовать себя лучше в безопасных, эффективных и комфортных зданиях. Трудности с добычей природно-сырьевых, топливно-энергетических ресурсов, связанные с увеличением глубины их залегания, а также постепенным сокращением разведанных и вовлеченных в экономический оборот объемов ведут к неизбежному повышению цен на сырье и росту сопутствующих затрат в смежных отраслях промышленности, что в итоге сказывается на стоимости и качестве строительных материалов, изделий, конструкций. «На свалках, хранилищах, полигонах скопилось около 100 млрд. т. твердых бытовых отходов, т. е. почти 700 т на каждого жителя. Из общей массы только 5% идёт на мусоросжигательные заводы и переработку, а остальное вывозят на свалки». Загрязнение окружающей среды отходами промышленного производства и потребления, строительным ломом, полученным от разборки зданий и др. приводят к уменьшению полезной площади земель, а также требуют огромных затрат на хранение, захоронение, утилизацию отходов и т.д. Приоритетным направлением модернизации и формирования инновационной экономики является развитие человеческого потенциала и человека как главной производительной силы общества. Поэтому данный процесс должен начинаться с обновления условий жизни, образования, здоровья и культуры населения. Одно из первых мест в этом ряду занимает жилищный вопрос – обеспечение граждан современным, доступным, комфортным жильем.

Строительство – одна из самых материалоёмких отраслей народного хозяйства. Затраты на материалы, расходуемые непосредственно на возведение зданий и сооружений, составляет более половины общей стоимости строительно-монтажных работ и около 1/3 капитальных вложений в народное хозяйство Российской федерации. Строительство потребляет более 30% всей продукции сферы материального производства, каждый % экономии ресурсов составляет в строительстве около 400 млн руб. в базисных ценах 1986 г.

Основными направлениями ресурсосбережения в строительстве являются:

• Внедрение в строительство новых прогрессивных материалов и конструкций;

• Совершенствование проектных решений зданий и сооружений;

• Широкая утилизация промышленных отходов и комплексное использование сырья;

• Экономия сырья и материалов при производстве изделий и их транспортировании;

• Совершенствование организационно-экономического механизма планирования и учёта задействованных в строительстве ресурсов. (материальных, энергетических, финансовых, трудовых).

Затраты ресурсов на жизненный цикл зданий, от расхода энергоресурсов при производстве строительных материалов для будущего здания и до расхода энергоресурсов на стадии его ликвидации и утилизации строительных материалов, могут быть значительными, особенно в стоимостном выражении, в том числе превышающими экономию, достигнутую в результате применения существующих норм. В связи с этим становится актуальной разработка концептуальной основы для проектирования, строительства и эксплуатации зданий с наименьшими ресурсо- и энергозатратами на протяжении всего жизненного цикла. Особенно важно принятие организационных рерурсо- и энергосберегающих решений на завершающей стадии жизненного цикла, когда необходимо делать разумный выбор между реконструкцией существующего здания и строительством нового. Решение такой сложной многовариантной задачи возможно с применением современных методов и программных средств, одним из которых является имитационное моделирование. При этом обоснованным является использование агрегативного подхода, согласно которому здания рассматриваются как совокупность агрегатов, параллельно существующих и динамично развивающихся на разных этапах его жизненного цикла.

Анализ современного состояния исследований по научной проблеме диссертации. Научные исследования, направленные на поиск путей устойчивого развития человечества, ведутся в мире со второй половины 20 века, в России данная проблема осознана и исследуется с 70-х годов 20 века. Встреча на высшем уровне «Рио- 20» (3-14 июня 1992 г. в Рио-де-Жанейро) в рамках Конференции ООН по окружающей среде и развитию, на которой представителями стран были приняты «Декларация по окружающей среде и развитию» и «Повестка дня на XXI век» – программа перехода к устойчивому развитию человечества). Исследования проблем рационального использования энергетических ресурсов проводятся в нашей стране с 1995 года, когда произошёл переход от санитарно-гигиенических критериев тепловой защиты зданий к экономическим, направленным на снижение расходов энергоресурсов на отопление зданий. С появлением нового понятия «устойчивое развитие» изменились требования к эффективному использованию ресурсов материальных и энергетических на всех стадиях его жизненного цикла зданий. Эти проблемы рассматриваются в трудах отечественных ученых, таких как В. Бехтерев, Р. Гарковенко, А. Гастев, В. П. Зинченко, М. Камшилов, П. Капица, П. Керженцев, И. Малмыгин, Н. Моисеев, В. Мунштов, В. Мясищев, Г. Тавризян, В. Чураков Ильичёв В.А., Ю.Г. Граник и др. Истоки гармоничного развития людей, технологий и организации восходят к исследованиям в таких областях, как бихевиоризм и необихевиоризм. На том этапе, в основном, изучались вопросы развития человека.

