from 01.01.2019 until now
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI) (Obscheinzhenernye discipliny, professor)
from 01.01.1980 to 01.01.2019
Moskva, Moscow, Russian Federation
Russian Federation
The article discusses the methodology for assessing the degree of cyclical use of resources, during the determination of the residual resource of engineering systems during the operation of buildings. The proposed key performance indicators measure various parameters that are not directly related: energy, materials, social impact, and are both quantitative and qualitative indicators. Consequently, the proposed methodology performs the procedure for calculating indicators independently, which in turn allows the effective use of materials at the design stage of buildings, as well as during their operation. In this article, a methodology for calculating the recycling index of materials is obtained.
recycling of materials, assessment of the degree of cyclicity, determination of the residual resource of engineering systems, the life cycle of a building
Актуальность работы
При строительстве здания мало уделяют внимания технико-экономическому показателю, который в свою очередь включает эксплуатацию здания и утилизацию. Данный подход оценивает соотношение круговых потоков в аспекте инженерных систем на протяжении жизненного цикла здания. Вся методология учитывает перспективы жизненного цикла, включая в анализ; социальные, экономические и экологические показатели на всем сроке эксплуатации здания, то есть от закупки материалов до их утилизации в конце срока службы. Методология позволяет оценить эффективность использования рециркуляционных материалов, которые могут быть использованные после демонтажа здания, что в свою очередь сокращает затраты и дает возможность сэкономить невозобновляемые ресурсы нашей планеты. Также методика показывает нам степень соответствия принципам экономики замкнутого цикла в ходе эксплуатации здания.
Целью работы является разработка методологии проверки степени соответствия принципам экономики замкнутого цикла и экономической оценки жизненного цикла.
Формулировка задачи
Формулировка индекса циркулярности материала.
Рециркулируемые материалы - материалы, обладающие свойствами многократного использования в технологических циклах вида «материал, производство, продукция, потребление, отходы продукции, вторичное сырье (материал)» [1]. Используемые материалы при расчете индекса должны быть выражены в единицах веса [кг], согласно [1]. Степень рециркуляции, в соответствии с общепринятой структурой, измеряется как отношение рециркулируемых материалов к общему количеству используемых материалов в ходе строительства новых зданий или ремонте существующих. Это отношение должно быть разбито по типу оцениваемого материала (продукта) и выражено в процентах. Кроме того, материалы классифицируются в зависимости от источника сырья и конечного пути, для которого они были разработаны. В соответствии с определением рециркуляции материалов от начала их жизненного цикла до конца [1 – 7], были определены две основные категории:
- Технические материалы для технического цикла (для минералов, руд и продуктов, полученных из топлива)
- Биологические материалы и продукты, предназначенные для использования в биологическом цикле (биомасса и другие материалы на основе биоматериалов).
Определение рециркулируемых материалов принятое нами и приведенное в этой статье соответствует Стандарту сертифицированных продуктов от колыбели до колыбели [5 – 13]. Рециркулируемые материалы должны быть безопасными для людей и окружающей среды, поступать из циклических источников и быть пригодными для переработки после их использования [7 – 9].
Для разделения на перерабатываемые и не перерабатываемые материалы нами будет использоваться анализ потока материалов [10], который в свою очередь применим при строительстве зданий или в процессе капитального ремонта отображенный на рисунке 1, а также на рисунке 2.
Рис. 1 - Схема материального баланса в масштабах всей экономики
Рис. 2 - Схема потока материала в соответствии рециклингом материалов [6]
Исходя из проанализированной информации, соотношение циркулярности материала предлагается рассчитывать следующим образом (1) тем самым получаем индекс циркулярности материала (ИЦМ):
где ОРМ представляют общий расход материала, ввезённый на строительную площадку в ходе строительства здания, и ООВМ - общий объем вывозимых материалов вывозимых из здания, при его демонтаже, выраженные в [кг].
Рассмотрим стадии жизненно цикла [14] и отобразим их в таблице 1.
Таблица 1.
Краткое изложение стадий жизненного цикла.
