Анализ опыта практической реализации работ по энергосбережению и повышению эксплуатационной безопасности эксплуатируемых зданий и сооружений показывает, что процесс внедрения энергоэффективных технологий в муниципальных системах идёт очень медленно. С большим трудом формируются экономические механизмы финансирования и стимулирования энергосбережения. Как правило, реальная итоговая отдача от внедрения энергосберегающих мероприятий, если такая объективная оценка вообще проводится, оказывается существенно меньше заявляемых в начале проектов. Такая ситуация характерна не только для Казахстана, но и для стран ближнего зарубежья [1-4].
Отсутствие на сегодня объективной информации о фактических характеристиках энергоэффективности и эксплуатационном состоянии региональных зданий приводит к следующим негативным последствиям:
- Программы восстановления и модернизации зданий и сооружений регионов неэффективны и не соответствуют реальной ситуации, учитывающей их состояние
- Нерациональное расходование ресурсов и несанкционированные потери ограничивают развитие регионов, проектирование и ввод новых региональных объектов
- Отсутствует контроль надёжности функционирующих в регионах зданий и их эксплуатационной безопасности
- Отсутствует контроль соответствия фактической энергоэффективности и реальных теплотехнических характеристик новых зданий нормативам
- Муниципальный энергоменеджмент не в полной мере соответствует принятой государственной стратегии энергосбережения.
- Отсутствует возможность объективной энергетической паспортизации эксплуатируемых зданий и возможность адекватного прогноза развития дефектов и аномальных явлений
- Отсутствует территориально-административный прогноз возможных последствий низкой энергоэффективности объектов.
В этих условиях важным этапом работ в региональных программах энергосбережения, позволяющим найти эффективные решения вышеупомянутых проблем является проведение мониторинга реального эксплуатационного состояния функционирующих зданий и обоснование рациональных мероприятий по восстановлению нормативных характеристик, теплозащитных и надёжностных свойств и комфортных условий на объектах мониторинга. Вышеупомянутые функции, на наш взгляд, могут быть успешно реализованы с помощью муниципальной системы мониторинга тепло-технических и эксплуатационных характеристик функционирующих зданий, представляющей собой информационно-аналитическую систему поддержки принятия эффективных решений по энергосбережению и эксплуатационной безопасности в сфере строительства и ЖКХ на основе современных методов пространственного анализа, прогноза возникновения аварийных ситуаций и оперативного представления достоверных данных лицам, принимающим решения по управлению региональной инфраструктурой.
Оценить реальные теплотехнические характеристики эксплуатируемых зданий и рекомендовать мероприятия по восстановлению их нормативных характеристик, и, следовательно, снизить сверхнормативные потери, а также повысить надёжность их функционирования можно на базе технологий теплотехнического мониторинга, позволяющих на основе оперативной экспресс-диагностики получить необходимые оценки реальной энергоэффективности и фактических эксплуатационных характеристик функционирующих зданий и сооружений [5].
Реальная энергоэффективность ограждающих конструкций функционирующих зданий при тепловизионной диагностике может быть оценена по величине приведённого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций [6].
В качестве характеристик эксплуатационной безопасности и надёжности региональных объектов мониторинга могут служить оцениваемые при теплотехническом исследовании положение плоскости промерзания, время остывания строительного объекта при отключении системы теплоснабжения и обнаруженные дефекты ограждающих конструкций.
В процессе энергоменеджмента территориальной структуры региона каждое из региональных зданий, определяясь своими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками, вносит свою долю в энергоэффективность и эксплуатационную безопасность комплекса региональных зданий. При этом параллельно с проблемой диагностики реальных теплотехнических характеристик отдельных зданий появляется проблема управления всей муниципальной инфраструктурой в условиях реальных низких характеристик энергоэффективности каждого из объектов, а также задача прогнозирования возможных последствий для региона при значительных отклонениях реальных эксплуатационных свойств от нормативов [7].
При теплотехническом мониторинге крупного регионального образования объектами контроля является множество территориально распределённых объектов, картографически связанных со смежными системами, что определяет целесообразность использования в системе мониторинга эксплуатационного состояния функционирующих в регионе зданий возможностей и достоинств геоинформационных систем. Такая система поддержки принятия решения реализуется как многопользовательская распределённая система, сетевые функции и клиент-серверная архитектура которой ориентированы на применение Web-технологий. В общем случае такие Web-системы представляют собой некий многомерный комплекс, увязывающий с помощью телекоммуникационной сети в единую клиент-серверную архитектуру толстых (различные приложения) и тонких (например, Web-браузеры) клиентов и обслуживающий неограниченное количество пользователей. Функционирование такой системы поддержки принятия решений позволит совместить атрибутивную информацию экспресс-диагностики каждого из зданий территориального объединения с картографическими данными и в рамках клиент-серверной Web-системы.
При анализе теплотехнических и эксплуатационных характеристик объектов региона исследуемое территориальное образование может рассматриваться как элемент крупного административного центра. Картографически это может быть продемонстрировано примером рисунка 1, где административным центром является город Алматы, а объектами теплотехнического мониторинга – здания выделенного в нем района. Таким территориальным образованием может быть КСК, микрорайон, район, город и т.д.
