Такие разные фасады
В современном строительстве все более актуальными становятся фасадные решения, которые не только придают зданиям привлекательный внешний вид, но и значительно усиливают защитные функции внешних конструкций и энергоэффективность.
Фасад здания – это его лицо, отражение архитектурного стиля и вида объекта. Он может быть как лаконичным и строгим, так и выразительным, и запоминающимся, демонстрируя широкое разнообразие визуальных подходов. В настоящее время фасадные системы продолжают эволюционировать, адаптируясь к новым потребностям и технологическим требованиям. Они выступают не просто архитектурным элементом, но и важным компонентом, обеспечивающим долговечность и функциональность зданий. О трендах в фасадных решениях рассказывают эксперты «Строительного Еженедельника».
На новом технологическом уровне
Фасады многоквартирных домов играют ключевую роль как в эстетическом, так и в функциональном аспекте, отмечает ведущий архитектор WE-ON Анна Копылова. Чаще всего используется технология вентилируемых фасадов с различной облицовкой (керамическая плитка, керамогранит, композитные панели и т. д.). Также популярным решением при проектировании фасадов является система «мокрых фасадов». В последнее время набирают популярность стеклянные фасады. Каждый из перечисленных видов фасадов имеет свои особенности, что делает их подходящими для различных проектных решений: «Например вентфасады в силу широкого выбора видов облицовки позволяют реализовывать любые дизайнерские идеи. Мокрые фасады — относительно недорогое решение для выполнения, но обладает ограниченным выбором фактур. Стеклянные фасады позволяют обеспечить помещения максимально возможным притоком солнечного света, придают современный вид зданию и обеспечивают максимальную энергоэффективность за счет энергосберегающих стекол».
В последние годы фасады многоквартирных домов, добавляет Анна Копылова, все больше следуют современным тенденциям в области архитектуры, технологий и устойчивого развития. Это и экологичность, энергоэффективность, технологичность, дизайнерская индивидуализация и т. д. Современные фасады играют ключевую роль в городской жилой архитектуре, оказывая значительное влияние на различные аспекты жизни в городе.
Главный архитектор проекта компании «Метрополис» Евгений Галабурда считает, что последние тенденции в оформлении и наружной отделке жилых зданий представляют собой как бы возрождение старых технологий и материалов, но на совершенно новом техническом уровне. Так, старый добрый кирпич теперь способен выполнить почти все прихоти архитектора, включая любые фасадные формы, наклонную кладку и даже облицовку больших горизонтальных плоскостей. Сейчас его имеется огромное разнообразие по размерам и цветовой гамме, в том числе отечественных производителей. «По-прежнему актуальны навесные фасадные системы с облицовкой натуральным камнем. Правда, в целях экономии выше пятого-шестого этажей дорогую натуральную облицовку часто заменяют визуально похожим, но более дешевым керамогранитом. В любом случае современная технология монтажа вентилируемых фасадов позволяет выполнить надежное и полностью скрытое крепление облицовочных плит».
Возвращаются на фасады, отмечает Евгений Галабурда, такие необычные материалы, как стеклоблоки и стеклопрофилит, однако не самостоятельно, а в составе многослойной ограждающей конструкции из-за недостаточных теплотехнических характеристик. Давно перестали быть эксклюзивом облицовки из нержавеющей стали, листовой меди и анодированного алюминия. «Увеличенная плотность застройки, сокращение зеленых насаждений в крупных городах, к сожалению, часто характеризует современное строительство. Один из вариантов улучшить ситуацию — это вертикальное озеленение, которое становится все более популярным. Об этом свидетельствует вступление в силу нового национального стандарта ГОСТ Р 71332-2024 «Зеленые стандарты. Вертикальное озеленение фасадов зданий и сооружений. Технические и экологические требования»», — подчеркивает эксперт.