|
№ |
Стадия жизненного цикла |
Оценка важности влияния |
|
1 |
Стадия продукта: A1 - A3 |
Достигнутый уровень сертификации в категории социальной среды 0 – 5 баллов. |
|
2 |
Стадия строительства: A4 - A5 |
Социальные показатели строящихся зданий 0 – 4 баллов. |
|
3 |
Ввод в эксплуатация: B1 |
Оценка социальной эффективности зданий 0 – 13 баллов. |
|
4 |
Эксплуатация: В2 – В5 |
Оценка социальной результативности зданий 0 – 4 баллов. |
|
5 |
Демонтаж здания: С1 – С4 |
Социальная эффективность зданий в процессе деконструкции 0 – 4 баллов. |
Следовательно, по формуле (1), ОРМ из циклических источников и ООВМ на переработку можно выразить, как ВМЦИ - ввод материала в здание из циклических источников и ВМП - вывоз материала из здания на переработку, соответственно, выраженные в [кг]. Далее ВМЦИ и ВМП найдем для всех стадий жизненного цикла, и запишем в виде формулы (2):
Индекс циркулярности материала может применяться для всех видов материалов, которые потенциально могут быть переработаны совместно в соответствии с четырьмя категориями, указанными в статистике учета материалов [15]: именно: биомасса, металлические руды, неметаллические минералы и ископаемые энергетические материалы. Однако для удобства использования методологии нет необходимости вводить материалы без дальнейшего агрегирования или сортировки, хотя это можно сделать впоследствии, чтобы представить результаты после обработки в значимом виде.
Выводы
1. Предложенная теоретически методология расчета индекса рециркулируемости материалов учитывает качественный и количественный показатели и показывает возможность повторного применения используемых материалов.
2. Методика показывает нам степень соответствия принципам экономики замкнутого цикла в ходе эксплуатации здания.
3. Детальные алгоритмы и рабочие программы будут приведены далее в последующих изданиях.
4. Данное исследование может использоваться в дальнейшем для определения возможности сортировки перерабатываемых строительных материалов.
1. GOST R 54098-2010. Resursosberezhenie. Vtorichnye material'nye resursy. Terminy i opredeleniya: nacional'nyy standart Rossiyskoy Federacii : data vvedeniya 2012-01-01 / Federal'noe agentstvo po tehnicheskomu regulirovaniyu. - Izd. oficial'noe. - Moskva : Standartinform, 2019. - 19 s.
2. Vasil'ev A.V., Vasil'eva L.A. K voprosu o sistemnom obespechenii ekologicheskoy bezopasnosti v usloviyah sovremennogo goroda. // Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2003. T.5 №2. S. 363-368
3. Kravcova M.V., Vasil'ev A.V., Volkov D.A., Bashkirov Yu.Yu. Ocenka ekologicheskih riskov v processe utilizacii tverdyh bytovyh othodov // Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2014. T.16. № 1(7). S. 1849-1857.
4. Baranovskaya N.I. Ekonomika stroitel'stva. Chast' I: ucheb. dlya vuzov [tekst] / N.I. Baranovskaya, Yu.N. Kazanskiy, A.F. Klyuev i dr. - SPb.: SPbGASU, 2003. - 368 s.
5. Batova N., Sachek P., Tochickaya I. Cirkulyarnaya ekonomika v deystvii: formy organizacii i luchshie praktiki. -: Centr ekonomicheskih issledovaniy BEROC, 2018. - 19 s.
6. Building Blocks. Circular economy design, business models, reverse cycles and enabling conditions are essential // Ellen MacArthur Foundation. 2017. URL: https://www.ellenmacarthurfoundation.org/circular-economy/concept/building-blocks (data obrascheniya: 28.06.2021).
7. Agamuthu, P., 2008. Challenges in sustainable management of construction and demolition waste. Waste Manage. Res. 26 (6), 491-492.
8. Akanbi, L.A., Oyedele, L.O., Akinade, O.O., Ajayi, A.O., Davila Delgado, M., Bilal, M., Bello, S.A., 2018. Salvaging building materials in a circular economy: a BIM-based whole-life performance estimator. Resour. Conserv. Recycl. 129, 175-186.
9. Akinade, O.O., Oyedele, L.O., Munir, K., Bilal, M., Ajayi, S.O., Owolabi, H.A., Alaka, H.A., Bello, S.A., 2016. Evaluation criteria for construction waste management tools: towards a holistic BIM framework. Int. J. Sustain. Build. Technol. Urban Dev. 1-19
10. Arora, R., Paterok, K., Banerjee, A., Saluja, M.S., 2017. Potential and relevance of urban mining in the context of sustainable cities. IIMB Manage. Rev. 29 (3), 210-224.
11. Circular Economy : Fond Ellen MakArtur (Ellen MacArthur Trust). URL: https://www.ellenmacarthurfoundation.org/circular-economy (data obrascheniya: 25.07. 2021).
12. Pakhomova, N. V. Circular economy as challenge to the fourth industrial revolution / N. V. Pakhomova, K. K. Rikhter, M. A. Vetrova // Innovations. - 2017. - No 7(225). - P. 66-70.
13. Zakrytyy cikl (Closing the Loop) -plan deystviy Evrosoyuza po ciklichnoy ekonomike, COM (2015) 614. http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX:52015DC0614
14. Oficial'nyy sayt Cradle to Cradle Products Innovation Institute https://www.c2ccertified.org/
15. [Elektronnyy resurs] -Url: www.europa.eu/eurostat ( data obrascheniya : 03.09.2021)
