Эксперты объяснили, почему в России до сих пор не печатают дома на 3D-принтерах
Почему дома до сих пор не печатают на 3D-принтере? Когда рабочих на стройках полностью заменят роботы? В преддверии VIII Международного форума и выставки 100+ TechnoBuild эксперты ответили на популярные вопросы о настоящем и будущем робототехники в строительстве. На 100+, который пройдет в Екатеринбурге 5-7 октября 2021 года, этой теме будет посвящена отдельная секция, а пока – лишь небольшая часть ответов.
Почему в Китае с помощью 3D-принтеров уже строят многоэтажные дома, а в России нет?
Исполнительный директор Национальной Ассоциации участников рынка робототехники, член Правления International Federation of Robotics, вице-президент Global Robot Claster Алиса Конюховская называет две основные причины.
«Во-первых, стоимость рабочей силы – в целом средняя заработная плата в России ниже, чем в Китае или Восточной Европе. Это приводит к тому, что использовать человеческий труд экономически выгоднее, чем новые технологии. Во-вторых, есть определенные стандарты и нормативное поле, в рамках которого все должно осуществляться. И изменение технологий приводит к тому, что необходимо менять и стандарты. А это довольно сложно».
Д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии и организации строительства НГАСУ (Сибстрин) Владимир Молодин добавляет, что российским ученым не хватает поддержки для развития инноваций.
«В Китае перспективные разработки получают поддержку в виде грантов, ориентированных на реальное производство, – говорит он. – У строителей в России нет стимула вкладываться в новые технологии. За счет средств энтузиастов в Сибстрине создана и опробована в лабораторных условиях головка 3D-принтера. Изготовление целого 3D-принтера для стройплощадки – весьма дорогостоящая и неподъемная для университета задача».
Какие строительные специальности полностью исчезнут из-за роботов, а какие появятся?
«Мы видим, что происходит расширение функционала некоторых специальностей, которого требует использование роботизированных технологий. А также будут появляться новые рабочие места, связанные с технологиями. Сейчас, например, для стройки могут быть нужны операторы дронов, которые наблюдают за процессом стройки. Могут быть операторы других робототехнических комплексов, которые управляют роботами и осуществляют их обслуживание».
В первую очередь в сегменте строительства будут внедрять системы, связанные с автоматизацией рутинных задач и цифровизацией процессов проектирования и документооборота, а также контроля над выполнением задач персоналом.
Интересный пример в этом плане – Музей роботов в Сеуле, при строительстве которого планируют активно использовать роботов.
«В этом проекте разные типы роботов выполняют разные задачи, – рассказывает основатель и руководитель турецкого архитектурного бюро Melike Altınışık Architects Мелике Алтынышик. – Например, одна команда роботов собирает изогнутый металлический фасад музея, экономя при этом время и деньги. Под руководством системы информационного моделирования (BIM) они собирают, сваривают и полируют металлические пластины. Другая команда роботов печатает бетон методом 3D для окружающего ландшафта. Для обследования здания, мониторинга персонала и контроля роботизированных строительных машин используются дроны».
Таким образом, по словам Мелике Алтынышик, впервые в истории роботы возьмут на себя некоторые роли и обязанности, которые они раньше не выполняли – менеджер проекта, менеджер контроля, менеджер безопасности строительной площадки и другие.
К чему стоит подготовиться строительным компаниям из-за роботизации?
Из-за роботизации, считает Алиса Конюховская, придется в целом поменять подход к строительству – роботам нужно будет определенным образом перемещаться над строительной площадкой или внутри помещений.
«Если мы хотим, чтобы роботы-курьеры доставляли нам что-то прямо до двери квартир, то необходимо интегрировать роботов в ИТ-систему дома и обеспечить для них безбарьерную среду, – говорит она. – Сейчас, например, доставка мобильными платформами до квартиры во многих домах невозможна, так как роботу затруднительно открыть дверь в подъезд или преодолеть ступеньки, вызвать лифт».
