Критерии выбора технологий экологически безопасного строительства в Арктике

Введение. Обоснована актуальность создания и совершенствования цифровых инструментов для комплексных научных исследований и опытно-конструкторских работ на основе информационной модели строительного объекта на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ). Исследование фокусируется на экологически безопасном (зеленом) строительстве в северных и арктических регионах (САР). Цель исследования — обоснование набора критериев «зеленого» строительства в САР Российской Федерации на основе логически взаимосвязанных моделей: проектной модели, натурной модели, математических моделей и цифровой модели-двойника. К основным критериям отнесены энергоэффективность и экологическая безопасность зданий.

Материалы и методы. Объектами исследования являются два здания-близнеца, спроектированные и построенные по программе научных исследований в Республике Карелия и Мурманской области. Объекты одинаковы, но условия их функционирования различаются. Предложена методология комплексного научного исследования для каждой стадии ЖЦ объектов. Применены методы сравнительного анализа и метод экспертных оценок, а также методы, представленные в нормативно-технических документах системы технического регулирования РФ, относящиеся к технологическим аспектам строительства.

Результаты. Определены четыре группы базовых критериев строительства для САР РФ: внешняя среда, внутренняя среда, материалы и технологии, энергоэффективность. Разработана информационная модель исследования (Research Information Model — RIM) как инструмент комплексного научного изучения в области технологий строительства в САР. Рассмотрена практическая реализация результатов исследования на двух указанных выше объектах, включая цифровой мониторинг состояния объектов в течение двух лет (2021–2023 гг.). Определены перспективы продолжения исследований.

Выводы. Обоснована необходимость разработки и на примере двух построенных объектов подтверждена целесообразность использования разработанной информационной модели исследования. Опыт применения основных блоков модели и цифрового мониторинга состояния объектов в течение двух лет подтвердил целесообразность использования информационного моделирования и продолжения исследований для совершенствования технологий строительства в САР.

1. Бенуж А.А., Колчигин М.А. Анализ концепции «зеленого» строительства как механизма по обеспечению экологической безопасности строительной деятельности // Вестник МГСУ. 2012. № 12. С. 161–165. EDN PJOUSN.

2. Теличенко В.И., Бенуж А.А. Обзор и классификация рейтинговых систем сертификации зданий и сооружений // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. № 31–1 (50). С. 239–243. EDN RDPBRB.

3. Теличенко В.И., Слесарев М.Ю. «Зеленая» стандартизация будущего — фактор экологической безопасности среды жизнедеятельности // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 8. С. 90–97. EDN XWBDZJ.

4. Теличенко В.И., Слесарев М.Ю. «Зеленая» стандартизация технологий формирования природоподобной среды жизнедеятельности // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 5 (116). С. 558–567. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.5.558-567

5. Васильева Ж.В., Буряченко С.Ю. Базовые принципы концепции «зеленого строительства» // Известия высших учебных заведений. Арктический регион. 2018. № 1. С. 12–15. EDN VWFTQA.

6. Никифорова В.А., Каверзина Л.А., Нужина И.П. «Зеленое» строительство как эффективный инструмент устойчивого развития территорий // Проблемы социально-экономического развития Сибири. 2020. № 1 (39). С. 44–50. DOI: 10.18324/2224-1833-2020-1-44-50. EDN DTKCNS.

7. Ротарь А.М. «Зеленое» строительство как эффективный инструмент устойчивого развития территорий // Путеводитель предпринимателя. 2022. Т. 15. № 2. С. 63–68. DOI: 10.24182/2073-9885-2022-15-2-63-68

8. Томаков В.И., Томаков М.В. Зеленое строительство в концепции устойчивого развития российских городов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21. № 2 (71). С. 16–31. DOI: 10.21869/2223-1560-2017-21-2-16-31. EDN YTPVFP.

9. Ravasio L., Riise R., Sveen S.E. Green Buildings in the Arctic region: a literature review // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 172. P. 16002. DOI: 10.1051/e3sconf/202017216002

10. Теличенко В.И., Щербина Е.В. Социально-природно-техногенная система устойчивой среды жизнедеятельности // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 6. С. 5–12. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.06.5-12. EDN KUKAGX.

11. Gutman S., Teslya A. Environmental safety as an element of single-industry towns’ sustainable development in the Arctic region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 180. P. 012010. DOI: 10.1088/1755-1315/180/1/012010

12. Voronina E. Development of the Arctic regions of the Russian Federation: Drivers of greening // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 244. P. 10051. DOI: 10.1051/e3sconf/202124410051

13. Ravasio L., Sveen S.E., Riise R. Green building in the Arctic region: State-of-the-art and future research opportunities // Sustainability. 2020. Vol. 12. Issue 22. P. 9325. DOI: 10.3390/su12229325

14. Buryachenko S.Yu., Kuzmenkov A.A., Karachentseva I.M., Voronin Z.A., Popova O.M. Green building in the northern and Arctic regions // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 937. Issue 4. P. 042030. DOI: 10.1088/1755-1315/937/4/042030

15. Кисель Т.Н., Прохорова Ю.С. Уровень цифровизации российских предприятий инвестиционно-строительной сферы // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 6. С. 971–987. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.6.971-987. EDN MGOJFC.

