Информационное моделирование здания с помощью BIM-технологии (Building Information Modeling) — трёхмерное проектирование, совмещённое с информационной моделью. В ней содержится информация обо всех элементах здания: материалах, инженерных системах. Применение сокращает сроки реализации проекта и снижает его себестоимость.

Как полагают эксперты, будущее строительной отрасли — гибридная концепция, где традиционные CAD-программы обзаведутся BIM-инструментами, и наоборот. Генеральная задача комплексного проектирования — создание зданий с гармоничной архитектурой и минимальными затратами энергоресурсов на поддержание комфортного микроклимата, в том числе с использованием возобновляемых источников энергии.

BEM (Building Energy Modeling) — парадигма BIM-моделирования энергопотребления здания, подразумевающая серию инженерных расчётов, которые позволяют прогнозировать потребление энергии в течение года и, как следствие, окупаемость проектных решений. Для этого необходима специальная модель и ПО, включающие не только архитектурную модель, но и особенности климата, геофизики расположения.

Первый рывок к развитию BIM-технологий в мире произошёл в конце прошлого века, наиболее активно их стали применять с начала нулевых. Развитие подобных методов, допускающих удалённую работу, катализировала пандемия коронавируса. Год назад премьер-министр РФ Михаил Мишустин подписал постановление о введении обязательного использования технологий информационного моделирования на объектах госзаказа. 

— Проблема импортозамещения в сфере программного обеспечения поднималась давно и абсолютно обоснованно. И вот наступает «час икс» для оценки действий различных структур и госкорпораций в продвижении этого вопроса. За последние несколько лет ряд структур уже попадали под санкции; они подстраивались, меняли ПО, дорабатывали и продолжали спокойно работать, — отмечает президент Национального объединения организаций в сфере технологий информационного моделирования Михаил Викторов.   

Наш собеседник, доцент кафедры строительных конструкций Политехнического института НовГУ Кирилл Вареник, объединивший в своём проекте технологии BIM и энергомоделирование BEM, рассказал о преимуществах гибридного подхода и ответил на ряд насущных вопросов.

Кирилл Вареник, фото Льва Сёмина

— Главный вопрос: чем BIM-технологии принципиально отличаются от традиционных? Их основное преимущество? 

Есть целый ряд положительных моментов. Применение BIM-технологий заметно сокращает количество ошибок при проектировании, ускоряя весь процесс. Цифровая модель позволяет оптимизировать ремонтные работы, реконструкцию или демонтаж ветхих зданий. Главное отличие — модель применяется на всех стадиях строительства: участники процесса — инженеры и эксплуатирующие организации — вносят свою информацию в единую модель. По итогу виден полный набор параметров, заметны допущенные ошибки. 

— И весь процесс максимально прозрачен, получается. А какие параметры учитываются при составлении модели?

Архитектурные и конструктивные решения, спецификация помещений, функциональное зонирование, сведения об инженерном оборудовании — схемы и трассировка сетей, продольный профиль коммуникаций с координатами и высотными отметками. Сюда же — полная информация о материалах. Не забываем о благоустройстве территории.

— Расскажите о вашем проекте. Какова первостепенная задача объединения BIM и BEM? Кто задействован в команде? 

Помимо меня в команде — сотрудники нашей лаборатории: Данислав Храмов и Даниил Николаев. Проект существует на стыке двух проблем: повышение энергоэффективности и внедрение BIM-технологий. Пробуем интегрировать цифровые модели в расчётные комплексы для оценки энергоэффективности. По большому счёту, до нас в России никто этим не занимался. 

Пилотный вариант — модель здания нашего университета. Когда завершим расчёты, предложим руководству внести изменения во время ремонтных работ. Результат могут использовать проектировщики, инженеры и архитекторы для тепловых расчётов, оценки энергоэффективности, прогнозирования стоимости эксплуатации. 

— Насколько знаю, вы успели создать модели объектов исторического наследия. В нашем городе это особенно актуально. Расскажите подробнее, какие применяются инструменты? 

Да, университет приобрёл мощный наземный лазерный сканер. С его помощью и фотограмметрии мы создали цифровые модели спорткомплекса «Манеж», церкви Петра и Павла в Кожевниках, Зверина монастыря. Это позволяет формировать виртуальные туры по историческим местам. В дальнейшем планируем активно внедрять эту технологию: как для цифровой паспортизации, так и для оцифровки памятников.  

— Давайте пройдёмся более предметно. Из каких этапов состоит процесс энергомоделирования? Как создаётся, используется энергетическая модель? 

Сначала высчитывается потребление энергии за месяц или за год, выясняется итоговая стоимость, корректируются параметры. Например, рассматриваются альтернативные варианты источников энергии или ограждающих конструкций, наружных стен. Если здание старое, можно пересмотреть системы фасадов.

Методика сокращает сроки проведения и стоимость работ. Энергоэффективность повышается, в среднем, на 30 процентов. А владельцы получают информацию о сроке окупаемости вложений и оценку величины ежегодной экономии, на которую могут рассчитывать после окончания срока возврата допинвестиций. Проектировщики, инженеры и архитекторы, в свою очередь, обзаводятся методикой для сложных тепловых расчётов. 

— И каковы критерии оценки энергоэффективности? Как достичь минимального энергопотребления в течение всего жизненного цикла, есть ли универсальный ответ?

После произведённого расчёта мы получаем энергетическую модель здания, которая открывает целый набор базовых решений с разными параметрами. К примеру, по системе отопления, вентиляции и кондиционирования. И для каждого решения прогнозируем нагрузки на инженерные системы, годовую стоимость эксплуатации здания, оцениваем параметры воздушной среды в помещениях и термический комфорт. 

— Местная специфика наверняка вносит свои коррективы. Ощутимо? 

Условная школа BIM-моделирования универсальна: отличаются только программные комплексы — их всего несколько. Если человек обучился одной программе, он с лёгкостью освоит и другую. Основа здесь — параметрическое моделирование. Разница лишь в нормативных документах — у каждой страны свой набор. 

— Как вы считаете, рационально ли применять BIM-технологии повсеместно? Насколько существенно сдвигаются требования к подготовке специалистов классических профессий? На ваш взгляд, станет ли BIM «золотым стандартом»? 

Признание на федеральном уровне — первый шаг. Думаю, следующим станет распространение на сферу девелопмента. Далее — промышленные здания. То есть, по факту, сейчас создана дорожная карта для постепенного перехода всей страны на эти рельсы. Уже готовы нормативные документы, процесс запущен. 

Повсеместное применение неизбежно. Мы все к этому идём. Есть, конечно, и сдерживающие факторы: организациям необходимо приобретать дополнительное оборудование, переобучать сотрудников. Не хватает порядка 400 тысяч специалистов по всей стране. Это огромные цифры. 

— Учёт особенностей периферийных районов наводит на мысль, что с переобучением сотрудников могут возникнуть трудности. Возможно ли освоить технологии информационного моделирования на базе университета? 

Несколько лет мы преподаём нашим бакалаврам и магистрантам технологии информационного моделирования. Сперва это было в ознакомительном ключе, а сейчас — всё больше внедряем в учебный процесс, понимая проблематику. Преимущество нашей лаборатории в том, что она родилась не на пустом месте: был хороший фундамент от кафедры.

Есть и курсы повышения квалификации. Программа допобразования подойдёт для сотрудников проектных и строительных организаций, которые стремятся перейти на BIM-технологии. К нам обращаются крупные организации, предлагают вакансии выпускникам. Вы знаете, специалисты крайне востребованы.