Среди зарубежных учёных, занимающихся вопросами энергосбережения и энергетической эффективности зданий, можно отметить значительный вклад целого ряда специалистов (Э. Торндайк, Дж. Уотсон, Б. Скиннер, К. Халл, Э. Толмен и другие авторы., и других). Однако исследования, выполненные с использованием опыта развитых стран, не могут быть в полной мере применены к современным российским условиям, связанным с неразвитостью нормативно-правовой базы энергетической эффективности, отсутствием унифицированного подхода к организации данного процесса и особенностями менталитета граждан РФ. Многие проблемы, связанные с моделированием организационного процесса проектирования, строительства и эксплуатации энергоэффективных зданий как единой системы, мало изучены и недостаточно исследованы, хотя имеют важнейшее значение в решении проблемы энергетической эффективности и модернизации российской экономики. Исследования по данной проблематике проводятся, как правило, с позиций отдельных аспектов указанной проблемы. Проблема энергосбережения во всех отраслях экономики не теряет своей актуальности с 70-х годов XX века. Создание инновационной концепции устойчивого развития и её принятие большинством развитых стран мира ставит задачу повсеместной экономии энергоресурсов и внедрения эффективного энергоменеджмента, в том числе и в управлении жизненным циклом зданий. Основные исследования вопросов энергосбережения в мировой науке направлены на энергоэффективное проектирование, основанное на системном подходе к управлению затратами энергоресурсов. В российской практике внедрение данного подхода находится в начальной стадии на примерах отдельных методик. Существующие в настоящее время документы, регламентирующие организационно-технические решения в области проектирования, строительства и эксплуатации, посвящены оптимизации расходования тепловой энергии, которая является одной их основных составляющих энергопотребления строительных объектов. В работах российских учёных здание рассматривается с позиций системного анализа как единой теплоэнергетической системы. Такой подход научно обоснован и подробно исследован, однако математическое моделирование только тепловой эффективности зданий не отражает в полной мере энергетическую эффективность здания в целом, формирующуюся на протяжении всего жизненного цикла. На энергетическую эффективность здания влияют различные организационно-технические решения, принимаемые как на стадии проектирования, так и в процессе строительства и эксплуатации. В настоящее время такой подход к организации жизненного цикла энергоэффективных зданий отсутствует. Между тем моделирование многовариантных решений может быть осуществлено на основе методики имитационного моделирования сложных систем посредством формирования агрегатов энергоэффективности. Внедрение предлагаемой методологии позволит получить значительный экономический эффект как в строительной отрасли, так и в экономике страны в целом.

Применяемые в исследовании методологические принципы

1. Принципы системного подхода: принцип целостности, принцип совместимости элементов целого, принцип функционально-структурного строения целого, принцип развития, принцип лабилизации функций, принцип итеративности, принцип вероятностных оценок, принцип вариантности,

2. Принципы устойчивого развития: принцип улучшения условий жизни человека в условиях воздействия на окружающую среду в пределах хозяйственной ёмкости биосферы; принцип удовлетворения потребностей в настоящем без ущерба для будущих поколений.

3. Принципы имитационного моделирования: принцип статистических испытаний, принцип дискретно-событийного моделирования, принцип стохастичности процессов.

В основе предполагаемых методов и подходов лежит использование многоаспектных знаний по изучаемой проблеме, базирующихся на теории системного анализа, теории экономического, логического и сравнительного анализа, методах математической обработки статистических данных, а также работах российских и зарубежных ученых. Основным методологическим инструментом исследования является системный подход — это совокупность принципов, определяющих цель и стратегию решения сложных проблем, метод, основанный на представлении объекта-носителя проблемы в качестве системы, включающий с одной стороны разложение сложной проблемы на ее составляющие, анализ этих составляющих, вплоть до постановки конкретных задач, имеющих отработанные алгоритмы решения, а с другой стороны, удержание этих составляющих в их неразрывном единстве. Важной особенностью системного подхода является то, что не только объект, но и сам процесс исследования выступает как сложная система, задача которой, в частности, состоит в соединении в единое целое различных моделей объекта. Использование данного методологического инструментария целесообразно, так как здание рассматривается как энергетическая система, функционирующая во взаимодействии с окружающей средой, потребляя ресурсы, видоизменяя их и возвращая обратно в окружающую среду. Также обоснованным является использование в проекте инструментария имитационное моделирование, так как процессы жизненного цикла зданий имеют стохастический характер, и выбор между различными вариантами экономии ресурсов должен быть основан на проведении имитаций: сценариев развития.

Целью магистерской диссертационной работы является определение целесообразности принятия организационно-технологических решений на завершающем этапе жизненного цикла зданий по критерию ресурсо- и энергосбережения.

Научная новизна исследования:

1. Применён системный подход к исследованию организационно-технологических решений на завершающем этапе жизненного цикла зданий в аспекте ресурсо- и энергосбережения.

2. Уточнён понятийный аппарат: предложено определение «завершающий этап жизненного цикла здания», учитывающее показатели ресурсо- и энергоэффективности и целесообразности строительного переустройства зданий.

3. Дополнена модель взаимодействия базового цикла реорганизации, жизненного цикла здания и цикла его строительного переустройства процессами демонтажа, утилизации и рециклинга строительных материалов.

4. Усовершенствована звёздчатая инфографическая модель значений организационно-технологических решений на стадии завершения жизненного цикла зданий путём учёта значений ресурсо- и энергоёмкости строительного переустройства.

Объект исследования – здания и сооружения, находящиеся на завершающем этапе жизненного цикла и значения ресурсо- и энергоёмкости процессов строительного переустройства.

Научно-техническая гипотеза диссертационного исследования предполагает возможность построения доказательной аргументации при оценке целесообразности реорганизации зданий на завершающем этапе жизненного цикла в аспекте ресурсо- и энергосбережения.

Практическая значимость заключается в том, что с помощью предлагаемых методик стала возможной формальная оценка целесообразности реорганизации функционала зданий на завершающем этапе жизненного цикла в аспекте ресурсо- и энергосбережения.

Полученные результаты могут быть использованы в деятельности:

- государственных структур в процессе законотворчества для учета затрат ресурсов при определении целесообразности строительного переустройства зданий, находящихся на завершающем этапе жизненного цикла;

- строительных организаций на стадии предпроектной проработки при определении целесообразности продления жизненного цикла зданий.

Методика оценки ресурсо- и энергоёмкости строительных технологических процессов может быть использована в работе инженерно-технологических специалистов для контроля соблюдения сроков, материалоемкости, энергоёмкости, производительности и технологии производства работ подрядных организаций.

Код для цитирования: Скопировать