Для строительной отрасли, потребляющей значительное количество энергоресурсов в масштабе народного хозяйства страны, проблема их эффективного использования особенно актуальна.
В Беларуси предпринимаются значительные усилия по сокращению расхода энергоресурсов, приняты законодательные акты и директивные документы, выполняются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, реализуются энергосберегающие мероприятия и технологии. В то же время в строительстве еще имеются резервы, использование которых может дать серьезный эффект.
Одним из вариантов снижения энергозатрат является формирование и реализация организационно-технологических мероприятий, основанных на комплексном системном подходе к данной проблеме. Анализ работ в области энергосбережения показал, что научные разработки и их внедрение в производство не полностью используют имеющийся потенциал. Большинство исследований направлено на сокращение расхода энергоресурсов в процессе эксплуатации зданий и сооружений. И только небольшое их количество посвящено совершенствованию технологии производства строительных работ, особенностям их выполнения в зимнее время, созданию и применению новых материалов и изделий. Практически не уделяется должного внимания эффективной организации строительства.
При формировании и разработке энергосберегающих мероприятий необходимо рационально использовать комплексный подход к исследованию системы потребления энергоресурсов [1,2]. Первый его этап — выявление, анализ и классификация мероприятий в процессе подготовки и возведения зданий и сооружений. Согласно разработанной авторами классификации, затраты энергоресурсов при производстве строительно-монтажных работ распределены по восьми группам (рис. 1).
В каждой группе проанализированы и выделены их основные составляющие. К примеру, на организационно-технологические нужды необходимы следующие энергозатраты:
— на разработку и перемещение грунта;
— на подачу материалов и конструкций к месту их использования и установки;
— на создание требуемых параметров микроклимата;
— на приведение материалов и конструкций к требуемому состоянию:
— на прочие организационно-технологические нужды.
Исследование этих затрат в процессе их взаимодействия с управляемыми и неуправляемыми параметрами системы потребления энергоресурсов позволяет выбрать наиболее эффективный состав мероприятий, обеспечивающий снижение энергопотребления при возведении зданий и сооружений в каждом конкретном случае. Разнообразие объемно-планировочных и конструктивных решений, их индивидуальность, большое количество видов строительно-монтажных работ и организационно-технологических способов их выполнения предопределяют соответственно оптимальные энергосберегающие мероприятия.
Определение возможных методов снижения затрат энергоресурсов в процессе строительства осуществлялось путем использования литературных источников, изучения опыта работы научно-исследовательских, проектных и производственных организаций, экспертного опроса квалифицированных и опытных специалистов. Выявленные организационно-технологические методы классифицированы по функциональному признаку и по признаку времени их преимущественной реализации.
По функциональному признаку возможные мероприятия могут быть распределены по следующим группам: административно-правовые; нормативные; технические; технологические; организационные; экономические; прочие.
Мероприятия, находящиеся в каждой из этих групп, объединены в отдельные блоки [2].
По признаку времени реализации они распределяются следующим образом:
мероприятия, реализуемые при проектировании зданий и сооружений, в том числе:
— выбор архитектурно-планировочных решений, допускающих производство работ в условиях отрицательных температур с минимальным расходом энергоресурсов;
— использование изделий и конструкций, требующих минимального расхода энергоресурсов при их изготовлении и монтаже, в том числе в условиях отрицательных температур;
— использование строительных материалов, не требующих дополнительного расхода энергоресурсов при производстве строительных работ, в том числе при отрицательных температурах (максимальное исключение “мокрых” процессов, снижение энергозатрат на подгонку и доводку устанавливаемых деталей и т.д.);
— проектирование систем отопления зданий и сооружений с учетом возможности рационального их использования при выполнении строительно-монтажных работ в зимнее время;
— детальная проработка и анализ проектных решений с точки зрения затрат энергоресурсов при производстве строительно-монтажных работ;
— выбор организационно-технологических решений возведения зданий и сооружений, отвечающих требованиям снижения затрат энергоресурсов, с дальнейшим их отражением в проектной и далее в исполнительной документации;
мероприятия, реализуемые при определении сроков производства работ, в том числе:
— определение продолжительности возведения объектов с учетом возможности максимального выполнения в теп-лое время года строительных работ, требующих дополнительного расхода энергоресурсов при их производстве в условиях отрицательных температур;
— выбор сроков начала строительства объектов и величины задела с учетом выполнения в теплое время года работ, требующих повышенного расхода энергоресурсов в условиях отрицательных температур;
мероприятия, реализуемые в процессе организационно-технологической подготовки производства, в том числе:
— разработка стройгенплана с учетом минимальных затрат на освещение (реализация этого мероприятия возможна при компактной схеме размещения строительной площадки);
— выбор временных зданий и сооружений с ограждающими конструкциями, имеющими высокий коэффициент сопротивления теплопередаче;
— разработка календарных планов производства работ с их обязательной оптимизацией по критерию расхода энергоресурсов во времени;
— выбор малоэнергоемких типов машин и механизмов с минимальным расходом энергоресурсов в зимних условиях;
— выбор технологии производства работ на альтернативной основе с учетом критерия величины расхода энергоресурсов;
мероприятия, реализуемые в процессе производства работ, в том числе:
— осуществление мер, предусмотренных проектно-сметной и организационно-технологической документацией;
— оперативное реагирование на основе метеорологических прогнозов и фактического состояния погодных условий;
— использование безобогревных, малоэнергоемких технологических методов производства строительных работ;
— организация четкого учета и контроля расхода энергоресурсов;
мероприятия, реализуемые при разработке и внедрении современных передовых технологий, техники и пр., в том числе:
— создание новых материалов и конструкций, исключающих или снижающих расход энергоресурсов на стройплощадке;
— создание новых модификаторов, обеспечивающих протекание беспрогревных технологических процессов;
— создание и внедрение новых технологий, обеспечивающих снижение затрат энергоресурсов;
— создание и внедрение новых малоэнергоемких машин и механизмов для производства строительно-монтажных работ;
— создание и внедрение специальных малоэнергоемких машин, оснастки и оборудования, предназначенных для производства строительно-монтажных работ в зимних условиях.
