Зеленый BIM входит в нашу жизнь
Зеленый BIM входит в нашу жизнь
Владимир Талапов
Данная статья продолжает цикл авторских публикаций об информационном моделировании зданий. С предыдущей статьей цикла можно ознакомиться здесь.
В последние два десятилетия, почти одновременно и параллельно с информационным моделированием зданий успешно развивается еще один, но совершенно с иной точки зрения, концептуальный подход к созданию новых объектов – Экологически рациональное проектирование (Sustainable Design).
Это понятие, получившее в мире широчайшее распространение, относится к общей концепции Устойчивого развития (Sustainable Development) и по своей сути просто обречено на тесное взаимодействие с технологией BIM. Рассмотрим все это более подробно.
Экологически рациональное проектирование
. Термин Устойчивое развитие впервые появился в 1987 году в докладе Всемирной комиссии ООН по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее».
Он подразумевает такое развитие мирового сообщества, при котором «нынешние поколения людей удовлетворяют свои потребности, не лишая будущие поколения возможности удовлетворять свои».
Его появление и широкое распространение в мировой практике связано с возросшей озабоченностью человечества ухудшающейся экологической обстановкой, истощением природных ресурсов и многими другими факторами, ставящими под сомнение наше дальнейшее успешное существование.
Реализацию идей устойчивого развития призван координировать и претворять в жизнь Всемирный совет по экологическому строительству, который имеет уже в подавляющем большинстве стран – членов ООН свои национальные отделения.
В рамках концепции устойчивого развития появился новый подход к проектированию и возведению объектов, названный экологически рациональным проектированием.
Он предполагает интеграцию, анализ и оптимизацию экологических, технологических, социальных и экономических факторов на каждом этапе процесса проектирования, широкое использование энергосберегающих технологий и возобновляемых ресурсов, в том числе и замкнутый цикл ресурсопотребления, гармоничное вхождение нового здания в окружающую природную среду и многое другое, что должно сводить до минимума вредное воздействие человеческой деятельности на окружающий нас мир.
При этом подсчитано, что разумно осуществляемое экологически рациональное проектирование не только сохраняет природу, но и является экономически выгодным, поскольку сокращает расходы на содержание и обслуживание здания при рассмотрении этого процесса в длительной перспективе.
То есть «зеленое» проектирование – это не просто проектирование в его обычном понимании, но и задание оптимальных параметров будущей эксплуатации здания в течение всего его жизненного цикла (рис.1).
Рис.1 График временной зависимости стоимости здания с учетом расходов на его эксплуатацию при обычном и «зеленом» строительстве.
В настоящее время экологически рациональное проектирование в мире стимулируется через несколько уже существующих стандартов или, правильнее сказать, систем рейтинговых оценок (так называемых «зеленых рейтингов»), призванных средствами общественного мнения побудить застройщиков и производителей встать на путь более рационального природопользования.
Эти системы пока носят в основном рекомендательный характер для вновь создаваемых либо реконструируемых зданий, при проектировании инфраструктуры здания, выполнении внутренней отделки и других вопросах, а сертификация по ним – дело сугубо добровольное, но уже весьма престижное.
Наиболее распространенными в мире «зелеными» рейтингами являются американский LEED и английский BREEAM, а также появившийся сравнительно недавно немецкий DGNB.
Американская система LEED разработана в 1998 году Советом по экологическому строительству США (USGBC) и является рейтинговой системой для так называемых «зеленых» зданий (Green Building), то есть зданий, удовлетворяющих требованиям экологически рационального проектирования. Основывается исключительно на строительных нормах и правилах США.
Система LEED применяется в США и некоторых других странах как стандарт оценки проектов энергоэффективных и экологически рациональных зданий для осуществления перехода строительной индустрии к проектированию, строительству и эксплуатации таких сооружений.
Сейчас LEED содержит четыре уровня оценок: просто сертификация, «серебро», «золото» и «платина». Сертификация проекта по LEED пока добровольная, но уже пользуется во многих странах большой популярностью, поскольку является весьма престижной в глазах общественности и повышает коммерческую привлекательность проекта.
При этом общая тенденция такова, что постепенно соответствие новых зданий критериям LEED становится обязательным условием для получения разрешения на строительство (рис.2).
Рис.2 Музей искусств Grand Rapids, Мичиган, США. Спроектирован с использованием технологии BIM. Строительство 2004-2007. «Золотой» сертификат LEED. Архитекторы wHY Architects, 2007.
Уже сейчас в 29 городах и 13 штатах США застройщики обязаны пройти сертификацию по LEED для участия в строительстве общественных зданий. Еще в трех штатах, включая Нью-Йорк, частным застройщикам предоставляются налоговые льготы — в случае, если их проекты отвечают этим экологическим стандартам.
По данным на 2009 год в мире примерно 300 миллионов квадратных метров застроенных площадей были спроектированы по системе LEED.
