3826

Научный журнал строительства и архитектуры

19. Xiaofang, S. The influence of central regulation methods upon annual heat loss in heating network / S. Xiaofang, W. Peng, R. Panhong, Z. Hua // MATEC Web of Conferences. 2016. — Vol. 54. — Article Number 06004. — P. 5. — https://doi.org/10.1051/matecconf/20165406004.

20. Yiwen, J. Real operation Pattern of district heating system and its heating effects / J. Yiwen, Li Yi, L. Zhaohui, Li Rui // Procedia Eng, 2015. — Vol. 121. — P. 1741—1748.

References

1.Vladimirov, Ya. A. Issledovanie vliyaniya temperaturnogo grafika na parametrysistem tsentralizovannogo teplosnabzheniya / Ya. A. Vladimirov, N. T. Amosov, V. V. Sergeev // Nedelya nauki SPbPU: Materialy nauchnoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. — SPb.: SPbPU, 2016. — S. 14—17.

2.Kitaev, D. N. Uravneniya kharakternykh znachenii temperaturnykh grafikov regulirovaniya teplovykh setei /

D.N. Kitaev, G. N. Martynenko, A. V. Loboda // Nauchnyi zhurnal stroitel'stva i arkhitektury, 2019. — № 3(55). —

S.21—27. —10.25987/VSTU.2019.55.3.002.

3.Kononova, M. S. K voprosu otsenki ekonomii teploty pri avtomaticheskom regulirovanii temperatury teplonositelya v sistemakh tsentralizovannogo teplosnabzheniya / M. S. Kononova // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo, 2016. — № 7. — S. 46—52.

4.Kul'tyaev, S. G. Sravnitel'nyi analiz i optimizatsiya metodov regulirovaniya sovmeshchennoi teplovoi nagruzki / S. G. Kul'tyaev // Internet-zhurnal «NAUKOVEDENIE». — Tom 9. — № 2 (2017). — http://naukovedenie.ru/PDF/61TVN217.pdf

5.Mel'nik, I. A. Vliyanie temperaturnogo grafika teplosnabzheniya na eksergeticheskii balans zdaniya /

I.A. Mel'nik, L. M. Manzarkhanova // Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost', 2014. — № 6 (11). —

S.68—73.

6.Novitskii, N. N. Ob'ektno-orientirovannye modeli elementov teplovykh punktov teplosnabzhayushchikh sistem / N. N. Novitskii, Z. I. Shalaginova, E. A. Mikhailovskii // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2017. — T. 21. — № 9. — S. 157—172. — 10.21285/1814-3520-2017-9-157-172.

7.Panferov, S. V. Upravlenie otopleniem zdanii pri nizkotemperaturnykh rezhimakh teplosnabzheniya /

S.V. Panferov, V. I. Panferov // Vestnik YuUrGU. Seriya. Stroitel'stvo i arkhitektura, 2018. — T. 18, № 3. — S. 60— 67. — 10.14529/build180309.

8.Rafal'skaya, T. A. Issledovanie teplozashchity naruzhnykh ograzhdenii zdanii pri avariinom teplosnabzhenii / T. A. Rafal'skaya, R. Sh. Mansurov, A. K. Berezka, A. A. Savenkov // Vestnik SamGTU. Tekhnicheskie nauki, 2017. — № 3 (55). — S. 98—109.

9.Rafal'skaya, T. A. Issledovanie vozmozhnosti organizatsii nizkotemperaturnogo teplosnabzheniya pri tsentral'nom kachestvennom regulirovanii / T. A. Rafal'skaya // Teploenergetika, 2019. — № 11. — S. 102—112.

10.Rafal'skaya, T. A. Narusheniya teplovogo rezhima zdanii pri vysokikh temperaturakh naruzhnogo vozdukha / T. A. Rafal'skaya // Vestnik SevKavGTI. — 2016. — № 2 (25). — S. 180—186.

11.Rotov, P. V. O temperaturnom grafike tsentral'nogo regulirovaniya sistem teplosnabzheniya / P. V. Rotov,

M.E. Orlov, V. I. Sharapov // Problemyenergetiki, 2014. — № 5—6. — S. 3—12.

12.Sednin, V. A. Optimizatsiya parametrov temperaturnogo grafika otpuska teploty v teplofikatsionnykh sistemakh / V. A. Sednin, A. V. Sednin, M. L. Bogdanovich // Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob'edinenii SNG, 2009. — № 4. — S. 55—62.

