с 01.01.2019 по настоящее время
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (Общеинженерные дисциплины, профессор)
с 01.01.1980 по 01.01.2019
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Россия
В статье рассматривается методология оценки степени цикличности использования ресурсов, в ходе определения остаточного ресурса инженерных систем в процессе эксплуатации зданий. Предложенные ключевые показатели эффективности измеряют различные, не связанные напрямую, параметры: энергия, материалы, социальное воздействия, и являются как количественными, так и качественными показателями. Следовательно, предлагаемая методология выполняет процедуру расчета показателей самостоятельно, что в свою очередь позволяет эффективно использовать материалы на стадии проектирования зданий, а также в ходе их эксплуатации. В данной статье приведена методология расчета индекса рециркуляции материалов.
рециркуляция материалов, оценка степени цикличности, определение остаточного ресурса инженерных систем, жизненный цикл здания
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. ГОСТ Р 54098-2010. Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и определения: национальный стандарт Российской Федерации : дата введения 2012-01-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию. - Изд. официальное. - Москва : Стандартинформ, 2019. - 19 с.
2. Васильев А.В., Васильева Л.А. К вопросу о системном обеспечении экологической безопасности в условиях современного города. // Известия Самарского научного центра РАН. 2003. Т.5 №2. С. 363-368
3. Кравцова М.В., Васильев А.В., Волков Д.А., Башкиров Ю.Ю. Оценка экологических рисков в процессе утилизации твердых бытовых отходов // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т.16. № 1(7). С. 1849-1857.
4. Барановская Н.И. Экономика строительства. Часть I: учеб. для вузов [текст] / Н.И. Барановская, Ю.Н. Казанский, А.Ф. Клюев и др. - СПб.: СПбГАСУ, 2003. - 368 с.
5. Батова Н., Сачек П., Точицкая И. Циркулярная экономика в действии: формы организации и лучшие практики. -: Центр экономических исследований BEROC, 2018. - 19 с.
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 (дата обращения: 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 : Фонд Эллен МакАртур (Ellen MacArthur Trust). URL: https://www.ellenmacarthurfoundation.org/circular-economy (дата обращения: 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. Закрытый цикл (Closing the Loop) -план действий Евросоюза по цикличной экономике, COM (2015) 614. http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX:52015DC0614
14. Официальный сайт Cradle to Cradle Products Innovation Institute https://www.c2ccertified.org/
15. [Электронный ресурс] -Url: www.europa.eu/eurostat ( дата обращения : 03.09.2021)
