Управляем стройкой с мобильного телефона

Где и как научиться быть строителем и каменщиком будущего

Новые технологические решения меняют восприятие окружающего пространства и формируют новые подходы к строительству. «Чердак» рассказывает о последних «строительных новинках» и о том, где стоит учиться, чтобы освоить профессию будущего — управлять возведением здания с мобильного телефона.

Энергоэффективное строительство

Технологии энергоэффективного строительства изначально возникли из гуманитарной идеи экологически устойчивого развития человечества. Эта концепция стала активно развиваться после Второй мировой войны: в 1951 году Международный институт сохранения природы опубликовал исследование состояния окружающей среды, в 1972 году был опубликован доклад Римскому клубу (международная общественная организация, в которую входят представители мировой политической, финансовой, культурной и научной элиты) под названием «Пределы роста», который привлек внимание большого количества исследователей и общественных организаций. В строительстве идея устойчивого развития воплотилась в концепцию «экоустойчивой архитектуры» — подход, который пытается найти компромисс между биоклиматическими принципами, местными традициями и технологиями, снижающими энергопотребление.

В здании, которое можно считать экоустойчивым, должны сочетаться сразу несколько принципов: современное техническое оснащение, энергосберегающие технологии, социальная направленность и культурная самобытность.

В начале дискуссий об экоустойчивом строительстве появилась модель «пассивного дома», которая в первую очередь направлена на снижение теплопотерь. Архитектурная концепция базируется на компактности, качественном утеплении, зонировании, герметичности в сочетании с автоматизированной вентиляцией. Примерно 10 лет назад специалисты начали разрабатывать идею «активного дома» (дом с положительным энергобалансом), который способен не только самостоятельно производить энергию для собственных нужд, но и обеспечить ею прилегающие постройки: баню, бассейн, гостевой домик, фонари на участке. Первый активный дом в России был построен в 2011 году в Подмосковье.

Экоматериалы

Отходы строительной сферы дают до 60% от общего количества мусора в мире. На современные вызовы специалисты отвечают использованием повторно перерабатываемых материалов. Во-первых, повторное использование материалов снижает потребление энергии на производство здания. Во-вторых, это позволяет экономить сырье и ресурсы. И в-третьих, помогает решать мировую «мусорную проблему».

«В энергоэффективном строительстве будущее за композитами. Будут актуальны материалы из возобновляемого сырья, пригодные для повторного использования или безотходной утилизации. Огромное будущее за производными из дерева и иной растительной массы. В мире нарастает объем строительства «деревянных» небоскребов и огромных моллов. По своим характеристикам они уже не уступают бетонным и металлическим конструкциям», — рассказывает Сергей Журавлев, руководитель проектов Центра городских исследований в МШУ «Сколково».

Однако период эйфории и немного наивной увлеченности экостроительством завершился года три назад. «Во многом благодаря кризису и санкциям экостроительными технологиями стали заниматься узкоспециализированные команды, идеологически «заточенные» на прорыв. К сожалению, эффективная коммуникация таких профи еще не сформировалась. Однако предпосылки есть. Создана технологическая платформа «Строительство и Архитектура». Руководство ведущего в России строительного ВУЗа — МГСУ — идеологически и научно настроено на эту перспективу. Нами развертывается коммерческая система кооперации — Национальный ЭкоСтроительный Кластер (НЭСК).

Экостроителей пока что мало. Их выручки, масштабов производства недостаточно для создания «критической массы», для перехода всей отрасли на новый уклад.


Поэтому кооперация очень важна, чтобы конкурировать с «мастодонтами» от строительного лобби», — объясняет Сергей Журавлев.

Сейчас в России производством высокоэффективных экологически чистых строительных материалов занимаются несколько компаний. К примеру, «Акрилан» производит краски, грунтовки и пропитки для фасадов, не содержащие органических растворителей. «В качестве растворителя используется вода. Грунтовки и пропитки не содержат этиленгликоля, что является несомненным преимуществом наших продуктов по сравнению со стандартными. Все выпускаемые компанией продукты не содержат алкилфенолэтоксилатов (АРЕО-free). Эти вещества оказывают негативное воздействие на гормональный баланс человека. В данном случае мы идем в ногу с мировой тенденцией по ограничению применения данных веществ — в Европейском союзе они запрещены с 2004 года», — рассказывает Сергей Тен, главный технолог компании «Акрилан».