13.Seredkin, A. A. Kriterii otsenki energoeffektivnosti sistem teplosnabzheniya zdanii na osnove parametrov teplovogo rezhima / A. A. Seredkin // Kulaginskie chteniya: Tekhnika i tekhnologii proizvodstvennykh protsessov: MaterialyXIV Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, 2016. — Chita: ZabGU. — S. 155—159.

14.Sokolov, E. Ya. Teplofikatsiya i teplovye seti / E. Ya. Sokolov. M.: Izdatel'stvo MEI, 2001. — 472 s.

15.Chernov, S. S. Analiz energoeffektivnosti sistemy teplosnabzheniya goroda Novosibirska / S. S. Chernov,

E.F. Kulak // Izvestiya KGTU im. I. Razzakova, 2017. — № 4(44). — S. 293—303.

16.Hai, W. A new hydraulic regulation method on district heating system with distributed variable-speed pumps / W. Hai, W. Haiying, Z. Tong // EnergyConversion and Management, 2017. — № 147. — P. 174—189.

18.Pieper, H. Optimal usage of low temperature sources to supply district heating by heat pumps / H. Pieper, T. S. Ommen, W. B. Markussen, B. Elmegaard // Proc. of ECOS 2017: 30th Intern. Conf. of Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems. San Diego, California, USA, 2—6 July 2017. — http://orbit.dtu.dk/files/134463914/ECOS_2017_paper_191.pdf.

19. Xiaofang, S. The influence of central regulation methods upon annual heat loss in heating network / S. Xiaofang, W. Peng, R. Panhong, Z. Hua // MATEC Web of Conferences. 2016. — Vol. 54. — Article Number 06004. — P. 5. — https://doi.org/10.1051/matecconf/20165406004.

40

EQUATIONS OF TEMPERATURE GRAPHS OF OPERATION MODES OF A HEATING STATION WITH A TWO-STEP SCHEME OF CONNECTION OF HOT WATER SUPPLY HEATERS

T. A. Rafal'skaya 1

Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin) 1

Russia, Novosibirsk

1 PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Ventilation, tel.: +7-913-982-55-76, e-mail: rafalskaya.ta@yandex.ru

Statement of the problem. The temperature of water returned into a network from the user is an important indicator of the energy efficiency of the heat supply system. It depends on the outdoor temperature, the connection scheme of the hot water heaters, the daily water consumption in the hot water supply system and its calculation is carried out on a computer, mainly by numerical methods. It is necessary to obtain equations that directly determine the temperature of the network water after each stage of the heaters and returned to the heat supply network.

Results. By the method of modeling variable modes of operation of the heat supply system, the equations of the temperature schedules of the operation of the heating station with a two-stage scheme for connecting the hot water heaters are obtained. The dependences for the coefficients of the equations of the temperature graphs after each stage of the hot water heaters are determined.

Conclusions. The obtained equations are valid for the heating schedule of central regulation, including with a cut, in the maximum water consumption mode in the hot water supply system. An analysis of the operating modes of the heat supply system revealed patterns that makes it possible to predict the temperature of the return network water depending on the outdoor temperature and variable water consumption in the hot water supply system.

Keywords: temperature graph, heat supply system, heating station.

ОБЪЯВЛЕН VIВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС МОЛОДЁЖНЫХ ПРОЕКТОВ «ТЕХНОКРАТ»

Фонд инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) и АНО «еНано» объявили о VI Всероссийском конкурсе молодёжных проектов по инновационному развитию бизнеса «Технократ», который проводится в рамках программы «УМНИК» Фонда содействия инновациям с 2015 года.

Заявки на участие принимаются до 30 сентября 2020 года. Конкурс проводится по четырем направлениям:

Н1. Цифровые технологии;

Н2. Медицина и технологии здоровьесбережения;

Н3. Новые материалы и химические технологии;

Н4. Новые приборы и интеллектуальные производственные технологии.

К участию приглашаются аспиранты и студенты технических вузов, молодые ученые и научные сотрудники, являющиеся гражданами РФ от 18 до 30 лет и ранее не побеждавшие в программе «УМНИК». Объем предоставляемого в случае победы гранта составляет 500 000 рублей на 2 года.

Подать заявку можно на сайте https://umnik.fasie.ru/rusnano.

