Details

Тема выпускной квалификационной работы - "Энергоэффективные технологии для устойчивой реконструкции исторических зданий Санкт-Петербурга". Представленная работа посвящена изучению инноваций в области водосбережения, которые могут быть внедрены в исторические здания Санкт-Петербурга с целью повышения воздействия на окружающую среду, а также разработке методологии внедрения эффективного управления водными ресурсами - как элемента устойчивого развития в России. В ходе исследования были поставлены следующие цели: 1. Изучение эффективного управления водными ресурсами, анализ преимуществ и недостатков с целью изучения методологии внедрения систем сбора дождевой воды для исторических зданий и сооружений с выявленным, региональным или федеральным статусом объекта культурного наследия Санкт-Петербургского Комитета по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры (КГИОП) для проектов реконструкции, реновации или капитального ремонта. 2. Совокупность сведений эффективного управления водными ресурсами подтвердила обязательность проведения дальнейших исследований в части разработки математической модели расхода дождевой и талой воды для технического использования для смыва унитазов жилых домов. 3. Разработка методологии внедрения эффективного управления водными ресурсами как элемента устойчивого развития России. С 1990 года концепции энергоэффективного и устойчивого развития стали краеугольным моментом в гражданском строительстве и вызовом экологически чистого будущего. Вода и энергетика в настоящее время играют важнейшую роль в устойчивом экономическом росте мира в целом и России в частности, где эффективность системы водоснабжения является вторым по значимости параметром потребления энергии согласно британскому методу оценки, а водно-энергетическая связь была определена в качестве цели для ускорения устойчивого роста и разработки эффективных и инновационных инженерных решений. Рассматриваемые мероприятия были направлены на организацию и проведение реконструкции общего имущества инженерных систем в многоквартирных жилых домах, расположенных в Санкт-Петербурге, в зданиях с региональным, выявленным или федеральным статусом исторического наследия, находящихся под контролем Комитета по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры (КГИОП) и ЮНЕСКО. В данный момент, даже после реконструкции эти здания по-прежнему относятся к классу энергоэффективности D. Постановление Правительства РФ № 87 О структуре и обязательном содержании проектной документации содержит раздел "Мероприятия по обеспечению соблюдения требований по энергоэффективности и оборудованию зданий, сооружений и сооружений приборами учета электроэнергии". В данном документе упоминается о необходимости установки коллекторов и счетчиков, которые исключительно рассчитывают энергию, пренебрегая главной целью энергетической эффективности и устойчивого развития – модифицировать существующие здания в более энергоэффективные, потенциально даже энергоэффективными класса А. Наименее изученными аспектами энергоэффективных технологий в Российской Федерации остаются водный баланс и возможность внедрения систем сбора дождевой и талой воды. Современные инженерные технологии эффективного использования водных ресурсов внедрены в проектирование исключительно новых зданий из-за отсутствия правительственной директивы по созданию проектной документации при проведении капитального ремонта и реконструкции, которая включала бы сбор и повторное использование дождевой и талой воды. Энергоэффективная технология сбора дождевой и талой воды в настоящее время применяется только во вновь возводимых зданиях и инженерных сооружениях, хотя исследования доказали, что использование дождевой воды безопасно и предлагает огромный шаг вперед с точки зрения анализа экологической и энергетической эффективности и инноваций в области водоснабжения. Санкт-Петербург, где сохранение является исторического наследия является обязательным, и в большинстве случаев охраняемым объектом является сам объем здания культурного наследия, включая капитальные конструкции и кровлю. Однако установка второй дополнительной системы водоснабжения и сбора дождевой воды не имеет влияние на распоряжения о предметах охраны в части переоборудования инженерных коммуникаций. В настоящее время эффективность водных ресурсов в Санкт-Петербурге рассматривается только как инженерное оборудование, регулирующие расход и трубопроводная запорная арматура. Разработка технических рекомендаций по использованию серой и / или дождевой воды для удовлетворения потребностей жилых зданий при капительном ремонте или реконструкции прежде не была предложена. Представленные идеи систем сбора и распределения дождевой и талой воды должны быть учтены при капитальном ремонте или реконструкции жилых зданий объектов культурного наследия, находящихся под охраной КГИОП и ЮНЕСКО. Применяемая методология также потенциально может быть распространена на другие объекты культурного наследия в северных регионах России и зарубежья со среднегодовым количеством осадков более 600 мм для покрытия средних потребностей в смыве унитазов.[1] Задачи устойчивого развития для города заключаются так же в повышении качества окружающей среды и жизни населения, за счет развития возобновляемых источников энергии. Ввиду неуникальных климатических условий и увеличения количества осадков, основным возобновляемым ресурсом Северной столицы является вода. Данная исследовательская работа проводилась с октября 2018 года по май 2020 года. Анализ проводился методом математического моделирования с использованием программного обеспечения Microsoft Excel. Результатом исследования явился достаточный сбор дождевой воды для обеспечения смыва унитазов, сбережения чистой питьевой воды и уменьшение нагрузки на городские ливневые стоки в жилых зданиях, расположенных в Санкт-Петербурге, являющихся историческими зданиями и зданиями с региональным, выявленным или федеральным статусом исторического наследия Комитета Санкт-Петербурга по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры для повышения энергоэффективности и устойчивого развития при проектировании капитального ремонта или реконструкции. Разработанная методология объясняет устойчивый подход к модернизации исторических зданий при капитальном ремонте или реконструкции, оказывает благотворные воздействия на окружающую среду для исполнения международных и региональных обязательств Российской Федерации по устойчивому развитию. Результаты научно-исследовательской работы способствуют достижению Целей Устойчивого Развития, разработанных и ратифицированных Организацией Объединенных Наций и Российской Федерации, таких как цель № 6 - сохранение и очистка водных ресурсов; цель № 11 - устойчивое развитие населенных пунктов и городов; цель № 12 - устойчивое потребление и производство; цель № 13 - проблема изменения климата; цель № 14-устойчивое использование океанов и морей. Модель сбора дождевой и талой воды, вторичного использования на нужды смыва унитазов при переоснащении, реконструкции или капитальном ремонте многоквартирных жилых исторических зданий и сооружений позволит внедрить в гражданское строительство использование возобновляемых водных ресурсов, стимулировать устойчивое развитие Санкт-Петербурга, экономить чистую питьевую воду, создать новый энергетический ресурс - дождевую и талую воду, снизить нагрузку на сети дождевой канализации, развить экономику, повысить качество жизни петербуржцев.

