Представьте, что к концу текущего месяца будет создан новый город размером с Москву или Нью-Йорк. Все дороги, системы водоотведения, жилые дома и офисные здания этого города-гиганта построены всего лишь за месяц. А теперь вообразите, что такой строительный бум будет происходить каждый месяц в течение следующих 40 лет, и число мегаполисов увеличится почти до 500 штук. Именно такое количество городов, по расчетам ученых, потребуется, чтобы удовлетворить потребности растущего и все более тяготеющего к урбанизации населения нашей планеты. Николай Дубовицкий, региональный руководитель Autodesk в России и СНГ, рассказал, как строить города с низким углеродным следом и почему нужно ускориться в цифровизации строительства.
Давайте посмотрим на эту перспективу в контексте климатического кризиса, который мы переживаем сейчас. Создаваемая инфраструктура — от небоскребов и жилых зданий до мостов и туннелей — это крупнейший в мире источник парниковых выбросов, на долю которого приходится почти 40% загрязнений. По прогнозам экспертов, до 2050 года половину этих выбросов составят строительные материалы, а другую — энергия, необходимая для их эксплуатации.
При этом, согласно отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата ООН (МГЭИК), даже в случае самого оптимистичного сценария по сокращению выбросов предотвратить повышение температуры поверхности нашей планеты уже не получится. Всего через 30 лет, а, возможно, и раньше, она возрастет на 1,5 °С, что может сделать климат на Земле неузнаваемым. Чтобы избежать глобальной климатической катастрофы, нужно действовать быстро и масштабно — внедрять новые подходы к строительству зданий, созданию инфраструктуры и управлению ими.
Цифровые преобразования для решения климатических задач
Как строительная отрасль в целом, так и многие компании смотрят в сторону экологической безопасности, но преобразования пока идут с недостаточной скоростью и в небольших масштабах. Настало время, когда специалисты строительной отрасли и правительства по всему миру должны ускорить цифровизацию. Тем более что возможности цифровых инструментов и технологий сегодня — беспрецедентны.
Если еще пять лет назад для строительства здания с низким углеродным следом требовались месяцы и даже годы дорогостоящих архитектурных и инженерных проектных работ, то сегодня вычислительное моделирование, оценка и анализ результатов таких решений занимают в несколько раз меньше времени и требуют значительно меньших затрат. Все это стало возможным благодаря цифровым данным, облачным и вычислительным технологиям, а также генеративному дизайну.
Примеров экологичного строительства становится все больше как за рубежом, так и в России. Используя на этапе проектирования здания технологии Autodesk, американская строительная компания Dekker/Perich/Sabatini (D/P/S) получила возможность проводить всесторонний анализ места строительства и формы здания для обеспечения максимальной энергоэффективности и рентабельности. Благодаря продуктам Autodesk D/P/S создает экологичные проекты, обеспечивающие экономию средств и здоровую среду для жителей.
Так, недавний проект многоквартирного жилого комплекса от D/P/S предусматривал наличие крытой парковки с крышей из солнечных батарей, что позволило удешевить коммунальные услуги для жителей комплекса с низкими доходами. Кроме того, вода в данном комплексе нагревается с помощью этой крыши, что заметно снизило потребление энергии, она стала более доступной, уменьшилась нагрузка на энергосеть.
Подобные проекты приобретают особое значение, ведь они помогают замедлить последствия изменения климата за счет создания энергосертифицированных и углеродно-нейтральных моделей зданий.
Есть и другие показательные примеры энергетического моделирования в России, демонстрирующие доступность и высокую эффективность этого подхода не только для крупнобюджетных компаний.