Поэтому, заключает она, для сегмента строительства есть две важные задачи роботизации – с одной стороны, применять технологии для своих процессов, а с другой – создавать инфраструктуру, адаптированную для эксплуатации роботов.
Подробнее эта тема будет раскрыта на 100+ TechnoBuild 5-7 октября 2021 года в МВЦ «Екатеринбург-Экспо». Посетить мероприятие можно будет офлайн, а также посмотреть записи выступлений спикеров онлайн на сайте форума и выставки.
В конце 2020 года Международная автомобильная федерация (FIA) присвоила новому российскому автодрому «Игора Драйв» высшую категорию Grade 1. Это значит, что трасса допущена к проведению соревнований любых уровней, включая «Формулу-1» — международную гонку. Залогом успеха стали изначально высокие качество подготовки и класс безопасности объекта, построенного с применением передовых технических решений. В частности, специально для него были спроектированы современные системы пожаротушения, полива трасс и водоснабжения на базе насосного оборудования GRUNDFOS.
Уникальный гоночный комплекс
Автодром «Игора Драйв», строительство которого началось в 2017-м и завершилось в 2019 году, не имеет аналогов не только в России, но и в мире. На площади около 100 га разместились десять трасс для автогонок различного класса (шоссейно-кольцевых, дрифта, ралли-кросса и мотокросса, картинга, парных гонок), а также центр контраварийной подготовки, Автомузей и ресторан «Фаворит». Комплекс привлекателен не только разнообразием и конфигурацией треков, но и удачным расположением зрительских зон. Главная трибуна шоссейно-кольцевой трассы вмещает до 5 тыс. человек. Общая вместимость автодрома — 50 тыс. зрителей. Автор проекта — немецкий архитектор Герман Тильке, построивший большинство современных трасс «Формулы-1». В непосредственной близости к автодрому находится всесезонный курорт «Игора», который также использует оборудование GRUNDFOS на своих объектах и является, пожалуй, лучшим местом отдыха на Северо-Западе России.
Безопасность автогонок — на высшем уровне
Для каждого автодрома, принимающего престижные международные соревнования, непременным условием является высокий уровень надёжности и безопасности как самих треков, так и инфраструктуры, а также мест размещения участников и зрителей. «Игора Драйв» в полной мере отвечает данным требованиям.
«Асфальт на основе мазута, который использовался при строительстве этого автодрома, имеет очень высокое сцепление, — отмечает Сергей Афанасьев, неоднократный чемпион России по картингу и призёр многих международных соревнований. — Я проверил это и на собственном опыте, и на своих подопечных, которых мне удалось покатать по треку».
В процессе подготовки «Игора Драйв» к аккредитации на категорию Grade 1 была произведена замена ряда материалов, выстроена новая защита, установлены дополнительные специальные защитные барьеры TecPro.
Особого внимания заслуживает система пожарной безопасности автодрома. Для объекта разработаны и согласованы специальные технические условия, проведён расчёт индивидуального пожарного риска и спроектирован комплекс автоматической противопожарной защиты, включающий средства водяного, газового и порошкового пожаротушения. В частности, одной из особенностей системы водяного пожаротушения стало применение тепловых экранов в местах установки спринклерных оросителей на расстоянии более 0,4 м от уровня перекрытия. Спринклер с экраном срабатывает практически на целую минуту быстрее, чем без него, что существенно повышает эффективность тушения.
Воду в систему подают автоматические насосные станции, разработанные и поставленные специалистами компании «Промэнерго». Все они произведены на базе насосов GRUNDFOS. «Заказчик предъявлял повышенные требования к надёжности и долговечности оборудования. Кроме того, было необходимо встроить наши технологические решения в состав автоматизированного комплекса со сложными алгоритмами управления, учитывающими особенности эксплуатации объекта. Это и определило выбор производителя насосов», — рассказывает Олег Штейнмиллер, генеральный директор АО «Промэнерго».
