© Агеева Алина
Использование качественных информационных материалов позволило создать АОМ для изучения возможности формирования и внедрения передовых строительных технологий, связанных с возведением нового типа зданий - «энерго-нулевых зданий» (ЭНЗ) с помощью применения инновационных разработок в области энергосбережения (Нидерланды). Исследование является, своего рода, вызовом для междисциплинарного подхода, в деле выявления изменений, которые необходимо предпринять для будущего успешного внедрения энергосберегающих технологий в строительстве.
Исследователи сделали попытку использовать качественные информационные материалы в построении АОМ для изучения возможности формирования и внедрения передовых строительных технологий, связанных с возведением нового типа зданий - «энерго-нулевых зданий» (ЭНЗ) с помощью применения инновационных разработок в области энергосбережения (Нидерланды). Они приходят к двум важным выводам, учитывая в своей работе данные, полученные в наглядных компьютерных исследованиях, и результаты полуструктурированных интервью (расширенных анкетных опросов). Во-первых, обнаружено, что трудности развития технологии «энерго-нулевого» строительства (ЭНС) формируются промышленно-технологической сложностью самого строительного сектора. Во-вторых, изучение данных, полученных от интервьюируемых, и применение их к АОМ, дало возможность по-новому взглянуть на проблему в целом. Данное исследование является, своего рода, вызовом для междисциплинарного подхода, в деле выявления изменений, которые необходимо предпринять для будущего успешного внедрения технологии ЭНС. Агент-ориентированное вычислительное моделирование, дополненное данными, полученными в ходе опросов участников заинтересованных сторон строительного сектора, помогло проверить импликацию общественного доверия в отношении формирования возможного будущего с переходом на технологии ЭНС.
Изменение климата, а также энергетическая устойчивость и возобновляемость были объявлены важнейшими из пяти пунктов главных целей, перечисленных в разработанной стратегии развития «Европа-2020». Европейским союзом в этом документе установлены следующие цели: - снижение газового излучения (выбросов продуктов газового потребления) на 20% к 2020 году по сравнению с 1990 г.; - достижение 20% всей потребляемой энергии от возобновляемых источников; - увеличение на 20% эффективности использования потребляемой энергии. На строительный сектор приходится около 20% общей потребляемой энергии в Нидерландах. Поскольку технология ЭНС подразумевает потребление чрезвычайно малого количества энергии от возобновляемых энерго-источников, в Указе 2010/31/EU ст. 9 изложены требования о том, что все вновь возводимые здания должны быть построены по «энерго-нулевым» технологиям, а после 31 дек. 2010 года здания, занимаемые органами власти всех уровней, должны быть переведены на «энерго-нулевые» способы энергопотребления. И хотя важность внедрения новой строительной технологии признана голландским правительством, но в реальности строительство ЭНЗ не нашло практического воплощения.
Переход от традиционного к инновационному строительству – это сложный процесс, связанный с технологическими проблемами. Кроме того, проблематика развития «энерго-нулевого» строительства включает в себя понимание интересов задействованных в процессе сторон. Следовательно, и восприятие ими барьеров, препятствующих переходу на энергоэффективное строительство, может быть совершенно различным. Одной из задач разработчиков являлось понимание того, какими знаниями владеют участники процесса и каким образом эти знания могут пересекаться в общей системе. Разработчики создали простую вычислительную модель, действующую как средство изучения различных сценариев для формирования условий внедрения ЭНС; части модели представлены как участники заинтересованных сторон процесса перехода на ЭНС.
Системная диаграмма. Полученные данные в ходе интервьюирования выявили два принципиальных блока изучаемой системы: «Знания» и «Финансы». Последний - важный двигатель хода всего процесса, связанный со стоимостью строительства, ценами на недвижимость, элементами энергосбережения и экономической ситуацией. В то время, как «Знания» рассматривают связанные со строительством методы и практику, «Финансы» представляет собой вопросы, связанные с экономическими стимулами и жизнеспособностью всей системы. В дополнение, в диаграмму внедряется классификация связей, действующих между частями всей системы. Для нагляного представления взаимодействия частей системы, на диаграмме изображены: 1) «Знания-связи» (красные линии-стрелки), и 2) «Финансы-связи» (линии-стрелки др. цветов, в соответствии со стадиями строительства: синие – предварительное планирование, зелёные - проектирование, хаки – строительство, голубые – реализация на рынке). См. цв. рис. со стрелками ниже. А также: 3) участники заинтересованных сторон процесса перехода на ЭНС (серые эллипсы): руководители проектов и строительных объектов, жилищно-строительные комитеты, муниципалитеты, строительные фирмы, подрядчики, научно-исследвательские институты, финансовые учреждения, потребители; 4) важные условия внедрения технологии ЭНС (белые эллипсы): стоимость земельных участков, заёмные средства и кредиты, проекты и рассчёты, стоимость строительства, энергопотребление и энергосберегающие возможности, стоимость ЭНЗ.
