Статья: Проблемы перехода к массовому строительству умных домов

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Белорусско-Российский университет, г. Могилев

Проблемы перехода к массовому строительству умных домов

Лобикова О.М. старший преподаватель,

olg.lobikova@yandex.ru

Лобикова Н.В.лаборант,

nadya.lobikova@yandex.ru

Аннотация

Ключевые слова: умный дом, энергоэффективность, экологичность, жилой дом, система обеспечения микроклимата, системы отопления, системы вентиляции.

Annotatіon

Keywords: smart home, energy efficiency, environmental performance, residential building, microclimate support system, heating system, ventilation system.

В настоящее время в России и в Беларуси сложилась благоприятная ситуация для развития инновационных процессов в области повышения энергоэффективности при строительстве жилых домов.

Попытка решения основной проблемы экономики - человеческие потребности безграничны, а ресурсы ограничены - требует разработки новых и улучшения уже существующих технологий в жилищном строительстве, повышения уровня комфортности зданий.

Исчерпаемые невозобновляемые источники энергетических ресурсов требуют бережного использования, так как их количество крайне ограниченно [1]. При этом в России и в Беларуси потребность в энергии и энергетических услугах для нужд жилищного строительства и эксплуатации домов постоянно растет.

Связано это с несколькими группами факторов. В первую очередь на увеличение потребности в энергоресурсах в жилищном секторе влияют активно развивающиеся процессы строительства жилых домов (таблица 1) [2, 3], что в свою очередь является необходимым условием успешного технологического развития.

Таблица 1 Ввод в эксплуатацию жилья на 1000 человек населения

Как видно из таблицы 1, в период с 1995 по 2015 годы происходило увеличение объема жилищного строительства как в городах, так и в сельских населенных пунктах Беларуси и России. Несмотря на то, что темпы роста жилищного строительства в последние пять лет снизились, тем не менее потребность в энергоэффективных технологиях остается высокой. Крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов в настоящее время является сфера жилищно-коммунального хозяйства. Так в Беларуси жилищный сектор потребляет в настоящее время 37,5% всей тепловой энергии и более 23,6% электрической энергии, используемой в стране. Поэтому сокращение энергоемкости жилищного строительства является одной из приоритетных задач.

Еще одна группа факторов, благоприятно сказывающаяся на развитии новых энергоэффективных технологий - это международные требования снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, а также уменьшение влияния строительства и эксплуатации зданий на климатические изменения, так как снижение энергопотребления напрямую связано с уменьшением выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу [4]. Указанные факторы напрямую влияют на возникновение и развитие в современной стройиндустрии в последние десятилетия технологий «умных» домов.

«Умный дом» подразумевает систему, которая обеспечивает экономию всех видов ресурсов и безопасность пользователя, которые достигаются с помощью высокотехнологичных устройств и автоматизации (англ. Smart House, также англ. Intelligent Building) [5]. Начиная с 1990-х гг. в США и развитых европейских странах с появления отдельных «умных» устройств, концепция «умного» дома трансформировалась в реальный рынок устройств и технологий, применяемых в жилищном строительстве. При том что в настоящее время в США умными являются лишь 6 % домов, в России - всего 1,5 %, а в Беларуси - менее 1 %, эти технологии постепенно набирают популярность и к 2022 году в России прогнозируется рост количества «умных» домов до 8,5 % [6].

Современные требования, предъявляемые к жилому зданию, выросли. Кроме традиционных (надежности и долговечности) появились дополнительные:

- обеспечение повышенного комфорта;

- охрана и техническая безопасность;

- эффективное потребление ресурсов;

- экологичность.