Координатор конкурса —Коркишко Татьяна,

e-mail: tatyana.korkishko@rusnano.com, тел.: (495) 988-53-88, доб. 1392.

41

Научный журнал строительства и архитектуры

ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

DOI 10.36622/VSTU.2020.58.2.004

УДК 639.86:004

ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ НЕДВИЖИМОСТИ НА ЭТАПЕ ИЗЫСКАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

Е. П. Горбанева 1, А. В. Мищенко 2

Воронежский государственный технический университет 1, 2 Россия, г. Воронеж

1Канд. техн. наук, доц. кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, e-mail: egorbaneva@vgasu.vrn.ru

2Магистрант кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, e-mail: mi9539@yandex.ru

Постановка задачи. Исследуется технология информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства. Практическая реализация технологии информационного моделирования рассматривается на примере проведения изыскательских работ.

Результаты. Выявлены недостатки существующей нормативной документации, применяемой при информационном моделирования. Сформулированы задачи технологии информационного моделирования в строительной отрасли на протяжении всего жизненного цикла. Рассмотрено применение технологии информационного моделирования на этапе инженерных изысканий жизненного цикла объекта капитального строительства с обоснованием ее экономической эффективности.

Выводы. Для эффективного применения технологии информационного моделирования и обеспечения выполнения возложенных на нее задач необходимо создание полноценной производственной нормативной базы, определяющей статус информационной модели и требования к документации (в том числе ее хранению и внесению в нее изменений), получаемой на ее основе различными участниками на всех этапах строительного производства.

Ключевые слова: информационное моделирование, BIM-технологии, жизненный цикл, инженерные изыскания, нормативная документация, программные комплексы, экономическая эффективность.

Введение. Применение перспективных технологий информационного моделирования в строительстве на территории РФ является частью государственной политики в области применения информационных технологий для различных сфер деятельности и цифровизации экономики в целом. Отличительной особенностью технологий информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объекта строительства является вовлеченность в процесс создания модели, наполнения ее информацией и оперирования этой информацией широкого круга пользователей в различных сферах деятельности (строителей, инженеров, экономистов, служб эксплуатации и др.), а также высокая информационная насыщенность модели.

© Горбанева Е. П., Мищенко А. В., 2020

42

На текущий момент активно ведутся исследования по отдельным направлениям применения технологий информационного моделирования в строительной сфере [10, 11, 13]. Комплексную же оценку применения технологий информационного моделирования представляют немногие работы [2, 5, 9, 17]. Наиболее достоверными среди всех исследований являются те, которые основываются на опыте практического применения, в том числе зарубежного [3, 6, 9, 16].

Важную роль занимают статистические исследования [1, 9, 19, 20, 21]. Также можно встретить работы, которые описывают массу преимуществ применения технологий информационного моделирования без критической оценки и обоснования [12] и носят рекламный характер. Ряд работ является скорее теоретическими, так как их выводы и заключения не учитывают практический опыт [2, 4, 7, 8, 12]. В большей части всех работ не приводятся объективные показатели эффективности, которые можно сравнить или измерить.

Оценка степени соответствия нормативных требований применяемым средствам практической реализации технологий информационного моделирования (программным средствам), а также оценка их экономической эффективности не приведены ни для одного этапа жизненного цикла объекта.

Отсюда возникает необходимость исследования технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и демонстрации практической реализации технологии информационного моделирования на примере проведения изыскательских работ.

1. Обзор информационного моделирования объектов строительства. Процесс соз-

дания и использования информации по строящимся, а также завершенным объектам строительства в целях координации входных данных, организации совместного производства и хранения данных, а также их использования для различных целей на всех стадиях жизненного цикла (п. 3.10 СП 333.1325800.2017), имеет международное название BIM (Building Information Modeling или Building Information Model).

Концепция информационного моделирования объектов строительства зародилась в середине 80-х годов с развитием компьютерной техники и программного обеспечения. Первыми эти системы обеспечивали функционирование сложных автоматизированных объектов, таких как заводские промышленные комплексы, крупные международные аэропорты, атомные станции. Поначалу эти системы не несли никакой информации непосредственно о конструкциях и других строительных элементах здания и не содержали в себе виртуальную модель здания, зато имели необходимую информацию об инженерных системах и автоматике, контролирующей их работу.