Так, применение энергетического моделирования в одном из административных зданий Петербурга площадью 20 000 м2 выявило существенную разницу в потенциальных и реальных расходах. Из-за неправильной эксплуатации фактические затраты на содержание здания составляли 6 млн рублей в год вместо возможных 3 млн. Владелец не учел специфику существующего энергооборудования и некоторые важные особенности здания — вентиляционная система работала круглосуточно вместо положенных 11 рабочих часов и не была приспособлена к частичной загрузке помещения. Кроме того, зимой система отопления перегружалась из-за постоянно открытых окон. В результате вместо усовершенствования уже существующих систем воздухораспределения предприятие установило локальные кондиционеры, что привело к излишней трате электроэнергии на одновременное поддержание локальной и общей системы кондиционирования.
Другой российский пример — производственно-логистический комплекс площадью 21 500 м2 в Московской области. Здесь еще на этапе проектирования были определены будущие расходы на электро- и тепловую энергию, которые должны были составить 25 млн рублей и 1,3 млн рублей в год соответственно. Владелец объекта поставил задачу оптимизировать потенциальные затраты, при этом повысив экологичность будущего здания. Так в проекте комплекса появились решения, которые позволили регулировать отопление «по погоде», освещение заменили на светодиодное, кроме того, оптимизировали освещаемые зоны. Благодаря этому после ввода объекта в эксплуатацию удалось снизить расходы на электричество до 13 млн рублей, а на тепловую энергию до миллиона рублей.
Энергетическое моделирование — лишь один шаг к трансформации отрасли, как говорит Винсент Мартинес, президент и директор по эксплуатации Architecture 2030, некоммерческой независимой организации, созданной еще в 2002 году в ответ на чрезвычайную ситуацию с климатом:
«Декарбонизация застройки, охватывающая инфраструктуру здания и материалы, необходима для достижения поставленных научным сообществом целей по сокращению выбросов. Этого можно достичь только путем междисциплинарного сотрудничества и координации усилий в архитектурном, инженерном, проектном и строительном секторах».
Хорошая новость заключается в том, что мы видим, как цифровые инструменты дают возможность двигаться вперед в каждом секторе на должном уровне. Например, электроэнергетическая отрасль в течение длительного времени была одной из тех, где темпы перехода с аналоговых решений на цифровые были самыми низкими, однако ситуация меняется к лучшему благодаря таким лидерам, как Schneider Electric. Используя технологии машинного обучения и генеративного дизайна, эта компания модернизирует электротехнические системы, ставя во главу угла энергоэффективность и снижение углеродных выбросов. Без цифровых инструментов проектирование электросети с учетом целевых нормативов сокращения выбросов парниковых газов требует больших временных и финансовых затрат. При наличии таких инструментов создание экологичной инфраструктуры становится вполне посильной задачей.
Прозрачность помогает делать правильный выбор
Создание более энергоэффективных зданий и инфраструктуры — это лишь одна часть решения проблемы. Другая — это материалы, используемые для их строительства. Тут на первый план выходит понятие «углеродная составляющая», то есть выбросы при производстве и транспортировке строительных материалов. Бетон и сталь относятся к числу источников наиболее интенсивного углеродного загрязнения, так как при их производстве и доставке на производственные участки используются энергоемкие процессы. Однако и здесь технологии меняют правила игры, помогая ответственным за принятие решений получать более полную информацию.
Передовое решение под названием «Калькулятор углеродной составляющей в строительстве» (Embodied Carbon in Construction Calculator, EC3) — это глобальная открытая база данных, которая помогает проектировщикам и подрядчикам выбирать материалы с низким углеродным следом. Например, компания Microsoft — основатель, спонсор и экспериментальный пользователь этого инструмента — применяет EC3 для реконструкции части своей штаб-квартиры площадью 202,3 га в Редмонде, штат Вашингтон. Благодаря этому ресурсу Microsoft удалось сократить углеродную составляющую данного проекта почти на 30%.
Еще одна инициатива — Форум по снижению углеродных выбросов для руководителей (Carbon Leadership Forum), организованный Вашингтонским университетом. Он также нацелен на ускорение реформы строительного сектора, направленной на сокращение углеродной составляющей в строительных материалах и строительстве.