Еще одна интересная новинка компании — нанопластификаторы для бетона. Согласно западной классификации пластификаторы для улучшения подвижности бетонной смеси разделяются на три поколения: первое — лигносульфонаты, второе — нафталенсульфонаты, третье — поликарбоксилаты. «Пластификатор третьего поколения — новый для России продукт, который следует мировому тренду применения высокоэффективных экологически чистых строительных материалов. По сравнению с пластификаторами первого и второго поколений поликарбоксилатный пластификатор не содержит канцерогены (формальдегид, нафталин), не оказывает негативного воздействия на стальную арматуру (не вызывает коррозию), а также имеет дозировку, в разы меньшую, нежели пластификаторы предыдущих поколений», — продолжает Сергей Тен.

Другая фирма — «Гален» — производит современные композитные материалы из базальтопластика и стеклопластика, в частности — наноструктурированную арматуру. Ее ключевыми преимуществами являются стойкость к агрессивным средам, высочайшая коррозионная стойкость и, как следствие, долговечность конструкций. А также легкость, радиопрозрачность и удобство обработки.

«Мне кажется, что будущее в энергоэффективном строительстве — за многослойными конструкциями, где есть несущая часть, утеплитель и облицовочная часть. Первую и вторую части нужно каким-то образом надежно соединить. Традиционные решение — металл, который, как известно, является превосходным проводником тепла. И вот здесь нашлась еще одна колоссальная сфера применения композитных арматурных стержней: они превратились в «гибкие связи». Стекло- и базальтопластики обладают почти в 100 раз меньшей теплопроводностью, чем металл. При этом у них высокая разрывная прочность и полная коррозионная стойкость. Так композит и стал идеальным соединительным элементом многослойных ограждающих конструкций, которые являются неотъемлемой частью любого энергоэффективного дома», — рассказывает заместитель генерального директора компании «Гален» Егор Литвинов.

Пример использования гибких связей из стеклопластика в производстве наружных трехслойных стен демонстрирует домостроительный комбинат «Град». Компания также использует теплосберегающие стекла, позволяющие сократить потери энергии до 70% и внедряет процесс низкотемпературного твердения бетона, что на 50% снижает энергозатраты.

Следующим этапом применения этих свойств композита стало создание оконного профиля из стеклопластика. По словам Егора Литвинова, в ближайшие 4—7 лет мы увидим переход от окон из ПВХ на окна из композитных материалов. Процесс будет схожим с теми, которые мы наблюдали при переходе от простых стекол к стеклопакетам и от простых деревянных рам к профилям из ПВХ.

В России «экодома» пока что представлены только в сегменте элитной недвижимости. Но эксперты уверены, что в будущем неизбежен переход из премиум-сегмента в эконом-класс.

«Подобного рода дома дают возможность экономить колоссальное количество энергии, передавать ее между домами и не только. В Барселоне, например, обсуждается возможность использования излишков энергии от таких домов для заправки электрокаров. Это индустрия, которая будет ближайшие сто лет доминировать в массовом строительстве. Россия должна идти по этому пути. Но у нас все только начинается: есть отдельные экспериментальные дома, но как массовая индустрия это пока не рассматривается. Однако, поверьте мне, через 10—15 лет это станет основной темой дискуссии. «Живая» застройка будет источником энергии, сопоставимым со всеми классическими источниками энергии, которые сейчас существуют», — рассказывает Алексей Новиков, декан Высшей школы урбанистики НИУ ВШЭ.

«Прежде всего потому, что экостроительство — замещающая идеология и сумма технологий, вытесняющая консервативные решения из отрасли. Как быстро это произойдет, неизвестно, но

традиционные материалы и технологии станут такими же маргинальными, как строительство бревенчатых или монокирпичных домов», — говорит Сергей Журавлев, руководитель проектов Центра городских исследований в МШУ «Сколково».


В 2015 году был реализован первый проект капитального ремонта жилого девятиэтажного дома на 54 квартиры в Белгороде с применением инновационных строительных материалов и технологий. Дом уже сдан в эксплуатацию, расчетный срок до проведения следующего ремонта — 30 лет, а экономия энергоресурсов после реконструкции составляет 8,4 миллиона рублей.