В современной городской архитектуре одно из главенствующих мест занимает экономическая составляющая проекта, в связи с этим в большом количестве применяются так называемые «мокрые фасады», делится своими выводами руководитель отдела концепций Проектной мастерской ITEM Егор Согрин. Это наружное утепление дома под штукатурку с применением качественных клеевых составов. Данная система отделки позволяет убрать точку росы из внутренних помещений, которая выводится наружу. Если внутри и снаружи имеется значительное различие температур, в доме с «мокрым фасадом» не будет накапливаться конденсат. Но такой фасад дает некоторое ограничение по архитектурной выразительности. Возможно его разнообразие путем местного увеличения утеплителя, что дает создание приема так называемой «подсечки», рельефности на плоском фасаде. Многие архитекторы пользуются этим незамысловатым, но эффектным приемом. «Также применяются комбинированные фасады, где, к примеру, «мокрый фасад» применяется на верхних этажах, которые находятся далеко от человека и воспринимаются общей массой. Первые же этажи, а также этажи, визуально достижимые для взгляда человека, до четвертого, выполняются по системе «вентилируемый фасад», при которой отделочные материалы крепятся на стальной или алюминиевый каркас. По зазору между облицовкой и стеной свободно циркулирует воздух, который убирает конденсат и влагу с конструкций. Такой фасад имеет более широкую линейку отделки, это керамогранит, HPL-панели, алюминиевые кассеты и прочее. Данное решение развязывает руки архитекторам, позволяя сделать более интересную и детализированную форму, приятную для жителей города. Также этот тип фасадов более устойчив к внешним факторам во время эксплуатации», — отмечает эксперт.
В единой среде
Меняется в настоящее время и фасадная архитектура общественных и офисных зданий, промышленных объектов. По словам креативного директора Генпро Евгения Зеленова, фасад всегда играл неотъемлемую роль при проектировании, ведь недаром фасад как оболочка говорит об архитектуре больше, чем об ее начинке. Когда мы представляем фасады офисов, конечно, преимущественно видим стекло. Габариты остекления тут играют важную роль. В торговых центрах совершенно иначе — там остекление используется только на входных группах и подчеркивает визуально главное лобби, в основном фасад глухой, делится только на зоны с вывесками и логотипами арендаторов. Промышленные объекты — совершенно противоположный мир, в фасадной пластике практически нет декора, а весь фокус — на большепролетности форм и внутреннего каркаса. «Однако город не разделяет между собой типологию архитектуры и ее строения, поэтому сказать, что фасады промышленных объектов требует меньше внимания, мы не можем, использование современных материалов, цветов и паттернов позволяет сделать такие объекты уникальными».
Схожие выводы делает и главный архитектор компании MARKS GROUP Елена Мызникова. На сегодняшний день фасады городских зданий должны соответствовать самым строгим требованиям независимо от их функционального назначения — будь то жилые дома, общественные здания или объекты промышленной архитектуры. Каждое новое здание должно иметь свое лицо. Каждый девелоперский проект — это уникальный продукт с собственной идеей, где необходимы выразительность и оригинальность фасадов. Качественная средовая архитектура, безусловно, имеет место, но в основном в объектах реновации.
«Для офисных зданий характерно большое количество стеклянных поверхностей, что дает возможности для лучших видовых характеристик, а также позволяет сделать здание легким, открытым, современным. В промышленной архитектуре, как и прежде, решения зависят от технологии производства, и часто используются быстровозводимые конструкции. Интеграция объектов искусства в архитектуру фасадов промышленных зданий, такие как муралы или печать на фасадах, становится рекомендацией города и частым явлением. Это делает производственные объекты привлекательными. В итоге каждый проект, будь то жилой дом или промышленное сооружение, становится не только функциональным объектом, но и значимым элементом городской среды», — резюмирует Елена Мызникова.
Подстроиться под тренды
За отраслевыми трендами внимательно следят и производители фасадных систем и их элементов. По словам менеджера по продукту «Фасадные системы VFH» бренда UTECH Алексея Тюрина, в UTECH под термином «фасады» подразумеваются навесные фасадные системы. Они считаются самыми передовыми из всех фасадных систем, разработанных на сегодняшний день, так как способны защитить здание на срок не менее пятидесяти лет. Однако стоит учесть, что это также одна из наиболее дорогостоящих фасадных технологий. Если смотреть шире, упомянутые системы НВФ составляют около 30% от всех фасадов, возводимых в России. Еще примерно 35% фасадов создаются с использованием технологии СФТК (система фасадная теплоизоляционная композитная), также известная как «мокрый фасад». Оставшиеся 35% — это все другие варианты, например панель.