Компьютерное моделирование. Используя данные, полученные в ходе предварительной работы, исследователи разработали имитационную модель. Они приняли за основу «город» с сетчатой структурой, с ячейками размером n × n. В каждой из ячеек могут располагаться здания, возведённые по традиционным технологиям или по инновационным (ЭНЗ). Каждая ячейка может иметь один из шести типов потенциальных статусов: - свободные земельные участки, - участки планируемого строительства, - участки, выставленные на продажу, - участки, для которых есть запросы на выдачу разрешительной документации для строительства, - участки, на которых возведены ЭНЗ, - участки, на которых возведены обычные здания. Далее были смоделированы действия участников изучаемого процесса (части общей имитационной модели).
Муниципалитет. В этой части модели «Финансы-потоки» зависят от продажи земельных участков в границах ведения муниципалитетов; а «Знания-потоки» соотносятся с выдачей разрешительных заключений в отношении проектной документации ЭНЗ. Кроме того, муниципалитеты заинтересованы во внедрении методов по снижению энергопотребления.
Um,t (L, Nt) = wLt + a(Enormal – EnZEB)Nt,
где L – продаваемые земельные участки; t – время, в течение которого участки продаются; коэффициент a – фактор, соотносящийся с долей уменьшения энергопотребления (ЭНЗ); коэффициенты Enormal и EnZEB – среднее значение энергопотребления зданий, возведенных по традиционным технологиям и по инновационным (ЭНЗ); Nt – совокупное количество проданных ЭНЗ в течение времени t. При этом общее количество времени, затрачиваемое муниципалитетами на подготовку документации о продаже земельных участков и разрешений на строительство, определяется в модели бальными параметрами Q.
Инвесторы, проектировщики, строительные фирмы, подрядчики. Эта группа участников процесса совместно осуществляет предварительные расчеты в отношении перспективной застройки и формирует основные идеи эскиз-проектов. Строительные фирмы и подрядчики направляют инвесторам и проектировщикам расчеты по оценке общих строительных расходов и затрат. При получении разрешения на строительство от муниципалитета, инвесторы и строители должны решить, по каким технологиям они будут возводить здания – традиционным или инновационным. В модели принимаются общие объёмы затрат возведения зданий следующим образом: CnZEB = 100 (по инновационным технологиям) и Cnormal = 50 (по традиционным).
Udeveloper = Phouse - transCost - L, где Phouse = {PnZEB, Pnormal} – стоимость единицы недвижимости, уплаченной покупателем; и transCost – это стоимость строительства здания. Решение о возведении того или иного типа здания зависит от спроса на рынке недвижимости – предпочтений покупателей в течение определённого временного периода t. В соответствии с данными, полученными в ходе опросов сотрудников строительных фирм, возведение зданий по новым технологиям занимает больше времени, поэтому в модели этот параметр закладывается как tnZEB = 10, а время для возведения обычного здания tnormal = 5.