Информационной основой эффективного функционирования системы теплотехнического мониторинга региональных объектов являются данные о зданиях, входящих в контролируемое территориальное образование. Эта входная информация включает в себя как априорные, практически не изменяющиеся данные об объектах, такие как проектная документация, картографические и атрибутивные данные об их расположении, нормативы, так и данные натурных исследований объектов мониторинга, позволяющие оценить их фактические эксплуатационные характеристики.
Наибольший интерес и важность для принятия эффективных последующих решений по энергоменеджменту исследуемого территориального образования представляют собой данные, характеризующие фактические характеристики об энергоэффективности и эксплуатационном состоянии реальных зданий, входящих в его состав. Именно эти данные позволяют оценить характеристики фактической энергоэффективности и сверхнормативные потери муниципалитета в целом. Получение этих данных связано с применением методологии тепловизионной диагностики зданий, базирующейся на проведении натурных испытаний на объектах мониторинга и реализующих технологии оперативной экспресс-диагностики [5].
Данные теплотехнического мониторинга, характеризующие эксплуатационные свойства реальных зданий и сооружений региона подразделяются на качественные и количественные характеристики последних. К количественным оценкам эксплуатационных свойств ограждающих конструкций зданий относятся, прежде всего, энергоэффективность, индикатором которой являются величины приведённых сопротивлений теплопередаче стен и светопрозрачных ограждающих конструкций строительных объектов и величина сверхнормативных тепловых потерь.
К качественным характеристикам относятся термограммы зданий, положение точки росы, дефекты ограждающих конструкций, аномальные зоны повышенных теплопотерь. Информация о качественных и количественных характеристиках объектов и данные о натурных испытаниях, являющихся исходной информацией для расчёта энергоэффективности и эксплуатационного состояния зданий формируют базу данных теплотехнических характеристик строительных объектов территориальных образований. Учитывая тот факт, что теплотехнический мониторинг на функционирующих объектах осуществляется периодически, с интервалом 3–5 лет, информация о его результатах будет накапливаться и использоваться для прогноза развития дефектов эксплуатируемых зданий региона.
Пользователи такой системы имеют доступ как к фактическим характеристикам каждого из объектов мониторинга, так и характеристикам исследуемого территориального образования. Вариант одного из интерфейсов пользователя подобной системы приведён на рисунке 2.
Процедуры успешного применения технологий теплового неразрушающего контроля для экспресс-диагностики фактического эксплуатационного состояния зданий территориального образования и всего строительного комплекса в целом могут быть организованы на объектах РК таким образом, как это демонстрируются рисунками 3, 4.
Предложенные технические и технологические решения апробированы ТОО «Системотехника» в рамках пилотного программно-технического комплекса теплотехнического мониторинга комплекса зданий небольшого территориального образования (КСК) и реализуют функции аналитической системы поддержки принятия решений по энергоменеджменту территориальных образований, с помощью которой, на основании фактических оценок теплотехнических свойств реальных муниципальных строительных объектов, принимаются эффективные решения по формированию программ термомодернизации и восстановлению зданий и сооружений.
Виктор Топоров, Валерий Аксельрод, ТОО «Системотехника»
Тобыл Жылкыбаев, ТОО «Centras Financial»
Эдиге Закарин, АО «КАЗГЕОКОСМОС»
г. Алматы — 2015.
Источники информации:
1. В.И. Ливчак, Ю.А. Табунщиков «Экспресс-энергоаудит теплопотребления жилых зданий: особенности проведения», ABOK №4, 2013.
2. Гавриловский А.В. «Мониторинг объектов нежилого фонда при оперативном управлении региональным и муниципальным недвижимым имуществом» Сайт «Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов», Всероссийская научно-техническая интернет-конференция 2011 г. http://kadastr.org/conf/2011/.
3. Виктор Топоров, Валерий Аксельрод, Тауфик Амирбаев, Петр Коршунов «Энергосбережение и надёжность эксплуатируемых в РК строительных объектов». Энергетика, № 2(49) май 2014 г. с.37–39.
4. Волов Г.Я., Зуев В.И., Сенновский Д.В. Экспресс-аудит зданий на основе динамической имитационной модели. Информационный бюллетень Строй-инфо, №3 (459) март 2014 год.
5. Виктор Топоров, Валерий Аксельрод, Тауфик Амирбаев, Петр Коршунов «Тепловой неразрушающий контроль как инструмент для контроля энергоэффективности строительных объектов». Энергетика, № 2(45) май 2013 г. стр. 28–31.
6. СН РК 2.04-21-2004 «Энергопотребление и тепловая защита гражданских зданий. Строительные нормы РК».
7. Топоров В.И., Амирбаев Т.Р., Аксельрод В.Ю., Коршунов П.П. «Теплотехнический мониторинг муниципальных строительных объектов». Вестник автоматизации № 4(38), декабрь, 2012 г. с. 8-9.