При строительстве современных многоквартирных домов, отмечает специалист, можно выделить несколько очевидных трендов. Это – «кирпич». Архитекторы часто используют настоящую кирпичную кладку или ее имитацию на большом количестве новых объектов с навесными вентилируемыми фасадами. Для этого применяют как полноразмерные кирпичи, так и многочисленные варианты их имитации: клинкерную, бетонную, керамическую, терракотовую плитку, панели из СФБ (стеклофибробетона) и других материалов. Другой тренд — «крупный формат». Все более популярными становятся традиционные в жилищном строительстве облицовочные панели из керамогранита, фиброцемента, металлокассеты, тонкой керамики, слоистого пластика (HPL). В тренде — использование натуральных материалов. К ним относится натуральный камень, терракотовые панели или материалы, их имитирующие: СФБ, керамогранит различных типов, архитектурный бетон, полимербетон и т. п.
По словам Алексея Тюрина, огромное влияние на отрасль оказывает острый дефицит рабочих многих специальностей, например, фасадчиков, каменщиков. Это приводит к необходимости внедрения новых технологий и оптимизации процесса строительства. «Так, например, благодаря этой тенденции появилась технология возведения фасада из предсобранных на заводе фасадных модулей. Отметим также тренд на энергоэффективность, направленный на повышение энергоэффективности фасадов благодаря снижению потерь тепла через элементы фасадной системы. А также в тренде всегда — «фишки», то есть вечное стремление архитекторов украсить свой проект необычным уникальным решением. Все вышеупомянутые факторы находят свое отражение в развитии фасадных систем НВФ и наших новых технических решениях», — подчеркивает представитель UTECH.
Если говорить о современных фасадах с точки зрения применения навесных вентфасадов, отмечает технический директор ООО «Ньютон Системс» Дмитрий Арташин, то тут прослеживаются следующие тенденции. Стало больше уделяться внимания эстетике производственных построек. Особенно актуально стоит вопрос, если промышленные объекты находятся в черте города или вдоль основных городских трасс, где попадают в поле зрения тысяч людей. Дизайнерские акценты, декоративные элементы, в том числе обыгрывание логотипа компании, выполняются на навесной фасадной системе. Повышение культуры производства оказало прямое влияние на внешнее облагораживание административных зданий на производственных территориях. Очень много запросов — на расчет вентфасадов из легких видов облицовок со сложными дизайнерскими решениями с применением больших вылетов (более чем на три метра).
«Появилась интересная архитектура административных зданий, возводимых с нуля. Для ТЦ, ТРЦ и БЦ просматривается следующая тенденция: переход от простых форм и дешевых видов облицовок на вентфасаде к сложным плавным и выпуклым формам. То есть если раньше были популярны фиброцемент, металокассеты, композит и керамогранит в качестве облицовочных материалов, то сейчас применяются стеклофибробетон, стеклокомпозит для создания объемных форм фасадов. Причем строительство новых объектов сведено к минимуму, основные объемы отданы на реконструкцию. Сложность новых фасадов и, соответственно, их реализация выросли в разы», — добавляет эксперт.
Металлический интерес
Больше в фасадных решениях становится и металла. Так, по словам руководителя направления «Архитектурные системы» компании «ВидналПрофиль» Олега Маркина, алюминиевый профиль — настоящая находка для современных фасадных систем. Сложно переоценить его многофункциональность. Рынок предлагает огромное разнообразие видов профиля, позволяющих воплощать в жизнь самые смелые архитектурные замыслы. К примеру, профильные системы Vidnal в ассортименте имеют структурные, псевдоструктурные или классические стоечно-ригельные фасадные профили. С их помощью архитекторы создают и впечатляющие полностью стеклянные фасады, и комбинированные варианты с разными способами крепления стеклопакетов.