The subject of graduate qualification work is “Energy-Efficient Technologies for Sustainable Reconstruction of Historical Buildings in Saint-Petersburg”. The presented work is devoted to studying water efficiency innovations, that can be implemented to historical buildings of Saint-Petersburg, to improve the environmental impact, and design methodology implementation of efficient water management as an element of sustainability in Russia. The research set the following goals: 1. Studying water innovative management, analyze its advantages and disadvantages to investigate the methodology of implementation rainwater collection systems for historical buildings and buildings with local, federal historical heritage status of Saint-Petersburg Committee on State Control, Use and Protection of Monuments of History and Culture for reconstruction, renovation or overhaul projects. 2. The aggregate of this information confirmed the obligatoriness for further research in terms of developing a mathematical model of rainwater and meltwater consumption for technical uses toilet flushing of residential houses. 3. Design the methodology for the implementation of efficient water management as an element of sustainable development in Russia. Since 1990, energy-efficient development concepts have constituted both a turning point in civil engineering and a challenge for an environmentally friendly future. Energy and water currently play an essential role in the sustainable economic growth of the world in general and Russia in particular: the efficiency of the water supply system is the second most important parameter for energy consumption according to the British assessment method, while the water-energy nexus has been identified as a focus for accelerating sustainable growth and developing effective, innovative solutions. The activities considered in this article were aimed at organizing and executing the renovation of the property in residential buildings located in St. Petersburg, specifical buildings with local or federal historical heritage status under the control of the St. Petersburg Committee for the State Inspection and Protection of Historic and Cultural Monuments (KGIOP) and UNESCO. Even after reconstruction, these buildings still fall into energy efficiency class D. Russian Government Resolution No. 87 on the structure and required content of project documentation contains a section entitled ‘Measures to ensure compliance with energy efficiency and equipment requirements for buildings, structures, and constructions with energy metering devices’. Mention is made of the need to install collectors and meters, which only calculate energy, neglecting the main purpose: to make buildings more energy-efficient, potentially even energy efficiency class A. The least-explored aspects of energy-efficient technology in the Russian Federation remain the water balance and the possibility of implementing rain and meltwater collection systems. These modern technologies are used exclusively for new buildings due to a lack of government directive to create project documentation during the planning of major renovations and reconstruction that would include the collection and reuse of rainwater. Energy-efficient technology for rain and meltwater collection is currently applied only to new buildings, even though research has proved that using rainwater is safe and offers a huge step forward in terms of eco-efficiency analysis and water innovation. Where conservation is mandatory, making changes to protected sites is prohibited. In most cases, the protected site is the cultural heritage building itself, including the main walls and roof. However, the installation of a second water supply system and collection of rainwater would not affect the protected building itself. Water efficiency in St. Petersburg is currently considered only for the installation that regulates the flow of the pipeline shutoff valves. The development of technical guidelines for the use of grey- and/or rainwater to meet the needs of residential buildings during reconstruction or renovation is not yet complete. The ideas for water treatment, collection, and distribution systems presented in this article should be taken into consideration during the reconstruction or renovation of residential cultural heritage buildings under the protection of KGIOP and UNESCO. The methodology applied also has the potential to be extended to other cultural heritage sites in northern countries and lands with an average annual rainfall of over 600 mm to cover average toilet-flush needs.[1] The sustainable challenge of Saint-Petersburg follows improving environmental and living quality due to developing renewable power resources. Because of climate conditions and increasing precipitation, the main renewable resource of the Northern Capital is water. The research work was conducted from October 2018 till May 2020. The analysis was executed by the method of mathematical modeling with the use of Microsoft Excel software. The study resulted into the sufficient rainwater collection for installment in residential buildings located in St. Petersburg, that are historical buildings and buildings with the local, federal historical heritage status of Saint-Petersburg Committee on State Control, Use and Protection of Monuments of History and Culture due to improving energy-efficiency and sustainability for the project of reconstruction or renovation. There was developed a methodology, that explains the sustainable approach of upgrading historical buildings due to reconstruction or renovation and overall environmental impact. The outcome of the research work affects the Sustainable Development Goals of the Russian Federation, as No.6 - preserving and fine cleaning water resources; No.11 - sustain human settlements and cities; No.12 - sustainable consumption and production; No.13 - Climate Change challenge; No.14 sustainable use of oceans and seas. The model of rainwater and meltwater collection for secondary use for toilet flush needs due to re-equipment, reconstruction or renovation of the residential historical buildings will introduce renewable water resources usage, encourage sustainable development of Saint-Petersburg, save clean potable water, create a new resource - rainwater and meltwater, relieve pressure on rain sewer networks, develop the economy, and increase the quality of life of citizens.