16. Лапидус А.А. Организационно-технологическая платформа строительства // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 4. С. 516–524. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.4.516-524. EDN BMHWDX.

17. Гусакова Е.А., Овчинников А.Н. Перспективы моделирования жизненного цикла объекта капитального строительства информационными потоками // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 8. С. 1191–1200. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.8.1191-1200. EDN BBAAAZ.

18. Лапидус А.А., Шевченко И.С. Основные принципы формирования организационно-технологической платформы научно-технического сопровождения уникальных объектов // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 7. С. 1138–1147. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.7.1138-1147. EDN LRPIZJ.

19. Лапидус А.А., Мотылев Р.В., Сокольников В.В. Формирование методологии детерминированной модели организации строительного производства на основе концепции организационно-технологической платформы строительства // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 1. С. 116–131. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.1.116-131. EDN IDDMFY.

20. Сафина Г.Л., Ершов Д.С., Корнев А.С., Хайруллин Р.З. Моделирование процессов создания высокотехнологичной продукции строительного назначения // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 5. С. 785–797. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.5.785-797. EDN CECEAJ.

21. Ларионов А.Н., Приходько А.В. Развитие внедрения технологий информационного моделирования при реализации жилищных инвестиционно-строительных проектов // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 2. С. 270–282. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.2.270-282. EDN ZVIYHH.

22. Дмитриев А.Н., Владимирова И.Л. Технологии информационного моделирования в управлении строительными проектами России // Промышленное и гражданское строительство. 2019. №. 10. С. 48–59. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.10.48-59. EDN FXXZAA.

23. Бурова О.А., Божик А.С., Шевцов А.В. Применение BIM технологий в строительстве: отечественный и мировой опыт // Вестник Московского финансово-юридического университета МФЮА. 2020. № 2. С. 84–90. EDN HYOTET.

24. Чурбанов А.Е., Шамара Ю.А. Влияние технологии информационного моделирования на развитие инвестиционно-строительного процесса // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 7 (118). С. 824–835. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.7.824-835. EDN XUWKPR.

25. Теличенко В.И. «Зеленые» технологии среды жизнедеятельности: понятия, термины, стандарты // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 4 (103). С. 364–372. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.4.364-372. EDN YNCVQX.

26. Теличенко В.И., Бенуж А.А., Сухинина Е.А. Межгосударственные «зеленые» стандарты для формирования экологически безопасной среды жизнедеятельности // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 4. С. 438–462. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.4.438-462. EDN EXLUMH.

27. Теличенко В.И., Лапидус А.А., Слесарев М.Ю. Анализ и синтез образов экологически ориентированных инновационных технологий строительного производства // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 8. С. 1298–1305. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.8.1298-1305. EDN RNDOCL.

28. Викторов М.Ю. Цифровизация процессов реализации инвестиционно-строительных проектов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10. № 4 (35). С. 516–523. DOI: 10. 21285/2227-2917-2020-4-516-523. EDN MLLUEV.

29. Ларионов А.Н., Карачева А.А. Цифровизация как инновационный фактор снижения сроков и повышения качества жилищного строительства в Московской области // Журнал исследований по управлению. 2020. № 6. С. 30–57. EDN RIIKJT.

30. Ларионов А.Н., Соловьев В.В., Морозов А.А. Формирование модели капитальных затрат в реалиях цифровизации строительства // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 1. С. 91–101. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.1.91-101. EDN OWNGYT.

31. Волкодав В.А., Волкодав И.А. Разработка структуры и состава классификатора строительной информации для применения BIM-технологий // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 6. С. 867–906. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.6.867-906. EDN RGQGTO.

32. Гусакова Е.А. Информационное моделирование жизненного цикла проектов высотного строительства // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 1 (112). С. 14–22. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.1.14-22. EDN YNHJXW.

33. Ларионов А.Н., Приходько А.В. Развитие внедрения технологий информационного моделирования при реализации жилищных инвестиционно-строительных проектов // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 2. С. 270–282. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.2.270-282. EDN ZVIYHH.

34. Гусакова Е.А., Овчинников А.Н. Перспективы моделирования жизненного цикла объекта капитального строительства информационными потоками // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 8. С. 1191–1200. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.8.1191-1200. EDN BBAAAZ.