Три ступени системы пожаротушения
На объекте реализована двухсекционная система противопожарного водоснабжения. Работу первой секции — в части забора воды из резервуара и её подачи в противопожарный водопровод — обеспечивает модульная автоматическая насосная станция на базе двух мощных центробежных консольно-моноблочных насосов GRUNDFOS NB 80–250/265, один из которых является резервным. Производительность системы в расчётной точке превышает 218 м3/ч, а создаваемый ею напор достигает 89 м водяного столба.
Насосы объединены общими заборным и напорным коллекторами, на которых для контроля рабочих параметров и автоматизации управления установлены реле давления, манометры и мановакуумметры. В комплекте трубопроводной обвязки с обеих сторон предусмотрена запорная арматура, в том числе обратные клапаны на напорном коллекторе, а также разделительные затворы с концевыми выключателями с обеих сторон.
Консольно-моноблочные одноступенчатые центробежные насосы горизонтальной компоновки GRUNDFOS серии NB с односторонним всасыванием — распространённое решение для мощных станций пожаротушения. Своей долговечностью и высокой отказоустойчивостью они обязаны выполненным из качественных материалов элементам гидравлической части: валу из нержавеющей стали, корпусу и рабочему колесу с защитным покрытием, нанесённым методом катодного электроосаждения.
Оборудование данной серии способно подавать большие объёмы воды, создавая при этом значительный напор. Высокая производительность обусловлена использованием электродвигателей с классом энергоэффективности до IE5. Ещё одно преимущество насосов NB — простота сервисного обслуживания. Конструкция агрегата позволяет демонтировать его электродвигатель и рабочее колесо силами одного специалиста, не отсоединяя корпус гидравлической части от трубопроводов.
Вторая секция системы пожаротушения — комплекс спринклерных оросителей, работу которых обеспечивают две модульные автоматические насосные станции. Функция одной из них, реализованной с применением в качестве «жокея» насоса GRUNDFOS CR 3-17, — забор воды из резервуара и её подача в спринклерные трубопроводы в режиме ожидания и начального заполнения до момента запуска основных насосов первой ступени. Станция обеспечивает напор до 98 м водяного столба и производительность 2,15 м3/ч.
Вертикальные многоступенчатые центробежные насосы GRUNDFOS CR отличает конфигурация «инлайн» гидравлической части: её патрубки всасывания и нагнетания расположены на одной оси, у них одинаковые присоединительные диаметры. Благодаря этой особенности агрегат имеет вертикальную компоновку с двигателем, расположенным сверху. Такая конструкция удобна тем, что позволяет оптимально использовать пространство и площадь и обеспечивает компактность насосных станций. Кроме того, это существенно облегчает обслуживание: валы электродвигателя и гидравлической части соединяет короткая жёсткая разъёмная муфта, допускающая демонтаж двигателя без отсоединения проточной части от трубопровода.
Основание насосов CR стандартно изготавливают из чугуна, а контактирующие с рабочей средой движущиеся элементы — из нержавеющей стали. Благодаря своим конструктивным особенностям оборудование данной серии гарантирует повышенный КПД, способно работать в непрерывном режиме и при этом даёт до 30 % экономии потребляемой электроэнергии.
Основная насосная станция второй секции пожаротушения обеспечивает функционирование отдельной высоконапорной системы водяного пожаротушения. В гидравлической схеме она работает как вторая ступень, которая получает воду из общей противопожарной сети водоснабжения объекта благодаря подпору от первой секции и создаёт контролируемое повышенное давление. Совместную работу модульных насосных станций первой и второй секции обеспечивает автоматическая система, реализованная в щитах управления.
Эта установка также построена на базе вертикальных многоступенчатых центробежных насосов GRUNDFOS CRN (отличие от базовой версии — все элементы проточной части, в том числе основание, выполнены из нержавеющей стали), предназначенных для использования в составе систем высокого давления. В ней применяются два шестиступенчатых агрегата CRN 155–6 (один рабочий и один резервный), объединённых общими заборным и напорным коллекторами с комплексом необходимой автоматики и запорной арматуры. Каждый из насосов обеспечивает подачу воды в объёме 145 м3/ч и создаёт напор 153 м водяного столба (без учёта подпора).