«Алюминиевые фасады уже стали привычной частью городского пейзажа. Высотки, торговые центры, жилые комплексы — везде, где требуются прочность, небольшой вес и современный дизайн, алюминий оказывается идеальным решением. Их преимущества в первую очередь — высокая коррозионная стойкость и поразительная долговечность, срок службы таких фасадов, согласно последним данным, превышает 50 лет. Кроме того, алюминиевые конструкции обеспечивают максимальную светопропускаемость, визуально расширяя пространство. При условии профессионального монтажа и регулярного ухода алюминиевые фасады десятилетиями сохраняют свои эксплуатационные характеристики», — отмечает Олег Маркин.
По словам руководителя отдела маркетинга компании «Алкотек» Наталии Щербаковой, в настоящее время в фасадных системах востребованы алюминиевые и стальные композитные панели. Они применяются в качестве облицовки благодаря своим защитным, декоративным, теплоизоляционным функциям, имеют высокую степень пожаробезопасности, но экономически выгоднее алюминиевых фасадов. Такие панели используются при строительстве и реконструкции многоквартирных домов, торговых центров и промышленных объектов. Для фасадов применяют композитные панели с классом горючести Г1, имеющие в составе системы класс пожарной безопасности К0. Среди их преимуществ — долговечность (25–35 лет), эстетичность, небольшой вес, легкость монтажа, устойчивость к внешним воздействиям и энергоэффективность.
Генеральный директор компании «АФК Лидер» Александр Савельев рассказывает, что востребованы рынком и фасадные ламели. Они выполняет декоративную функцию. Основное назначение ламели — красота, которая создается путем применения изящных геометрических форм, а также различных способов декорирования: покраски, анодирования, имитации поверхности под камень, дерево и др. Фасадные ламели различаются по типу конструкции и функции крепления. Конструктивно они могут быть прямоугольными, круглыми, каплевидными, Z-образными и т. д. По функции крепления фасадные ламели могут применяться на стоечно-ригельной системе на светопрозрачные конструкции. Могут устанавливаться на отдельные каркасы по зданию, на сэндвич-панели с дополнительным усилением, на стойку-ригель с большим относом и шагом крепления более трех метров.
«Ламели могут задействоваться на любом объекте, где важен внешний облик. Сейчас многие архитекторы стараются проектировать каждый свой объект уникальным с визуальной точки зрения. Придумывают интересные решения, в том числе как раз с применением ламелей, которые можно устанавливать на фасаде с разной частотой, разным шагом. Мы производим фасадные ламели из алюминия — материала, который не выцветает, не выгорает на солнце, не деформируется и не корродирует на воздухе. Срок службы алюминиевых фасадных ламелей составляет 50 лет, а, например, у стальных оцинкованных — 20–30 лет», — подчеркивает глава «АФК Лидер».
Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Приборы отопления
Россия - страна, раскинувшаяся от субтропических широт до вечной мерзлоты заполярья. Основная часть территории лежит в природных зонах, где требуется постоянное или периодическое отопление. Отопление - это принудительный обогрев здания, с целью поддержания комфортной температуры и компенсации теплопотерь, которые неизбежно присутствуют в любом гражданском строении.
Отопление помещений осуществляется в результате теплообмена. В свою очередь, теплообмен в помещении между внутренней средой и теплоносителем возможен двумя путями:
- Конвекцией – перенос тепла в результате циркуляции неравномерно нагретых жидкости или газа.
- Лучистой энергией. Нагревание тел волнами электромагнитной энергии в инфракрасном диапазоне.
Обособленно друг от друга типы теплопередачи сложно встретить. Они всегда комбинируются между собой. Но по преобладающему принципу отопительные приборы принято называть конвекторами и излучателями или радиаторами.
Классификация отопительных приборов
В отечественной практике сформировалась следующая классификация отопителей:
- По принципу теплоотдачи. В зависимости от физического принципа теплоотдачи отопительные приборы делятся на две большие группы:
- Радиаторы.
- Конвекторы.
- По конструктиву исполнения.
Радиаторы выпускают секционные, трубчатые, панельные и блочные.
Конвекторы- с предусмотренным кожухом и без кожуха.
- По размеру.
Высота. Низкие. Имеют размер от 200 до 400мм.; средние- 400-650; высокие- от 650 до 900мм.; плинтусные- существуют размером 200мм и меньше.
Глубина или ширина. Малая до 120мм; Средняя от 120мм до 200мм; Большая- 200мм и более.