35. Уткина В.Н., Грязнов С.Ю., Бабушкина Д.Р. Проблемы и перспективы внедрения технологии информационного моделирования в области строительства в России: проблемы и перспективы внедрения // Основы экономики, управления и права. 2019. № 1 (19). С. 57–61. DOI: 10.51608/23058641_2019_1_57. EDN YPHGPG.

36. Болотова А.С., Маршавина Я.И. Проблемы внедрения технологии информационного моделирования в России // Строительное производство. 2021. № 2. С. 70–80. DOI: 10.54950/26585340_2021_2_70. EDN PEYWAO.

37. Ларионов А.Н., Приходько А.В. Оценка перспектив использования технологий информационного моделирования в жилищном строительстве в России на период до 2030 года // Экономика строительства. 2022. № 9. С. 67–78. EDN DBQGIL.

38. Buryachenko S., Voronin Z., Karachentseva I., Kuzmenkov A., Popova O. Factors influencing the rating of low-rise wooden houses as “green” buildings // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 263. P. 05018. DOI: 10.1051/e3sconf/202126305018

39. Кузьменков А.А., Караченцева Я.М., Дербенёв А.В. Обоснование конструктивных и технологических решений экспериментального деревянного малоэтажного здания с учетом принципов «Зеленого строительства» // Resources and Technology. 2021. Т. 18. № 1. С. 66–93. DOI: 10.15393/j2.art.2021.5522. EDN VTLGWT.

40. Kuzmenkov A., Kaychenov A., Karachentseva I., Vasileva Z., Buryachenko S., Voronin Z. Information model of green building research in the Arctic: methodological aspects // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 420. P. 03021. DOI: 10.1051/e3sconf/202342003021

41. Kuzmenkov A., Kolesnikov G., Voronin Z. Green Technologies of Wooden Building for Arctic // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Pp. 385–398. DOI: 10.1007/978-3-030-94770-5_30

42. Buryachenko S.Yu., Karachentseva I.M., Voronin Z.A., Kuzmenkov A.A. The influence of enclosing structures of walls on the energy efficiency of a wooden building (on the example of the international project KO 1089 “Green Arctic Building”) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 539. Issue 1. P. 012024. DOI: 10.1088/1755-1315/539/1/012024

43. Kuzmenkov A., Tikhonov E., Kolesnikov G. Thermal bridges in wall panels of wooden frame houses // Proceedings of EECE 2019. 2020. Pp. 329–336. DOI: 10.1007/978-3-030-42351-3_29

44. Karachentseva I., Kuzmenkov A., Kaychenov A., Voronin Z. Energy-efficient building materials for Arctic conditions as a criterion for “green building” // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 383. P. 04075. DOI: 10.1051/e3sconf/202338304075

45. Buryachenko S., Voronin Z., Karachentseva I., Kuzmenkov A., Popova O. Monitoring of thermophysical properties of wooden buildings envelopes in climatic conditions of Murmansk and Petrozavodsk // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 244. P. 05025. DOI: 10.1051/e3sconf/202124405025

46. Kuzmenkov A., Karachentseva I. Refinement of thermal engineering calculations results taking into account actual materials characteristics // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 402. P. 07001. DOI: 10.1051/e3sconf/202340207001

47. Kuzmenkov A.A., Kuvshinov D.A., Buryachenko S.Yu., Kaychenov A.V., Karachentseva I.M., Voronin Z.A. Monitoring system for temperature and relative humidity of the experimental building // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2131. Issue 5. P. 052070. DOI: 10.1088/1742-6596/2131/5/052070

48. Kuzmenkov A., Buryachenko S., Kuvshinov D., Karachentseva I., Popova O., Voronin Z. et al. Humidity Regime of a Double Wooden Wall Made of Rounded Logs // Lecture Notes in Networks and Systems. 2021. Pр. 1276–1284. DOI: 10.1007/978-3-030-96383-5_142

49. Kaychenov A., Lukin S., Yarotskaya A., Selyakov I., Ereschenko V., Kuzmenkov A. Automated systems for monitoring microclimate parameters and electricity metering of an experimental building // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 389. P. 02005. DOI: 10.1051/e3sconf/202338902005

50. Кайчёнов А.В., Лукин С.А., Яроцкая А.А. Разработка системы автоматизированного мониторинга параметров микроклимата и автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии модельного объекта // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2022. Т. 25. № 4. С. 298–304. DOI: 10.21443/1560-9278-2022-25-4-298-304. EDN ICJLSN.

51. Stolyanov A., Zhuk A., Vlasov A., Maslov A., Kuranova L., Kaychenov A. Complex for modeling and optimization the sterilization process // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 403. Issue 1. P. 012016. DOI: 10.1088/1755-1315/403/1/012016

52. Кайченов А.В., Благовещенский И.Г. Комплексная модернизация систем управления процессами тепловой обработки водных биоресурсов Арктики с использованием интеллектуальных технологий : монография. Курск, 2022. 251 с. EDN QCTQSF.