Впервые термин «строительная модель» появился в статье Саймона Раффла, опубликованной в 1986 г. [22], а термин «информационная модель здания» в статье Г. А. Ван Недервина и Ф. П. Толмана [23], где был точно сформулирован принцип использования информационной модели. Первые программы, способные создавать виртуальные модели зданий (3D-модели), задолго до появления аббревиатуры BIM появились в далеком 1984 г. Пионером в этой области является компания GRAPHISOFT, выпустившая массовый программный продукт для персональных компьютеров ArchiCAD. Появлением термина «BIM» мы обязаны компании Autodesk, выпустившей в 2002 г. документ «Информационное моделирование зданий» [18], ставшей манифестом широкого применения концепции BIM.

Технологии информационного моделирования в сфере строительного производства, как и любые другие технологии, следует рассматривать как систему из инструментов, нормативной документации, регламентирующей их применение для каждого вида деятельности, задействованного в производстве (инвестиционной деятельности, изысканий, обследования, проектирования, строительства, эксплуатации и пр.), а ее эффективность — как производительность и соотношение потребляемых ресурсов к получаемой на выходе продукции.

43

Научный журнал строительства и архитектуры

На основании вышеизложенного понятие технологии информационного моделирования отобразим схемой, представленной на рис. 1.

Рис. 1. Понятие технологии информационного моделирования [6]

В настоящее время перед технологиями информационного моделирования в строительной отрасли ставится множество задач на протяжении всего жизненного цикла объекта:

1.Применение информационного моделирования при обосновании инвестиций:

анализ местоположения и инженерно-геологической и экологической ситуации будущего объекта строительства;

разработка и сравнение вариантов архитектурно-градостроительных концепций;

визуализация.

2.Применение информационного моделирования при изысканиях и проектировании:

выпуск чертежей и спецификаций;

проверка и оценка технических решений;

пространственная междисциплинарная координация и выявление коллизий;

подсчет объемов работ и оценка сметной стоимости;

инженерно-технические расчеты;

разработка проекта организации строительства, комплексного укрупненного сетевого графика.

3. Применение информационного моделирования при строительстве:

визуализация процесса строительства, интеграция данных в сетевой график строи-

тельства:

а) анализ и оптимизация последовательности выполнения работ по проекту; б) поиск пространственно-временных пересечений, которые могут возникнуть в про-

цессе строительных работ; в) проверка выполнимости организационно-технологических решений;

г) контроль выполненных физических объемов строительно-монтажных работ и визуализация план-фактного анализа.

управление строительством:

а) разработка комплексного укрупненного сетевого графика и графика производства работ;

б) координация строительно-монтажных и пусконаладочных работ с разработкой и выдачей рабочей документации и поставками оборудования;

в) оперативное планирование и мониторинг строительно-монтажных и пусконаладочных работ;

44

г) оптимизация численности персонала на строительной площадке; д) анализ текущего состояния строительства и выработка компенсирующих меро-

приятий;

геодезические разбивочные работы, геодезический контроль в строительстве;

мониторинг охраны труда и промышленной безопасности на строительной пло-

щадке;

цифровое производство строительных конструкций и изделий.

4. Применение информационного моделирования при эксплуатации:

планирование технического обслуживания и ремонта;

мониторинг эксплуатационных характеристик;

управление эксплуатацией зданий и сооружений;

моделирование чрезвычайных ситуаций.

Любая технология в широком смысле представляет собой совокупность методов и инструментов для достижения желаемого результата. В производственной деятельности данными методами являются четко прописанные технические регламенты, инструкции, условия и др. нормативные документы, а инструменты — это всевозможное оборудование, станки и программное обеспечение. Рассматривать технологию отдельно — только как регламент или только как инструмент — нельзя, т. к. это не будет являться технологией по определению и по сути, равно как и нельзя рассматривать технологию в отрыве от существующих реалий. Обязательным условием любой эффективной технологии должно быть соответствие регламентов применяемым инструментам, а также обеспечение окупаемости вкладываемых в нее материальных, денежных, людских и иных ресурсов в ближайшем будущем. Только при выполнении данных условий технология может обеспечивать эффективное производство. И чем сложнее технология, чем больше в ней действующих элементов, тем сложнее обеспечивается ее эффективность.

2. Обзор нормативной документации, применяемой при информационном моде-

лировании. Для определения соответствия действующей нормативной документации применяемым средствам информационного моделирования исследован ее характер, назначение, а также специальности и виды деятельности в сфере строительного производства, на которые она ориентирована (табл. 1).