В последние годы разработаны и реализованы новые научно-технические и инженерные решения по снижению потребления тепловой энергии при эксплуатации зданий. Отрасль освоила производство энергосберегающего оборудования и материалов для строительства энергоэффективных жилых домов и тепловой модернизации эксплуатируемого жилищного фонда. В Беларуси создана вся необходимая нормативно-правовая база для перехода к массовому проектированию и строительству энергоэффективного жилья. Нормативно установлено, что с 1 апреля 2013 года в Беларуси проектирование вновь возводимых жилых зданий классов по потреблению тепловой энергии на отопление и вентиляцию ниже класса «В» не допускается. Аналогичные требования предусмотрены в российской нормативной базе. С 4 декабря 2019 года в Беларуси вступил в силу указ, определяющий условия участия собственников жилых зданий в финансировании энергоэффективных мероприятий (№ 327 от 04.09.2019 «О повышении энергоэффективности жилых домов»). Предусмотрены объемы государственной поддержки энергоэффективных мероприятий (до 50 % от всех затрат). Предоставляется возможность возмещения остальных 50 % затрат собственниками жилья только после выполнения всех работ по повышению энергоэффективности с рассрочкой на 10 лет. При этом в бюджете 2020 года предусмотрено около 40 млн. белорусских рублей для государственной поддержки таких мероприятий. Положительным является разработка механизма пополнения данного фонда за счет средств, поступающих от приватизации жилья (10 %) и отчислений на капремонт (10 %). Это около 40 млн. белорусских рублей ежегодно. Предусмотрена возможность также участия в проектах, связанных с повышением энергоэффективности международных организаций и собственников помещений.

Ключевые позиции при обеспечении комфорта помещений, эффективности потребления ресурсов и экологичности отводятся системам обеспечения микроклимата помещений. Поэтому понятия «умный» дом и «энергоэффективный» дом используются как синонимы. Комфорт и безопасность являются необходимыми элементами высокой производительности труда и благополучной жизнедеятельности людей. Человек проводит в помещении 50-90 % времени, соответственно микроклимат помещения является важным фактором жизни. Обеспечение необходимых параметров микроклимата помещения производится с помощью различных систем жизнеобеспечения, проектирование, установка и эксплуатация которых, в свою очередь, требуют значительных энергетических и, соответственно, денежных затрат.

Умные энергоэффективные здания имеют преимуществ по сравнению с традиционным строительством:

- максимальный уровень комфорта проживания;

- сокращение времени, затрачиваемого на ежедневные бытовые работы;

- экономическая выгода для жильцов за счет снижения текущих финансовых расходов на приобретение энергии для отопления, а также электроэнергию, водоснабжение и кондиционирование воздуха;

- гарантии производителя по надежности эксплуатации систем;

- экономия энергоресурсов;

- снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух за счет уменьшения энергопотребления;

- предотвращение последствий изменения климата за счет уменьшения парникового эффекта в результате снижения энергопотребления;

- повышения качества жизни за счет снижения уровня вредных выбросов и их негативного воздействия на здоровье жителей;

- повышенная безопасность благодаря применению датчиков реагирования на утечки, возгорания, поломки оборудования, проникновения в жилище и т.п.

Общая экономия энергоресурсов системы «Умный дом» составляет по оценкам специалистов 8-12 %, экономия электроэнергии - 3-5 %. Достигается эта экономия оптимизацией режимов работы оборудования, отсутствием перегрузок. Постоянный автоматический контроль осуществляется непрерывно и позволяет на техническом обслуживании и ремонте сократить затраты в 3,5 раза [6]. Что важно, экономия не влечет за собой снижения качества жизни, а уровень комфорта в жилом доме повышается.

Однако несмотря на неоспоримые преимущества перед традиционным строительством «умные» дома имеют ряд недостатков, которые стоят на пути их массового применения при новом строительстве.

В первую очередь это высокие первоначальные затраты на приобретение умных технологий, монтаж оборудования и длительный срок окупаемости, по мнению пользователей. Последнее утверждение нам представляется неверным [1, 7]. В долгосрочном периоде с учетом всех экономических, экологических и социальных результатов внедрение энергоэффективных технологий является выгодным пользователю. Доказано, что срок окупаемости, например, энергоэффективных систем обеспечения микроклимата помещений не превышает отопительного сезона [1, 8]. Однако население в большинстве своем не готово вкладывать финансовые ресурсы в «умные» технологии.

Еще одна группа проблем на пути массового применения «умных» технологий в жилищном строительстве - это сложный процесс внедрения и малый опыт в данной сфере в Беларуси и России. Многие жители относятся к системам «умный» дом и энергоэффективным технологиям как к имиджевым элементам, считая особенностью предназначения системы «умный дом» только обеспечение повышенного комфорта проживания. Если же рассматриваются малобюджетные проекты, то предусматриваются выполнение только простейших функций: сигнализация, и иногда GSM-оповещение. Таким образом получил распространение узкий подход пользователей к «умным домам» как к совокупности некоторого количества «умных» продуктов рынка, решающих отдельные узкие задачи либо предусматривающих применение только систем автоматизации.