Потребители (покупатели). В модели учитываются факторы применительно к клиентам - частным лицам. Учитывался косвенный фактор – желания или намерения покупки недвижимости (величина H), учитывая который, инвесторы оценивают возможную прибыль, таким образом, они могут прийти к решению по поводу строительства того или иного типа зданий (традиционных или инновационных). При покупке недвижимости, клиентами учитывается также фактор комфортабельности, а не наличие элементов энергосбережения, в соответствии с данными опросов. Кроме того, решение о покупке конкретного объекта недвижимости зависит от финансов, которыми располагает клиент. Исследователи не учитывали этот фактор в модели, но ими было установлено, что увеличение цены на ЭНЗ уменьшает шансы на их реализацию (продажу). Таким образом, H = φ(1/price)y Comfort1-y ; PnZEB, t = Ɵ1(N't, + 1)Ɵ2 . Разработчики модели полагали, что обычные дома имеют стабильную цену на рынке, и что большее количество построенных инновационных домов nZEB's будет способствовать уменьшению их стоимости. Для возможности застройки каждой ячейки «города» должен быть потенциальный покупатель. Следовательно для каждой ячейки существуют два уровня параметра общей оценки привлекательности объектов недвижимости, с учётом их уровня комфортабельности (для «обычных» домов и «инновационных»). Учитывая эти параметры, инвесторы рассчитывают ожидаемую прибыль, и соответственно, будут строить те типы зданий, доход от которых будет выше.
Другие участники процесса. Моделирование любого процесса должно содержать варианты максимальной наглядности и имитационных сценариев во избежание скудного, узкого интерпретирования. Но проверив системную диаграмму и матрицу инцидентности, разработчики установили некоторые границы модели. Они допустили что, к примеру, решения, принимаемые финансовыми учреждениями, могут в конечном счёте косвенно влиять на изменение сроков и стоимости строительства ЭНЗ, которые уже учтены в модели, таким образом необязательны детальные расчеты относительно данного участника процесса. Также решения, принимаемые правительством, могут влиять на действия (курс) муниципалитетов в отношении продаж земельных участков в течение времени t, что косвенно представлено в модели через параметр Q – баллов. Очевидно, что данная группа участников процесса и связанные с ними вычислительные параметры могут быть имитированы позднее, но в данном исследовании разработчики отдали предпочтение принципу Оккама (стремление к минимальным допущениям).
Компьютерная симуляция и результаты. Модель демонстрирует взаимосвязи между параметрами продаж земельных участков, запросов на разрешения для строительства, процессов строительства и реализации недвижимости, и воспроизводит, каким образом «город» заполняется двумя типами зданий. Разработчики произвели 5000 прогонов созданной ими модели в различных временных отрезках по всем заданным сценариям, и проверили диффузионные величины – пропорции проданных «обычных» и «инновационных» домов к отношению общего строительного объёма. Также были проверены величины, отражающие действия муниципалитетов на изменения цен НЭЗ.
Были разработаны девять имитационных сценариев (каждый прогонялся по сто раз), в которых исследовались изменения различных параметров, таких как: соотношения устойчивости цен и уровня комфортабельности; относительная разница между ценой и уровнем комфортабельности; увеличение или уменьшение затрачиваемых муниципалитетом временных отрезков для того или иного действия, связанным со строительством; изменение предпочтений потребителей (покупателей); изменение разницы цен на «обычные» и «инновационные» дома; уменьшение времени на возведение ЭНЗ и т.д. Примеры ниже.
Экономические стимулы важны для инвесторов, чтобы быть заинтересованными в строительстве именно ЭНЗ. В модели этот стимул выражен параметром разницы между ценами на ЭНЗ и «обычные» дома, хотя в реальности такая разница цен не должна быть искусственной. Однако успех увеличения предложений по ЭНЗ на рынке недвижимости должен быть связан с переключением внимания покупателей на не связанные только с ценами факторы. Дополнительно, концентрация на оптимизации строительного процесса с условием уменьшения времени возведения ЭНЗ показывает крайне важное влияние на общий процесс развития ЭНС.
Заключение. Подобно любой попытке вступления в процесс, посредством которой закладывают только первоначальные шаги, а не находят детальные объяснения и приходят к окончательным выводам, данное исследование направлено на изучение процесса развития ЭНС в конкретной стране и в определённых условиях. Кроме того, целью данного исследования не была разработка подробной вычислительной модели, способной обработать все многочисленные факторы и параметры, но был использован ряд качественных инструментов (таблицы, матрицы и т.п.), с помощью которых выявлена структура изучаемой системы с учётом взаимодействия её главных частей (возможности формирования и развития «энерго-нулевого» строительства с учётом влияния и взаимодействия основных участников этого процесса). Задачей исследователей также было показать, что качественные информационные материалы важны даже для изучения финансово-экономических потоков, и что результаты моделирования могут оспаривать убеждения, разделяемые участниками изучаемого процесса.
Оригинал статьи здесь.