Британская система оценки экологической эффективности зданий BREEAM разработана компанией BRE Global в 1990 году и также широко используется ныне по всему миру.
BREEAM оценивает эффективность зданий с точки зрения менеджмента и экологии: здоровья и самочувствия человека, борьбы с факторами загрязнения окружающей среды, эффективности использования энергии, воды, территории, транспорта, безопасности строительных материалов, утилизации отходов – всего около 60 пунктов, за каждый из которых дается определенное число оценочных баллов.
В этой системе также хорошо проработана типология сертифицируемых объектов (офисы, образовательные учреждение, многоквартирные дома, суды, тюрьмы, экодома и т.п.), причем в каждой типологической группе акцент делается на чем-то своем.
BREEAM – это также добровольная сертификация зданий, которым присваивается определенный рейтинг. Баллы умножаются на весовые коэффициенты, отражающие актуальность аспекта в месте застройки, затем суммируются и переводятся в результирующую оценку: «удовлетворительно», «хорошо», «очень хорошо», «отлично», «великолепно». Также имеет тенденцию стать обязательной системой сертификации.
На конец 2009 года в мире по BREEAM сертифицировано более 110000 строений, и еще примерно полумиллиону зданий предстоит пройти этот процесс.
Примеров особенно удачного проектирования с выполнением требований «зеленых» рейтингов в мире довольно много. Один из них (по BREEAM) – небоскреб Swiss Re Building (также известный как "Дом-огурец") в Лондоне, в котором сама система здания позволяет выравнивать внутреннюю температуру и защищает от внешнего шума.
В 2004 году Королевский Институт Британских Архитекторов (RIBA) назвал "Дом-огурец" «Лучшим зданием Великобритании» и первым экологически чистым высотным зданием в стране (рис.3).
Рис.3 Лондонский «Дом-огурец» высотой 180 метров - пример экологически рационального здания. Спроектирован с использованием технологии BIM. Архитектор Норманн Фостер, 2004.
Система сертификации DGNB была разработана немецким «Обществом по экологическому строительству» в 2007 году для использования в качестве инструмента при проектировании и оценке качества зданий как в момент их ввода в эксплуатацию, так и в долгосрочной перспективе.
Здания оцениваются по категориям: «бронза», «серебро» и «золото». Существует шесть аспектов, влияющих на оценку: экология, экономика, социально-культурный и функциональный аспекты, техническое оснащение, качество эксплуатации, а также учет места расположения. Каждый тип здания имеют свою собственную оценочную матрицу. DGNB - это единственная с мире система, которая рассматривает 50 лет функционирования здания с помощью оценки его жизненного цикла.
Сертификат DGNB свидетельствует о положительном воздействии сооружения на окружающую среду и общество в количественном выражении (рис.4).
Рис.4 Новое здание Агенства по защите окружающей среды в Дессау, Германия. Пилотный проект для DGNB, вышедший в итоге на «золотую» оценку. Архитектор Sauerbruch & Hutton, 2005.
Еще одна система продвижения идей экологически рационального проектирования, получившая широкое распространение по всему миру - «Энергетическая звезда» (Energy Star), представляет из себя знак энергетической эффективности, учрежденный в США в 1992 году. Знак является механизмом рыночного партнерства, имеющего своей целью сокращение масштабов потребления энергии и загрязнения воздуха.
В США и Канаде постоянно совершенствуются стандарты на соответствие этому знаку. Подсчитано, что с момента введения этого знака потребители сэкономили около 10 миллиардов долларов США в виде непроизведенных расходов на электроэнергию.
В настоящее время знак «Энергетическая звезда» активно применяется в строительстве (более половины домостроительных компаний в США уже участвуют в этой программе). Мы перечислили лишь самые известные программы, стимулирующие внедрение экологически эффективного проектирования, существует еще множество других (рис.5).
Рис.5 Система «зеленых» рейтингов распространяется по всему миру.
Причем разные страны либо разрабатывают свои подобные рейтинговые системы, либо применяют (адаптируют) у себя уже существующие.
В России параметры «зеленых рейтингов» вырабатываются общественной организацией «Совет по экологическому строительству» (RuGBC), учрежденной в 2009 году и являющейся частью Всемирного совета по экологическому строительству.
В 2009 году было заявлено, что Россия планирует в течение двух-трех лет разработать собственные, адаптированные и добровольные к исполнению стандарты с учетом специфики и традиций российского строительства, а также с учетом опыта других стран. По предварительным оценкам, ближе всего эти стандарты будут соответствовать немецкому DGNB.
Сегодня все оценки экологической рациональности возводимых зданий – добровольные. Но общая мировая тенденция заключается в том, что все существующие «зеленые» рейтинговые системы постоянно развиваются и совершенствуются, постепенно, но неумолимо входя в проектную практику, и наступит время, когда их требования, наконец, получат силу закона. После чего все новые здания, таким образом, станут «зелеными».