- По материалу изготовления. Радиаторы производят из:
- чугуна
- алюминия
- стали
- комбинированные- биметаллические
Конвекторы делают из:
- стали
- алюминия
- меди
Значительно реже отопительные приборы изготавливаются из органических материалов, имеющих высокую теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.
- По способу изготовления. Изготавливают приборы отопления литым, штампованным, сварным, комбинированным способом.
- По вариантам монтажа. Выделяют напольные, настенные приборы, и монтируемые в интерьерные конструкции.
Все конвекторы и радиаторы выпускаются со встроенной регулировкой теплового потока или без таковой.
Различия между конвектором и радиатором
Несмотря на общие задачи, конвекторы и радиаторы имеют существенные отличия.
Способ теплоотдачи принципиально разный. Рабочий конвектор разогревает воздух, который находится в непосредственной близости. Нагретые слои воздуха увеличиваются в объеме и теряют плотность, поэтому становятся легче более холодных слоев. Теплый воздух стремиться к потолку. Внизу, у конвектора образуется зона разрежения, куда засасывается холодный воздух, который снова разогревается и устремляется к потолку. И так постоянно, до выравнивания температуры конвектора и температуры в помещении в любой точке. Ускорить и усилить конвективные потоки помогает кожух, который выполняет роль вытяжного канала.
Радиатор - это отопительный прибор, который осуществляет перенос тепла помимо конвекции, излучением тепловых волн. Как это происходит? Теплоноситель, благодаря процессу теплопередачи, разогревает поверхность радиатора, а точнее передает энергию частицам вещества радиатора. Молекулы в разогретом материале радиатора начинают колебаться интенсивнее и высвобождать энергию в невидимом длинноволновом диапазоне. Распространяясь в помещении, электромагнитные волны поглощаются окружающими предметами с последующим выделением теплоты. Таким предметы, находящиеся вокруг сами становятся излучателями тепла.
Другое отличие - это конструкция. Конвектор выглядит, как труба, на которую насажены многочисленные тонкие пластины. Конвектор должен иметь максимально возможную площадь соприкосновения с воздухом. Радиатор, при равных габаритах, имеет меньшую площадь. Устройство конвектора отличается от радиатора присутствием кожуха. В радиаторе кожух не предусмотрен, так как это значительно снизит степень эффективности прогрева помещения.
Радиаторы более термоинертны. То есть тепловому прибору требуется больше времени для разогрева, так как он обладает повышенной теплоемкостью по сравнению с конвектором. Но и остывать радиатор будет дольше. В определенных ситуациях это может быть как плюсом, так и минусом.
Конвекторы окрашивают в разные цвета. Радиаторы традиционно встречаются в белом исполнении, что может потребовать коррекции в дизайнерском интерьере. Белый цвет применим по соображениям его респектабельности и универсальности, но, по законам физики, наибольшей теплоотдачей будет обладать поверхность черного цвета.
Преимущества и недостатки отопительных приборов
Радиатор отличает в лучшую сторону надежность, долговечность, невысокая цена. Термоинерция играет в плюс, когда происходят перебои с отоплением. Но когда нужно отрегулировать температуру на комфортный уровень этот показатель доставляет неудобства.
Очевидным минусом радиаторов служит высокая температура разогрева поверхности. Она приближена к температуре теплоносителя в системе. В системе центрального теплоснабжения температура может достигать 800C и более. Есть угроза получения ожогов. Избежать этого можно, установив защитный корпус или защитный экран. Но в этом случае падает мощность отопителя.
К достоинствам конвекторов можно отнести небольшую массу, возможность скрытой установки и монтажа в сложных местах, например, под панорамными окнами. Невысокую температуру поверхности конвекторных пластин, в районе 500С, что не приведет к ожогам. Конвекторы быстрее и полнее прогревают помещение.
Существенным минусом конвекторов выступает то, что в результате циркуляции конвекционных потоков в окружающий воздух поднимается пыль.
Нецелесообразно применять конвекторы в помещениях с высокими потолками.
Требования безопасности к отопительным приборам
Поверхность конвекторов и радиаторов не должна иметь острых краев и быть травмобезопасной.
