Среди всей деятельности человека наибольшее воздействие на окружающую среду оказывает энергетика. Причиной тому огромные объемы электроэнергии, в которых мы нуждаемся, а также способ, которым она добывается – сжигание различных видов ископаемого топлива. Вопрос о более рациональном использовании энергоресурсов встает все более остро, и отнюдь не только из-за глобальных изменений климата. Главная причина – экономическая. Государственные бюджеты и промышленность ежегодно несут колоссальные финансовые потери из-за неэффективного использования энергии. И один из главных каналов ее утечек – жилищно-коммунальное хозяйство, поскольку для поддержания работоспособности и функционирования зданий используется 12% потребляемой человечеством воды и 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Кроме того, на них приходятся 30% от общего объема парниковых газов и 65% объема отходов.
В качестве иллюстрации можно привести данные из последних отчетов Американского общества проектировщиков объектов инфраструктуры. Они подсчитали, что на приведение в порядок коммунальных служб в стране придётся вложить порядка 2,2 трлн долларов США в течение пяти лет. Даже нация, гордящаяся своим менеджментом, вынуждена признать, что система управления ресурсами, в том числе энергетическими, оставляет желать лучшего. Например, будь электросети США всего лишь на 5% эффективнее, экономия электроэнергии составила бы величину, при которой удалось бы избежать объемов выбросов парниковых газов от 53 миллионов автомобилей.
Энергоемкость же экономики России, по данным Всемирного фонда дикой природы, вдвое выше, чем мировой экономики в целом, и в 3 раза – чем в Японии и 15 странах Евросоюза. Это, в частности, значит, что наши товары оказываются значительно дороже аналогов из других стран, так как на их производство и транспортировку расходуется больше энергии. Теоретические исследования показали, что эффект единовременной замены всех устаревших технологий в России составит 42% от объема потребления энергии в 2005 г. Примерно столько электричества в год потребляет Франция. А если говорить об экологической составляющей, то уровень парниковых выбросов сократится при этом на величину, превышающую годовой уровень в Великобритании.
Почти четверть от этого потенциала развития приходится на сектор услуг и ЖКХ, причем на последнее – особенно большая доля: 64%. Это объясняется крайне неэффективными технологиями и большими потерями в системе теплоснабжения. По оценкам специалистов, расход энергии в данной сфере можно снизить на 52%. Образцом здесь должны являться современные здания, которые потребляют в 3 раза меньше электроэнергии. К сожалению, пока речь идет только об отдельных примерах подобной экологической рациональности. В массовом же строительстве ситуация остается довольно прискорбной.
Все вышеизложенные соображения заставляют специалистов из самых различных областей все чаще обращаться к энергосберегающим технологиям, как к наиболее эффективным методам хозяйствования в условиях дефицита ресурсов. «Правило 20/80» говорит, что на этап проектирования приходится всего 20% расходов, затрачиваемых на здание на протяжении его жизненного цикла, в то время как остальные 80% затрат приходятся на этап эксплуатации. Поэтому для домовладельцев и управляющих компаний энергоэффективность в первую очередь проявляется в возможности снижения расходов на обслуживание и улучшении прогнозируемости их размеров.
Благодаря росту популярности так называемого экологически рационального строительства, в развитых странах его стали воспринимать как признак хорошего тона, а кое-где и вовсе новые нормы ввели законодательно. Здесь можно опять обратиться к опыту США, где к 2019 году планируется добиться нулевого энергетического баланса при строительстве всех новых жилых зданий и нулевого уровня выбросов парниковых газов при строительстве административных зданий. Ко всем новым и реконструируемым зданиям госучреждений в США предъявляются требования сократить потребление природного топлива на 55% в 2010 году и полностью прекратить выбросы углерода к 2030 году. Подобные меры в ближайшем будущем собираются применить и к коммерческим организациям.
Введения аналогичных норм в нашей стране ожидать пока не приходится, но первые шаги в этом направлении уже совершаются. В качестве главных сдерживающих факторов традиционно называют большой объем инвестиций на начальном этапе и чрезмерную сложность расчётов, при которых необходимо учитывать множество факторов, среди которых эксплуатационные характеристики, а также особенности уже существующей инфраструктуры, землепользования и тому подобных. Однако средства, вложенные в проектирование и строительство энергоэффективного здания, с лихвой окупаются во время его эксплуатации, а для разрешения второй проблемой существуют самые разные инструменты.
К примеру, современное программное обеспечение (такое как Autodesk Revit Architecture) может создавать цифровые информационные модели, которые полностью соответствуют свойствам реального объекта, включая материалы, из которых он создан, и реакции на условия внешней среды. Такие модели можно использовать не только для проектирования новых зданий или инженерных коммуникаций, но и для управления уже существующими объектами, их анализа, а также своевременного ремонта и модернизации. Анализ информационной модели жилого дома позволит точно оценить реальные объемы потребления электроэнергии, обнаружить ошибки проектировщиков и места утечки тепла. Поворот здания всего на 2° может на порядок сократить потребление электричества за счет того, что солнце будет светить в его окна дольше. Но, если выяснить это, когда жилой дом уже будет построен, пользы данная информация не принесет – здесь-то и пригодятся модели.
Другое применение компьютерных технологий в ЖКХ – работа с геопространственными данными. На основе таких программ, как AutoCAD Map 3D, можно построить геоинформационную систему (ГИС), которая будет контролировать работу ливневой канализации, водопровода или электросети, следить за состоянием труб и потреблением ресурсов. А если включить в нее информационные модели зданий-потребителей, то можно получить полную интерактивную картину потребления ресурсов целым районом или даже городом. Безусловно, для функционирования ГИС требуются интеллектуальные устройства передачи информации о состоянии и процессах, происходящих в системах в реальном времени. Они позволяют прогнозировать работу систем в будущем, эффективно распределять ресурсы, повышать производительность работы и вовремя выявлять потенциальные проблемы.
ГИС позволяют принимать обоснованные решения по их эксплуатации на основе достоверной информации. Работы этих сетей основывается на точных моделях инфраструктуры, позволяющих выполнять визуализацию с учетом реальных условий строительства. Пока не все разработчики САПР готовы предложить подобные технологии, однако уже можно выполнять подобные проекте на базе AutoCAD Map 3D, Autodesk Topobase, и Autodesk MapGuide Enterprise.
Если раньше энергосбережение в нашем климате было задачей почти недостижимой и довольствовалось достаточно скромными показателями, то современные технологии позволяют добиться действительно значимых результатов. Благодаря их применению ЖКХ должно стать экономически эффективным, а высвободившиеся ресурсы можно направить на решение новых задач.
