Моделирование энергоэффективности зданий

Моделирование энергоэффективности зданий позволяет непосредственно или косвенно принести значительную экономию владельцам/управляющим зданий при его эксплуатации, а также снизить вредное влияние объекта на окружающую среду. Предлагаем общий обзор этого относительно нового направления, которое становится неотъемлемой частью этапа проектирования при строительстве и реконструкции сооружения.

Ян Хенсен, Технологический университет Айдховена, Нидерланды

С точки зрения проектирования и эксплуатации устойчивых зданий мы живем в «экспотенциальные» времена. Перед исследователями, практиками и другими заинтересованными лицами стоит множество задач: от глобального изменения климата и истощения запасов ископаемого топлива до растущих потребностей пользователей зданий. В том числе в повышении комфорта и качества внутреннего воздуха, которые напрямую зависят от энергопотребления. В этой ситуации для создания устойчивых зданий и инженерных систем, которые смогут соответствовать требованиям будущего, необходим комплексный подход (рис. 1).

Многие страны мира поставили перед собой задачу, аналогичную инициативе Европейского союза: 20-20-20, т.е. к 2020 году снизить энергопотребление и выбросы СО² на 20 % по сравнению с 1999 годом, а также увеличить на 20 % долю энергии из возобновляемых источников.

Цели на 2050 год еще более глобальные и  достижение требует разработки зданий и районов с точным энергетическим балансом. Для этого и создаются модели и инструменты, позволяющие учитывать взаимодействие систем разного уровня, например транспортный сектор и крупные энергетические сети. Только при моделировании энрегоэффективности возможно достичь глобальной оптимизации производства и потребления энергии всеми объектами строительства.

Повышенные требования к энергетической устойчивости зданий связываются с обеспечением высокого качества внутренней среды. Вместо существующей практики простого соответствия минимальным стандартным параметрам, таким как температура и качество внутреннего воздуха, интенсивность освещения и уровень звука, здания будущего должны поддерживать комфортную внутреннюю среду, которая сможет лечить, стимулировать или расслаблять – в зависимости от назначения.

Однако пока главная цель – это снижение энергопотребления зданий. Учитывая относительно небольшой объем новых строительных проектов (в Европе он составляет всего 10 % в год от общего фонда существующих зданий), становится очевидно, что для достижения требуемой устойчивости к поставленному сроку необходимо выполнить огромный объем работ по модернизации существующих зданий. Таким образом, будущие проекты как нового строительства, так и модернизации требуют решения задач, которые могут оказаться слишком сложными для традиционных инструментов и методик проектирования.

Моделирование эксплуатационных характеристик здания

Сегодня вычислительное моделирование является одним из мощнейших инструментов анализа и может использоваться для решения задач разного уровня: от игровых до экономических и инженерных. В основе моделирования характеристик здания лежит множество теорий из различных дисциплин, преимущественно физики, математики, материаловедения, биофизики, бихевиоризма, экологии и вычислительной техники.

Как многие другие технологические разработки, моделирование энергетических характеристик зданий также прошло так называемый «цикл гиперразвития» (рис. 2). В этом контексте необходимо признать важную роль Международной ассоциации моделирования здания (IBPSA), главная цель которой – повышение уровня знаний в области моделирования характеристик зданий.

Наука моделирования эксплуатационных характеристик зданий постоянно развивается и совершенствуется, и сегодня большая часть исследований направлена на моделирование характеристик здания в процессах, протекающих при его эксплуатации.

Важность моделирования энергоэффективности подтверждается, например, продвигаемыми по всему миру системами классификации «зеленых» зданий, такими как LEED (Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании) и BREEAM (Метод экологической оценки в процессе исследования зданий), а также законодательными инициативами, такими как европейская Директива по энергетическим характеристикам зданий (EPBD).

Продолжение следует.

По вопросам членства в СРО Энергоаудиторов и получения допуска к проведению энергоаудита обращайтесь:

НП СРО «Межрегиональный союз энергоаудиторов «ИМПУЛЬС»

Россия, 125310, г. Москва, ул. Митинская, д. 55, стр. 1, офис 58

Телефон СРО +7 (495) 943-14-48;     Факс СРО +7 (495) 759-55-36.

Наше СРО Энергоаудиторов работает со всеми регионами России.