В случае, если технологически предусмотрено нагревание поверхности отопительного прибора до температуры превышающей 750С, то должны устанавливаться защитные экраны
Для окраски приборов отопления необходимо применять порошковые, лакокрасочные материалы, которые не выделяют в процессе эксплуатации вредных и токсичных веществ.
Использование батарей централизованного отопления для организации заземления или токопроводящих работ запрещено.
Не допускается производить выпуск воздушной смеси из алюминиевого прибора в процессе эксплуатации при наличии поблизости открытого огня.
От чего зависит выбор отопительных приборов
Приборы отопления должны соответствовать конкретным проектным требованиям эксплуатации. Запрещено применять отопительные приборы, у которых показатели по температуре теплоносителя и давлению ниже, чем требуемых условий по эксплуатации сети.
Утилизацию радиаторов и конвекторов требуется осуществлять в соответствии с нормативной документацией завода- изготовителя.
Для правильного выбора приборов для отопления жилища или производственного помещения стоит опираться на ряд критериев, которые помогут сориентироваться в многообразии.
- Экономические. Любая система отопительных приборов в помещении должна выдерживать соотношение цены и эффективности эксплуатации, минимизировать траты на монтаж и обслуживание.
- Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам, поддерживать температуру и влажность воздуха, установленную в СанПиН в зависимости от назначения помещения. Не должны препятствовать проведению обеспыливания и служить источником загрязнения окружающего пространства.
- Стилистико-архитектурные. Большое внимание уделяется стилистической направленности изделий. Отопители должны гармонично вписываться в пространство и не занимать много места.
- Монтажные. Установка отопительных приборов не должна вызывать трудностей и привлекать сложного инструмента и высокооплачиваемого персонала. Приборы отопления должны быть универсальны по крепежу, иметь прочные и надежные способы крепления.
- Эксплуатационные. Современная теплотехническая продукция должна соответствовать параметрам теплоснабжающей сети. Иметь регулировку теплоотдачи для поддержания комфортных условий в помещении.
- Теплотехнические. Отопительные приборы должны обладать максимальным коэффициентом полезного действия для максимального использования энергии теплоносителя.
Как выбрать отопительный прибор
В первую очередь, это зависит от системы отопления. Они бывают централизованные и автономные. В централизованных системах давление теплоносителя выше, чем в автономных и составляет 9-10 бар, а при опрессовке системы давление поднимают до 12. Существует вероятность гидроудара из-за неравномерной работы гидро насосов на станции теплоснабжения . Вода в системе централизованного отопления имеет повышенную химическую активность в виде растворимых и нерастворимых солей. Автономные системы отличаются пониженным давлением и меньшей жесткостью воды, по сравнению с централизованными. В автономных системах в качестве теплоносителя может применяться антифриз. Эти моменты стоит учитывать при выборе продукции для отопления квартиры, офиса или производства.
Удачно вписываются в указанные требования для систем централизованного отопления чугунные секционные батареи и биметаллические секционные приборы. Секционные приборы имеют возможность дооснащаться необходимым количеством элементов, что делает их универсальными.
Чугунные секционные батареи. Самые недорогие на сегодняшний день отопительные приборы. Имеют отличный запас прочности и долговечности. Радиаторы из чугуна служат до 50 лет. Продукция из чугуна стойка к гидроударам и коррозийным процессам. На рынке отопительной продукции можно встретить чугунные батареи художественного литья, тем самым можно подчеркнуть дизайнерский стиль интерьера. Однозначно не позволяет сделать выбор в пользу чугунины то, что материал тяжелый и имеет непрезентабельный вид. Если не брать во внимание художественное литье. У чугуна высокая теплоемкость, поэтому требуется время, чтобы его разогреть, но в то же время батарея долго остывает. Это минус, когда требуется оперативно отрегулировать температурный режим.
Биметаллические секционные приборы. Приборы из биметалла лишены недостатков чугуна, и имеют свои преимущества: рассчитаны на высокое давление в сети; имеют современный внешний вид. Но дороже чугуна по стоимости. Биметаллические изделия представляют собой стальной сердечник в виде труб, облитый алюминием по форме готовой батареи. Такая конструкция создавалась для того, чтобы исключить контакт алюминия с теплоносителем, так как вода в системе теплоснабжения довольно реактивна по отношению к алюминию.