«Цифровое проектирование и сокращение угольной энергетики идут рука об руку, — говорит Кейт Симонен, исполнительный директор Форума. — Данные об углеродной составляющей все шире используются как предприятиями, так и теми, кто определяет политический курс при создании стратегий и для принятия решений, способствующих снижению углеродных выбросов».
Строительный сектор в России сегодня демонстрирует хорошие результаты в поддержании курса на энергоэффективность и экологичность жилых и коммерческих объектов. Согласно данным Knight Frank, в 2021 года Москва заняла 13-е место в рейтинге самых «зеленых» городов Европы, Ближнего Востока и Африки (EMEA). Это говорит о достаточно высоком показателе с точки зрения соблюдения экологических стандартов при строительстве. Поэтому в ближайшее время стоит ожидать, что «зеленое жилье» в столице будет только развиваться.
Движущая сила перемен в отрасли и в мире
Технологии обработки данных, автоматизации и анализа способствуют инновациям в самых разных технологических процессах, цепочках поставок и отраслях, прокладывая новые пути к эффективности, устойчивому развитию и росту, что, несомненно, является беспроигрышным вариантом для бизнеса. И Симонен, и Мартинес указывают на две силы, которые должны способствовать внедрению цифровых инструментов, — это индустриальный сектор и правительства.
Строительная отрасль по всему миру нуждается в помощи в деле преобразования своих технологических процессов и трудовых коллективов таким образом, чтобы проблемы климата были поставлены на первое место, стали приоритетом. Цифровые инструменты помогают получать информацию, которая дает возможность совершить этот переход. Правительства отвечают за то, чтобы способствовать цифровизации, которая ускорит выполнение этих первоочередных требований и обеспечит условия для внедрения таких технологий, как энергетическое моделирование и оценка углеродной составляющей. Это также сократит отходы в процессе опытно-конструкторских разработок и работы над строительными проектами. Они также могут стимулировать и финансировать развитие цифровых компетенций у будущих исполнителей такой работы.
Работая над восстановлением экономики в условиях пандемии COVID-19, многие правительства мыслят стратегически и думают о том, как их вложения могли бы наилучшим образом способствовать инновациям и устойчивому развитию.
Например, «Пакет мер по поддержке и восстановлению экономики» (NextGenerationEU — 750 млрд евро) от Комиссии Европейского союза является самым крупным на текущий момент. Он нацелен на то, чтобы сделать Европу более экологичной, расширить ее охват цифровыми технологиями и повысить ее устойчивое развитие. Инициативы Южной Кореи New Deal включают меры по улучшению экологии и предполагают инвестиции в технологии обработки данных и другие технические решения, — при этом повышенное внимание уделяется строительным объектам.
В России на государственном уровне также уделяется особое внимание экологической повестке. Так, в представленном Минстроем проекте стратегии развития строительной отрасли и ЖКХ до 2030 года отдельный раздел был полностью посвящен теме экологии. Данная стратегия направлена главным образом на рациональное использование природных ресурсов, сокращение энергопотребления и снижение негативного влияния на окружающую среду, а также на использование нетрадиционных, возобновляемых и вторичных энергетических ресурсов. Чтобы стимулировать более быстрый переход на экологическое строительство, государство в том числе планирует разработать программы по финансовой и налоговой поддержке технологий «зеленого строительства».
В условиях ускоренных климатических изменений и постоянно растущих темпов строительства необходимо активизировать наши усилия для защиты окружающей среды. Уже существуют технические решения, предоставляющие в наше распоряжение необходимые аналитические методики, а также обеспечивающие эффективность и должные масштабы преобразований. Пришло время внедрять эти решения.
Читать далее:
Найдено объяснение, почему с возрастом память у людей становится хуже
Омикрон и дети: как болеют новым штаммом самые маленькие и на что обратить внимание
Ученым удалось создать безалкогольное пиво, которое по вкусу как настоящее