BIM и экологически рациональное проектирование
Соответствие проекта существующим экологическим рейтингам – тот случай, когда надо очень умело просчитать эксплуатационные качества будущего объекта.
Но это как раз и есть одна из основных задач информационного моделирования зданий. Так что BIM и «зеленое» проектирование просто обязаны быть вместе (рис.6).
Рис.6 Архитектурная модель первого модуля второй очереди Университетского кампуса в Суффолке, Великобритания. Работа полностью выполненная по технологии BIM. Проект получил оценку «отлично» по системе BREEAM. Фирма RMJM, 2008.
Поскольку все, что связано с экологически рациональным проектированием, получает приставку «зеленый», вполне логично «позеленело» и BIM - появился на свет новый термин Green BIM.
А технология BIM, продолжая постоянно совершенствоваться в этом «зеленом» направлении, уже сейчас помогает эффективно решать вопросы проектирования без ущерба для развития человечества.
Похоже, что из всех разделов информационного моделирования зданий Green BIM ожидает в ближайшие годы самое бурное развитие, поскольку задачи здесь стоят огромные и поле для деятельности почти безгранично (рис.7).
Рис.7 Проект нового здания Королевского Суда в Эйлсбери, Великобритания.
В частности, Администрация общих служб (GSA), государственная организация-заказчик и владелец федеральной собственности в США, а также разработчик стандартов для BIM, планирует, что к 2030 году все вводимые в строй федеральные объекты будут класса «net-zero» («чистый ноль»), то есть обходиться только собственной, вырабатываемой из возобновляемых источников, или сбереженной энергией. Для коммерческих объектов срок установлен еще меньший – к 2025 году.
В Евросоюзе в 2010 году специальной директивой окончательным сроком введения «чистого нуля» для вновь создаваемых государственных объектов назначен 2020 год.
Для решения этой весьма сложной задачи в США уже в 2009 году был выпущен первый вариант «Руководства по BIM для энергопотребления» («GSA BIM Guide for Energy Performance»), где сформулированы основные правила и подходы к решению проблем проектирования рационального энергопотребления.
Разработчики программ тоже не стоят на месте. Ими уже выпущен целый ряд новых BIM-приложений по расчетам энергетических характеристик зданий. А компания Autodesk создала даже Интернет-ресурс Green Building Studio, призванный в облачном режиме помогать проектировщикам по указанию географического положения объекта получать необходимую для «зеленого» проектирования информацию (рис.8).
Рис.8 Интернет-ресурс Autodesk Green Building Studio.
Однако сейчас внедрение Green BIM в мировой проектно-строительной практике находится фактически на своем начальном этапе.
Исследования, проведенные американской компанией McGraw-Hill Construction в 2009 и 2010 годах в сфере строительной индустрии Северной Америки, показали, что возможности Green BIM используются еще очень слабо. Например, в США в 2009 году лишь менее десятой части тех, кто сертифицировался на «платиновый» LEED, утверждают, что использовали для проектирования технологию Green BIM.
И только 17% опрошенных пользователей BIM в США заявили, что они освоили больше половины возможностей этой технологии для работы по «зеленым» проектам.
Однако 78% пользователей BIM в США декларировали, что они планируют в течение ближайших трех лет начать активно использовать и Green BIM.
Так что впереди у Green BIM довольно большие общемировые перспективы.
Например, в Австралии в 2010 году было введено в эксплуатацию первое коммерческое многоэтажное здание Ark Building, которое не просто спроектировано и построено по технологии BIM (комплекс программ на основе ArchiCAD), но и управляется с помощью программного обеспечения, использующего BIM.
Этот проект c самого начала разрабатывался как информационная модель здания: от первых предложений консультантов и архитекторов до формирования рабочей документации. Это означает, что данные, заложенные в информационной модели, могут использоваться собственником для непрерывного управления арендуемыми площадями и эксплуатации здания.
Фактически инфраструктура и управление здания объединились в высокоинтегрированную экологически рациональную окружающую среду.
Проект Ark Building получил оценку «6 звезд» по национальной системе Green Star и «5 звезд» по так же национальной системе энергетической эффективности NABERS. Здание признано «Лучшей постройкой 2010 года» в Австралии (рис.9).
Рис.9 Здание Ark Building в Сиднее, Австралия. Работа полностью выполненная по технологии BIM. Архитектурное бюро Rice Daubney, 2010.
Сегодняшняя ситуация в области экологически рационального проектирования такова, что для соответствия проекта «зеленым» рейтингам инженерные вопросы, включая компьютерное моделирование, и расчеты систем здания должны обсуждаться уже на начальных этапах проектирования.
Поэтому для инженеров и архитекторов становится необходимым быть вовлеченными в решения по экологии почти с первого дня работы над проектом, что позволяет эффективно осуществлять технология Green BIM.