Алюминиевые изделия. Отопительные батареи из алюминия обладают отличным коэффициентом теплоотдачи, имеют высокий КПД. Из недостатков можно выделить высокую стоимость и данный тип приборов не предназначен для сетей с высоким давлением теплового агента. Вдобавок алюминий не стоек к воздействию агрессивных сред. Поэтому алюминиевые тепловые приборы целесообразно использовать в частном теплоснабжении, где рабочее давление не превышает 8 атмосфер и теплоагент в составе несет минимум солей.
У секционных приборов, независимо от материала изготовления, есть общий недостаток. Они не предназначены для работы с антифризом. Со временем антифриз уменьшает уплотнительную способность межсекционной прокладки и появляется течь.
Панельные отопители. Делаются из стали. Штампуются два листа, симметричных между собой относительно продольной плоскости и свариваются. Таким образом получается плоский отопительный элемент, внутри которого есть каналы для циркуляции теплоагента. Далее отдельные элементы связываются между собой трубами в единую батарею. Полученная прямоугольная панель закрывается декоративным кожухом, но может обходиться без него. Без защитного экрана эффективность прибора выше, но страдает привлекательность. Стальные отопительные панельные приборы имеют хорошую теплоотдачу, современный вид. Можно устанавливать и в частном домостроении и интегрировать в централизованную магистраль.
Трубчатые отопительные приборы. Похожи на секционные отопители по форме. Выглядят как радиаторы из изогнутых вертикальных трубок, соединенных сверху и снизу трубчатым коллектором. Очень вариативны по размерам: от 0,3 метра до 3 метров. Устанавливаются в жилых и производственных помещениях, независимо от системы теплоснабжения.
Конвекторы. Производят из стали, меди и алюминия. Наиболее физически эффективны медные конвекторы. Изготавливаются конвекторы из центральной трубы диаметром до 3см, с нанизанными на нее пластинами. Между пластинами происходит прогрев воздуха. Конвекторы бывают настенной и скрытой установки. На настенные конвекторы одевается специальный кожух, который обеспечивает эффект тяги воздушным массам. Конвекторы скрытой установки могут монтироваться в пол и располагаться под панорамными окнами. Тепловые приборы на основе конвекции существуют естественной и принудительной циркуляции. Искусственная циркуляция достигается применением вентилятора в системе. Конвекторы имеют хороший коэффициент полезного действия, но имеют трудности в очистке от пыли.
Сколько тепловых приборов нужно в помещении
В помещении, согласно технологии установки тепловых приборов, требуется монтаж отопителя под каждым окном. Так как основная цель отопительных приборов компенсировать теплопотери, то и мощность приборов основывается на суммировании коэффициентов тепловых потерь. По усредненным теплотехническим расчетам, при высоте потолка в 2,7 м. 1м3 жилища в панельном доме требует 40Вт тепловой энергии, а кирпичный 35 Вт. Исходя из этого можно посчитать общую мощность обогревателей. На конечный результат будут играть факторы: отношение площади остекленной поверхности к площади стен; площадь наружных стен в помещении и степень утепленности, теплопотери потолка и пола, тип стеклопакета, амплитуда колебаний температур. В частном доме учитываются коэффициенты теплопотерь крыши и фундамента. Каждому фактору присвоен коэффициент, который можно найти в таблицах по теплотехническим расчетам.
Итог тепловой системы приборов
В результате подбора приборов по личным и техническим критериям должна получится система, которая отвечает эксплуатационным пунктам:
Отопительная система должна быть надежной и безопасной, не сильно затратной, простой в обслуживании.
Управление температурным режимом продублировано: автоматика- ручное.
Последовательность действий по управлению приборами должно быть простым и логичным.
Должна быть исключена вероятность нанесения ущерба системе по незнанию пользователя.
В частном жилье меры по предотвращению разморозки отопительной системы обязательны.
Отопительная система должна быть собрана из качественных материалов, согласно теплотехническому расчету, законов физики и здравого смысла.