Андрей Берков, директор программ стимулирования спроса Фонда инфраструктурных и образовательных программ «Роснано» рассказал, что фонд готов безвозмездно передать региональным властям проектную документацию для капитального ремонта жилых зданий четырех типов с использованием инновационной, в том числе нанотехнологической продукции, которая обеспечивает повышение энергоэффективности: лаки и краски, утеплители с наномодифицированными добавками, композитные элементы для укрепления конструкции домов, светодиодные системы освещения, низкоэмиссионные стекла, системы автоматической регулировки температуры и многие другие.

3D-принтинг

Строительный 3D-принтинг совсем скоро кардинально переформатирует всю сферу. Строительный принтер может «лить» любые формы и конструкции зданий, формировать композитные стены, перекрытия, фундаменты, даже внутренние коммуникации. И делать все это намного быстрее, чем позволяют привычные методы строительства.

Специалисты китайской строительной компании Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co, используя 3D-принтер собственной разработки, возвели 10 небольших одноэтажных жилых построек за 24 часа.


Большие здания собираются из напечатанных цельных блоков, которые соединяются уже на месте постройки. Состав смеси для принтера нехитрый: цемент, строительные отходы и затвердитель. Благодаря использованию переработанных отходов, расход строительных материалов уменьшается на 30—60%, что заметно снижает себестоимость жилья. Производством строительных принтеров занялись в Словении, Нидерландах и Испании. В России компания Specavia создала первый российский строительный принтер, который был представлен на выставке 3D Print Expo. «Мобильные системы управления» совместно c учеными из Камской государственной инженерно-экономической академии придумали установку, которая создает купольные здания. Она завозится внутрь будущего дома и печатает его вокруг себя.

Тем не менее массовое 3D-строительство домов появится в России не скоро. «Технология придет к нам в течение десятилетия, не раньше», — считает архитектурный критик Григорий Ревзин. Проблем несколько: трудные климатические условия, для которых требуются специальные строительные материалы, а также адаптация законодательных норм под «лего»-строительство.

Building Information Model

BIM — это технология, позволяющая создать визуальную и информационную модель строительного проекта, учитывающую все периоды жизненного цикла объекта. Компьютерная модель содержит точный трехмерный план конструкций и базу данных, где находится вся информация относительно закупок и изготовления материалов, производства строительных работ. Главная особенность такого подхода в том, что строительный объект проектируется как единое целое. Изменение одного из параметров влечет за собой автоматическую корректировку остальных величин и объектов, включая визуализацию, чертежи, спецификацию, финансовый учет и календарный график строительных работ.

«Информационное моделирование зданий обеспечивает целый ряд преимуществ, связывающих в проектном пространстве всех участников строительства. Еще на проектной стадии технология дает возможность задать не только всю совокупность используемых материалов и оборудования, но и алгоритмы строительства, логистику, эксплуатационные режимы всего жизненного цикла здания. Наиболее масштабным примером применения BIM стал проект моделирования целого города в Китае», — рассказывает Сергей Журавлев.

До проектирования городов нам пока что далеко, однако сама технология получила поддержку и признание. Как сообщил министр строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ Михаил Мень, BIM станет предпочтительной технологией для работы с типовыми проектами, из которых формируется соответствующий перечень Минстроя. «Мы провели совещание, где рассмотрели примеры применения BIM-технологий при проектировании типовых объектов. В этой системе они эффективно и быстро моделируются и перемоделируются. Например, проект школы на 600 учеников довольно легко переформатировать на 1000 учащихся, что дает застройщику возможность оперативных решений в зависимости от потребностей населения в конкретной районе», — отметил Михаил Мень.

Роботы в строительстве

Постепенная роботизация разных сфер нашей жизни не могла обойти строительство. Самое очевидное направление — это использование мини-роботов, которые могут дистанционно управляться буквально с мобильного телефона. Существует несколько моделей применения роботов: быстрое строительство, удаленное строительство и модели реконфигурации зданий. Алексей Новиков, декан Высшей школы урбанистики НИУ ВШЭ, считает, что помимо сектора жилищной застройки использование роботов в строительстве будет необходимо в условиях чрезвычайных ситуаций, при возведении построек на пространствах бедствий. В России пока что примеров применения подобных технологий на практике нет, но, по прогнозам Алексея Новикова, в течение 15—20 лет роботы в строительстве будет использоваться повсеместно.