45

Научный журнал строительства и архитектуры

На сегодняшний день основные требования к документации практически всех участников строительного производства определяются единой системой конструкторской документации (ЕСКД), содержащей 46 действующих документов. Именно эта нормативная система определяет состав и вид всей производственной документации и содержит четкие требования к ней. Соответственно данная система документации имеет производственный характер. Определение характера документации является одним из важных критериев ее оценки.

При достаточной степени изученности отдельных аспектов применения технологий информационного моделирования полноценной комплексной оценки их экономической эффективности, подтвержденной примерами практической реализации, в рассмотренном материале не приводится. Подавляющая часть действующих государственных стандартов по информационному моделированию являются переведенными версиями международных документов или составлены из их отдельных глав. Ни один из них не носит производственный характер. Действующие своды правил можно условно отнести к производственным, т. к. они описывают производственные процессы с точки зрения их организации, а также правила формирования моделей. СП не содержат требований к получаемой документации. Ряд положений СП сильно теоретизирован, но отдельные пункты полезны в практической реализации.

Учитывая, что с момента начала внедрения технологий информационного моделирования в РФ прошло 5 лет, а из нормативной документации действуют только девять ГОСТов и пять СП, среди которых нет производственных, аналогичных действующей системе ЕСКД, следует сделать вывод, что темпы разработки нормативных документов по информационному моделированию являются крайне низкими.

46

3. Применение технологий информационного моделирования объекта капитального строительства на этапе инженерных изысканий. Изыскательские работы в строи-

тельстве делятся на геологические, геодезические, а также обмерно-обследовательские работы на существующих объектах строительства. Достоверных сведений о практическом применении технологий информационного моделирования при геологических изысканиях в строительстве в РФ нет, хотя технически их применение возможно.

В вышеперечисленной нормативной документации упоминается инженерная цифровая модель местности [14], но отсутствует разделение ее геологической и геодезической частей как самостоятельных элементов, выполняемыхна основе разных видов работ.

Рассмотрим применение средств информационного моделирования в геодезических изысканиях и обмерно-обследовательских работах, так как по состоянию на сентябрь 2019 года данные виды работ имеют практическую реализацию. Результаты представлены на рис. 2—11.

Основным средством информационного моделирования при выполнении геодезических изысканий является наземное лазерное сканирование. Его выполнение возможно по двум схемам — с использованием опорных марок и без. Далее описан пример выполнения работы на объекте «ГРС Воронеж-2А» (рис. 2, 3).

Принципиально методы сканирования между собой имеют мало отличий. В случае сканирования без опорных марок, но с большим количеством станций увеличивается время выполнения полевых и камеральных работ (само сканирование и обработка облаков точек), однако уменьшается количество слепых зон в облаках точек (рис. 4). В большинстве случаев при грамотном расположении станций сканирования для геодезических работ достаточно сканирования по маркам (рис. 5).

47

Научный журнал строительства и архитектуры

После выполнения сканирования следует сшивка облаков точек. Для сканирования по маркам она выполняется в автоматическом режиме, для сканирования без марок в ручном. Для обработки, очистки облаков точек, а также формирования визуализации на их основе,

использовались комплексы Cyclone и True View от Leica Geosystems (рис. 6, 7).

Формирование ситуации и рельефа выполняется с помощью виртуального картографи-

рования в Autodesk Civil 3D (рис. 8, 9).

Оформление топоплана в соответствии с действующими нормами выполняется с помощью Autodesk Autocad. Для сравнения приведен топоплан, разработанный ранее на основе тахеометрической съемки (рис. 10, 11).

В целом для геодезических изысканий лазерное сканирование является эффективным и точным методом, позволяющим получать на основе облаков точек трехмерную модель местности и формировать топопланы. Время производства работ с использованием лазерного сканирования аналогично времени, затрачиваемому на производство работ с использованием тахеометрической съемки при формировании топопланов, и увеличивается в случае необходимости создания трехмерной модели местности. Основным его серьезным недостатком

48

можно считать отсутствие возможности работать на неподготовленной местности в условиях снежного покрова, высокой травы, кустарников и прочей растительности.

Рис. 10. Формирование топоплана по трехмерной модели, полученной на основе лазерной съемки

Для справедливости стоит отметить, что цифровую модель местности также можно получить путем тахеометрической съемки, без применения лазерного сканирования, например при помощи геодезического комплекса Trimble, включающего в себя тахеометр-станцию,

49