Математическое моделирование – качественный инструмент современного проектирования

По материалам I Всероссийского Форума «Малоэтажное строительство в России»

Евгений Тесля, генеральный директор EST Group, председатель комитета по энергоэффективности и устойчивому развитию РГУД

Требуют ли объекты малоэтажного строительства обязательной сертификации по «зеленым» стандартам? Возможно, задача стоит иначе: нужно правильно применить те или иные методы проектирования, строительные и энергосберегающие технологии, инженерное оборудование. Далее – произвести оценку качества готового объекта. Эту оценку проводят по двум параметрам: эксплуатационные затраты и условия комфортного проживания. На сегодняшний день существует единственный способ оценки этих показателей – математическое моделирование.

У всех на слуху такое понятие как BIM-моделирование, которое часто называется моделированием 5D. Сейчас в практику вводится уже моделирование 7D, применимое к объекту любого функционального назначения.

Применительно к энергосберегающим свойствам объекта строительства при помощи моделирования 7D можно решать 7 следующих задач:

• оценка и снижение эксплуатационных затрат;
• оценка эффективности работы инженерных систем;
• оценка эффективности ограждающих и светопрозрачных конструкций;
• демонстрация высокого уровня качества микроклимата;
• определение индекса теплового комфорта;
• моделирование ветровых нагрузок;
• расчет теплопоступлений от солнечной радиации.

В качестве примера использования математического моделирования7D для оценки качества объекта, можно рассмотреть малоэтажный жилой комплекс «Гатчина Гарденс». Он расположен в окрестностях Санкт-Петербурга и состоит из нескольких 3–4-этажных построек, площадью 2000–2500 м2. Комплекс позиционируется как объект элитного класса. Площадь квартир – от 150 м2.

В данном случае использовалось два метода математического моделирования. Первый – математическое моделирование энергозатрат самого объекта. Оценка энергозатрат проводилась исходя из 10 энергосберегающих систем и меропрриятий, которые можно применять в малоэтажном строительстве:

• светодиодное освещение с датчиками движения/присутствия;
• датчики освещенности в местах общего пользования;
• система очистки дождевой воды;
• регуляторы давления на системе ХВС;
• регуляторы давления на системе ГВС;
• приточно-вытяжная система вентиляции;
• солнцезащита окна;
• погодозависимый график подачи теплоносителя в систему отопления;
• насосы с частичными преобразователями;
• термостатичный клапан.

Итог работы с математическим моделированием 7D представлен в денежно-временном выражении – стоимость оборудования, экономия средств в процессе эксплуатации объекта и период окупаемости финансовых вложений. Это тот «язык», который лучше всего понимают инвесторы.

Несколько примеров. Оснащение одного дома ЖК «Гатчина Гарденс», площадью 2000 м2 светодиодными светильниками с датчиками движения/присутствия обойдется в 360 тыс. руб. При этом снижение эксплуатационных затрат составит 180 тыс. руб. в год. Срок окупаемости – 2 года.

Установка датчиков освещенности в помещениях одного дома будет стоить 150 тыс. руб. Это даст экономию эксплуатационных затрат 50 тыс. руб. в год. Период окупаемости – 3 года.

Одной из самых дорогостоящих энергосберегающих технологий, предполагаемых к внедрению на упомянутом комплексе, считается поквартирная приточно-вытяжная система вентиляции. Установка такой вентиляции предлагается покупателю в качестве дополнительной опции. Цена вопроса – 750 тыс. руб. за один дом. Экономический эффект в процессе эксплуатации – 150 тыс. руб. в год. Время окупаемости – 7 лет. При этом владелец может управлять микроклиматом в своей квартире, не открывая окон.

Не трудно посчитать, что даже если квартиры не будут проданы сразу, то многие затраты на повышение энергоэффективности комплекса окупятся примерно за два – три года.

Результатом второго вида математического моделирования, примененного в данном ЖК, стала оценка теплового комфорта, создаваемого приточно-вытяжной системой вентиляции. Модель в виде высокоинформативных изображений показывает, как в помещениях распределяются теплопотоки от солнечной радиации; нагрузки, воспринимаемые системой кондиционирования и вентиляции; скорость и температура воздуха в эксплуатируемом пространстве. Таким образом, можно организовать комфортный микроклимат в помещениях любого здания, включая объекты малоэтажного жилищного строительства.

Математическое моделирование в отношении малоэтажного домостроения позволит не только получить действительно энергоэффективный дом, но и наглядно показать из чего складывается общее снижения эксплуатационных затрат.