Следующая группа проблем связана с продвижением концепции «умный» дом отдельными специализированными фирмами, предлагающими покупателям свои частные марки. Сложность системы «умный дом» оказывается слишком высокой, поэтому она подвержена риску быстрой потери эксплуатационных качеств и не надежна при длительном функционировании. Количество больших и малых аварий и неисправностей в сложной технической системе становится неприемлемо высоким при возрастании сложности. Это влечет за собой необходимость наличия резервного источника бесперебойного питания. При выходе из строя отдельных элементов системы, затраты на восстановление из-за высокой стоимости комплектующих оказываются трудновыполнимыми для жильца. Если же речь идет об элементах, которыми пользуются все жители многоквартирного жилого дома, то сбор финансовых ресурсов на ремонт системы и ремонтные работы не выполняются. Соответственно вся система на длительный промежуток времени выходит из строя.

В отдельных случаях установкой систем занимаются специалисты, которые используют одновременно в проекте разработки нескольких производителей. Данный факт, с одной стороны, выступает как преимущество, позволяет подобрать оптимальный комплект оборудования для решения поставленных задач. При этом возникает новая проблема в отсутствии достаточного количества квалифицированных специалистов на рынке услуг и, как результат, низкое качество работы и отсутствие гарантий, быстрый выход из строя дорогостоящего оборудования, невозможность его эксплуатации в соответствии с заявленными производителем характеристиками. Возникают сложности при организации проектирования, монтажа и дальнейшего обслуживания систем.

Нельзя также игнорировать факторы, связанные с низким уровнем сознательности населения при применении высокотехнологичных систем для достижения целей минимизации антропогенной нагрузки на окружающую среду и климатические изменения. Об экономии ресурсов, энергии вспоминают в последнюю очередь и только в тех случаях, когда суммы в «жировках» высоки, что в современных реалиях недопустимо. Здесь решение проблем - задача государственного стимулирования и повышения экологического образования населения страны.

Еще одна важная проблема при проектировании «умных» домов - это необходимость обеспечения конфиденциальности и надежной защиты управляющей системы от взлома и хакерских атак.

Перечисленные проблемы постепенно решаются. Энергоэффективных зданий в России и Беларуси строится достаточно много. Первые российские проекты энергоэффективного домостроения: жилой дом в Москве в 2001 году (на его эксплуатацию используется 85 кВт•ч/м2 в год) и в Рязанской области городе Рыбное (используется система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла, тепловой насос для отопления, солнечные батареи для электроснабжения, солнечные коллекторы для подогрева воды, автоматизированная система контроля). В Беларуси первый энергоэффективный многоквартирный жилой дом введен в эксплуатацию в Минске в 2007 году. Он оснащен поквартирной системой принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепловой энергии вентилируемого воздуха, программируемой системой управления тепловлажностным режимом в квартирах. Строятся и дома, близкие по характеристикам энергоэффективности к «пассивным». В России это двухэтажный дом в Бутово, построенный в 2011 году, получил сертификат немецкого института Passive House, относится к «зеленым» домам. Удельный расход тепловой энергии на отопление составляет всего 24 кВт ч/мІ в год. Претендентом на первенство в области российского пассивного домостроения можно признать петербургскую строительную компанию «Пассив Хаус». На ее счету около 80 коттеджей. В Беларуси в 2015-2019 годах по программе ПРООН введены в эксплуатацию в Минске, Гродно и Могилеве жилые дома с классами энергоэффективности «А+» и «А», оборудованные инженерными системами, обеспечивающими минимальное энергопотребление на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение. В Могилеве жилой дом оснащен системой солнечных коллекторов, тепловым аккумулятором и системой утилизации тепла бытовых стоков. Энергоэффективный многоквартирный жилой дом в Минске также оборудован системой утилизации тепла бытовых стоков. А в жилом доме в Гродно используются тепловые насосы на энергетических сваях и насосы, использующие тепло стоков городского канализационного коллектора, а также солнечные батареи, утилизатор тепловой энергии бытовых стоков жилого дома для предварительного подогрева воды в системе горячего водоснабжения.