Инфраструктура
Помимо станций противопожарного водоснабжения, оборудование GRUNDFOS использовано и в составе других систем, поддерживающих функциональность автодрома. Например, хозяйственно-питьевое водоснабжение объекта обеспечивает модульная автоматическая насосная станция на базе четырёх центробежных многоступенчатых насосов CR 20–8 (три рабочих и один резервный). Суммарно они способны подавать до 65 м3 воды в час и могут создавать напор до 95 м водяного столба.
Управляет станцией щит автоматики, который позволяет реализовать три режима работы:
- режим ежедневной эксплуатации с автоматическим поддержанием постоянного давления на выходе из насосной станции (при малых расходах, в отсутствие нагрузки по водопотреблению во время соревнований);
- режим соревнований на главной трассе с поддержанием постоянного давления на выходе насосной станции (при увеличенных расходах в условиях значительного водопотребления участниками и зрителями);
- режим переменных расходов с компенсацией избыточных напоров в сети и автоматической корректировкой давления в зависимости от текущего параметра подачи.
«Такой подход позволяет оптимизировать загрузку насосов, благодаря чему они никогда не выходят за пределы допустимых рабочих зон. Этим обеспечиваются долговечность работы насосного оборудования, оптимизация энергозатрат, а кроме того, комфортное давление воды в широком диапазоне возможного водопотребления», — говорит Максим Семёнов, руководитель отдела проектных продаж департамента промышленного оборудования ООО «Грундфос».
Оборудование GRUNDFOS также работает в системе водяного обеспыливания трасс ралли-кросса и мотокросса, построенной на вторичном использовании очищенных дождевых вод. Подача ливневых стоков на узел очистки (ЛОС) с последующим накоплением резервуаров хранения воды для системы обеспыливания обеспечивается насосом GRUNDFOS SL1, установленным на автоматической трубной муфте и работающим в автоматическом режиме по сигналам от датчиков уровня GRUNDFOS LH100 и поплавковых выключателей. Автоматического управление погружным насосом разработано с учётом реализации специальных алгоритмов работы, обеспечивает контроль аварийных параметров ЛОС и уровней в каскаде резервуаров, а также управление электрифицированными задвижками на трубопроводах.
Использование в составе систем жизнеобеспечения автодрома надёжного и энергоэффективного оборудования позволило решить как стандартные, так и сложные инженерные задачи, связанные с водоснабжением и водоотведением объекта.
Справка о концерне GRUNDFOS
Концерн GRUNDFOS, ведущий мировой производитель насосного оборудования[1], был основан в 1945 г. в Дании. На данный момент 83 подразделения Концерна находятся в 56 странах мира. Общий объём производства – более 17 млн насосов в год.
В России насосы GRUNDFOS известны с начала 1960-х годов. Первая поставка осуществлена в 1962 году. В 1998 году была основана дочерняя компания ООО «ГРУНДФОС». Первая очередь завода по производству насосного оборудования «ГРУНДФОС Истра» (г. Истра, Московская область) запущена в 2005 году, а в 2011-м завершено строительство второй очереди.
В 2021 году ООО «ГРУНДФОС» представлено 26 представительствами во всех федеральных округах РФ. Насосы GRUNDFOS работают как на водоканалах Москвы, Санкт-Петербурга, Ростова-на-Дону, Воронежа, Хабаровска, Сыктывкара, Подольска, Иванова, Ярославля и ряда других городов, так и на иных объектах ЖКХ и ряде крупнейших российских промышленных предприятий, аэропортов и спортивных сооружений.
[1] По объёму продаж центробежных насосов в мире в 2016 году, по данным IHS Markit от 2017 года.