В случаях, когда ввиду большого разнообразия работ и возможных методов их выполнения из-за большого количества параметров возникают трудности формирования мероприятий, целесообразно для их оптимизации осуществлять создание и реализацию экономико-математических моделей. Одной из возможных может быть модель, в математическую основу которой положен алгоритм решения транспортной задачи с фиксированными затратами (задачи о назначениях). В общем виде постановка задачи заключается в следующем. Предполагается, что строительные организации для выполнения конкретного вида работ располагают возможностью использовать различные организационно-технологические методы, с применением каждого из которых в течение рассматриваемого календарного периода может быть реализован определенный объем работ данного вида. Как правило, даже использование одного из них на разных рабочих местах характеризуется различным расходом энергоресурсов на единицу работ и затрат времени. Это связано с разнообразием конструктивных элементов, объемов работ, характеристикой рабочих мест, наличием и степенью влияния возмущающих факторов и т.д. Кроме энергоресурсов, непосредственно направляемых на выполнение объемов работ, часто возникает необходимость их расхода, не зависящего или зависящего в слабой степени от объема работ, то есть фиксированные затраты (перебазирование бригад, машин и механизмов, затраты на создание новой техники и т.д.). Целью решения задачи является такое распределение организационно-технологических методов по участкам работ, при которых достигается минимум затрат энергоресурсов на весь объем данного вида работ.
Реализация экономико-математической модели позволяет получить оптимальное распределение методов производства работ, которыми обладает определенная строительная организация. Кроме того, в отдельных случаях может быть обусловлена потребность создания новой техники, что является отправной точкой для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с последующим созданием новых технологий.
Оптимизация решений по снижению затрат энергоресурсов только по одному критерию эффективности не всегда оправданна. Для оценки степени совершенства принимаемых организационно-технологических мероприятий необходимо сравнить их между собой по степени предпочтительности с помощью ряда критериев: расход энергоресурсов; трудоемкость и продолжительность выполнения работ; их стоимость и т.д.
В случаях, когда один критерий эффективности не является представительным, возникает необходимость решения многокритериальной задачи. В качестве критерия используются безразмерная величина, объединяющая принятые критерии эффективности, или другие методы решения многокритериальных задач [3–5].
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
разработку организационно-технических мероприятий по снижению затрат энергоресурсов в строительстве целесообразно осуществлять на основе системно-функционального подхода, обеспечивающего учет всего комплекса факторов, влияющих на этот процесс;
при формировании энергосберегающих мероприятий необходимо выполнить анализ возможного расхода энергоресурсов в разрезе всех рассматриваемых объектов строительства и выявить мероприятия, снижающие расход энергоресурсов, в соответствии с предлагаемой классификацией;
для оптимизации принимаемых решений по формированию энергосберегающих мероприятий целесообразно использовать информационные технологии с проведением экспертного опроса для получения недостающих данных.
Литература
1. Баранов С.П., Земляков Г.В., Лозовский А.А. Анализ затрат энергоресурсов при производстве строительно-монтажных работ. Мн.: БНТУ, 2004. 465 с.
2. Лозовский А.А. Взаимосвязь затрат энерго-ресурсов в строительстве. Мн.: БНТУ, 2004. 470 с.
3. Богомолов Ю.М. Информационные технологии в организации строительства. Мн.: ИРФ Обозрение, 1997. 240 с.
4. Гусаков А.А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993. 368 с.
5. Завадскас Э.К. Системотехническая оценка технологических решений строительного производства. Л.: Стройиздат, 1991. 256 с.