Другой вектор развития, имеющий отношение скорее к городскому хозяйству, чем к строительству, — роботы в коммунальных службах. Механические садовник, дворник и грузчик — вот она, команда будущего. Сергей Журавлев, руководитель проектов Центра городских исследований в МШУ «Сколково», уверен, что людям, которые сегодня задействованы в сфере обслуживания, бояться исчезновения человека не стоит: «Например, вместо дворника появится «оператор дворников». Здания усложняются, их обслуживание требует новых квалификаций. Автоматизация ЖКХ скорее приведет к отмене самого этого понятия, чем к вытеснению людей из этой сферы. Тут впору говорить о роботах-зданиях, роботах-районах, роботах-городах. Но это еще более отдаленный этап роботизации, чем андроиды и роботы-исполнители». А вот из сферы производства некоторые профессии точно исчезнут.

Куда пойти учиться?

Технологическое обновление строительства требует от специалистов необычных компетенций и создает новые профессии.

Прежде всего, в силу спроса на качество и уникальность все больше будут востребованы ремесленники: каменщики, печники, штукатуры, столяры. Понадобятся проектанты, прорабы и эксплуатанты BIM, конструкторы и операторы 3D-принтеров, а учитывая сложные климатические условия России, скорее всего, потребуются и специалисты химической отрасли, которые смогут создавать подходящую по составу смесь для 3D-печати. В отрасли энергоэффективного строительства появятся интеграторы технологических решений для автономных зданий и биотехнологи-климатизаторы для искусственных экосистем и выращиваемых конструкций.

Для того чтобы разбираться в будущих трендах градостроительной индустрии, понимать, как будет меняться система управления и проектирования городов в будущем, можно пойти учиться на урбаниста. Соответствующие трендам времени образовательные программы предлагают Высшая школа урбанистики НИУ ВШЭ, Институт медиа, архитектуры и дизайна «Стрелка», Институт урбанистики «Среда». Однако все они предлагают системное образование, которое дает общее понимание и инструменты анализа, но подобные программы, естественно, не готовят специалистов, перечисленных выше.

Учебных программ, которые были бы направлены на подготовку узкоспециализированных кадров будущего для строительной индустрии, по словам Сергея Журавлева, в России пока что нет. Традиционные вузы оказываются слишком консервативными. Не готовы к новым ремесленным профессиям сегодняшние школа и система сертификации. По мнению эксперта, сначала будут появляться учебные центры компаний — разработчиков технологий — и лишь намного позже — обобщающие программы вузов и других учебных заведений.

Департамент образовательных программ «Роснано» занимается разработкой профессиональных стандартов для специалистов разных областей, в том числе и для строительного направления. Документы систематизируют трудовые функции работников и компетенции, которыми они обязаны владеть. Стандарты выступают связующим звеном между рынком труда и системой профессионального образования. Они будут использоваться при создании и аккредитации учебных программ, а также при разработке систем оценки и сертификации персонала и выпускников вузов.

В данный момент «Роснано» совместно с ассоциацией «Национальное объединение строителей» (НОСТРОЙ) разрабатывает пять профессиональных стандартов для развития кадрового потенциала строительной отрасли:

• специалист по производству изделий наноструктурированных изоляционных материалов;
• специалист в области производства бетонов с наноструктурирующими компонентами;
• инженер-технолог в области анализа, разработки и испытаний бетонов с наноструктурирующими компонентами;
• специалист в области производства наноструктурированных лаков и красок;
• инженер-технолог в области анализа, разработки и испытаний наноструктурированных лаков и красок.

Экспертная группа, сформированная из представителей производственных компаний и вузов, составляет перечь базовых трудовых функций, из которого затем отсеиваются лишние. Далее стандарт проходит процедуру открытого обсуждения, корректируется и выносится на утверждение в Министерство труда и социальной защиты РФ.

Кроме того, «Роснано» и НОСТРОЙ запланировали совместную разработку образовательной программы в области производства и реализации нанотехнологической продукции в строительстве.


Андрей Кучеров
Теги:

Читать еще на Чердаке: