Environmentally friendly construction technologies selection criteria in the Arctic

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The paper substantiates the relevance of creating and improving digital tools for complex scientific research and development work based on the information model of a construction object at all stages of the life cycle. The research focuses on environmentally safe (green) construction in the northern and Arctic regions. The purpose of the study is to substantiate a set of criteria for “green” for the northern and Arctic regions of the Russian Federation on the basis of logically interrelated models: a design model, a full-scale model, mathematical models and a digital twin model. The main criteria include energy efficiency and environmental safety of buildings.Materials and methods. The objects of the study are two twin buildings designed and built according to the programme of scientific research in the Republic of Karelia and the Murmansk region. The objects are identical, but the conditions of their functioning are different. The methodology of complex scientific research for each stage of the life cycle of objects is proposed. The methods of comparative analysis and the method of expert assessments were used, as well as the methods presented in the normative and technical documents of the technical regulation system of the Russian Federation related to the technological aspects of construction.Results. Four groups of basic construction criteria for the northern and Arctic regions of the Russian Federation are defined: external environment; internal environment; materials and technologies; energy efficiency. The Research Information Model (RIM) was developed as a tool for comprehensive scientific research in the field of construction technologies in the northern and Arctic regions. The practical implementation of the results of the study at the two above-mentioned facilities, including digital monitoring of the condition of the facilities for two years (2021–2023), is considered. Prospects for the continuation of the research are determined.Conclusions. The necessity of the development is justified and the expediency of using the developed information model of research is confirmed by the example of two constructed objects. The experience of using the main blocks of the model and digital monitoring of the condition of objects for two years has confirmed the expediency of using information modelling and continuing research to improve construction technologies in the northern and Arctic regions.

About the authors

A. A. Kuzmenkov

Petrozavodsk State University (PetrSU)

Email: akka1977@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-6365-4421
SPIN-code: 2863-5238

A. V. Kaychenov

Murmansk Arctic State University (MAU)

Email: kc_05@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0358-8888
SPIN-code: 7342-6350

References

  1. Бенуж А.А., Колчигин М.А. Анализ концепции «зеленого» строительства как механизма по обеспечению экологической безопасности строительной деятельности // Вестник МГСУ. 2012. № 12. С. 161–165. EDN PJOUSN.
  2. Теличенко В.И., Бенуж А.А. Обзор и классификация рейтинговых систем сертификации зданий и сооружений // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. № 31–1 (50). С. 239–243. EDN RDPBRB.
  3. Теличенко В.И., Слесарев М.Ю. «Зеленая» стандартизация будущего — фактор экологической безопасности среды жизнедеятельности // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 8. С. 90–97. EDN XWBDZJ.
  4. Теличенко В.И., Слесарев М.Ю. «Зеленая» стандартизация технологий формирования природоподобной среды жизнедеятельности // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 5 (116). С. 558–567. doi: 10.22227/1997-0935.2018.5.558-567
  5. Васильева Ж.В., Буряченко С.Ю. Базовые принципы концепции «зеленого строительства» // Известия высших учебных заведений. Арктический регион. 2018. № 1. С. 12–15. EDN VWFTQA.
  6. Никифорова В.А., Каверзина Л.А., Нужина И.П. «Зеленое» строительство как эффективный инструмент устойчивого развития территорий // Проблемы социально-экономического развития Сибири. 2020. № 1 (39). С. 44–50. doi: 10.18324/2224-1833-2020-1-44-50. EDN DTKCNS.
  7. Ротарь А.М. «Зеленое» строительство как эффективный инструмент устойчивого развития территорий // Путеводитель предпринимателя. 2022. Т. 15. № 2. С. 63–68. doi: 10.24182/2073-9885-2022-15-2-63-68
  8. Томаков В.И., Томаков М.В. Зеленое строительство в концепции устойчивого развития российских городов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21. № 2 (71). С. 16–31. doi: 10.21869/2223-1560-2017-21-2-16-31. EDN YTPVFP.
  9. Ravasio L., Riise R., Sveen S.E. Green Buildings in the Arctic region: a literature review // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 172. P. 16002. doi: 10.1051/e3sconf/202017216002
  10. Теличенко В.И., Щербина Е.В. Социально-природно-техногенная система устойчивой среды жизнедеятельности // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 6. С. 5–12. doi: 10.33622/0869-7019.2019.06.5-12. EDN KUKAGX.
  11. Gutman S., Teslya A. Environmental safety as an element of single-industry towns’ sustainable development in the Arctic region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 180. P. 012010. doi: 10.1088/1755-1315/180/1/012010
  12. Voronina E. Development of the Arctic regions of the Russian Federation: Drivers of greening // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 244. P. 10051. doi: 10.1051/e3sconf/202124410051
  13. Ravasio L., Sveen S.E., Riise R. Green building in the Arctic region: State-of-the-art and future research opportunities // Sustainability. 2020. Vol. 12. Issue 22. P. 9325. doi: 10.3390/su12229325
  14. Buryachenko S.Yu., Kuzmenkov A.A., Karachentseva I.M., Voronin Z.A., Popova O.M. Green building in the northern and Arctic regions // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 937. Issue 4. P. 042030. doi: 10.1088/1755-1315/937/4/042030
  15. Кисель Т.Н., Прохорова Ю.С. Уровень цифровизации российских предприятий инвестиционно-строительной сферы // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 6. С. 971–987. doi: 10.22227/1997-0935.2023.6.971-987. EDN MGOJFC.
  16. Лапидус А.А. Организационно-технологическая платформа строительства // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 4. С. 516–524. doi: 10.22227/1997-0935.2022.4.516-524. EDN BMHWDX.
  17. Гусакова Е.А., Овчинников А.Н. Перспективы моделирования жизненного цикла объекта капитального строительства информационными потоками // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 8. С. 1191–1200. doi: 10.22227/1997-0935.2020.8.1191-1200. EDN BBAAAZ.
  18. Лапидус А.А., Шевченко И.С. Основные принципы формирования организационно-технологической платформы научно-технического сопровождения уникальных объектов // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 7. С. 1138–1147. doi: 10.22227/1997-0935.2023.7.1138-1147. EDN LRPIZJ.
  19. Лапидус А.А., Мотылев Р.В., Сокольников В.В. Формирование методологии детерминированной модели организации строительного производства на основе концепции организационно-технологической платформы строительства // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 1. С. 116–131. doi: 10.22227/1997-0935.2023.1.116-131. EDN IDDMFY.
  20. Сафина Г.Л., Ершов Д.С., Корнев А.С., Хайруллин Р.З. Моделирование процессов создания высокотехнологичной продукции строительного назначения // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 5. С. 785–797. doi: 10.22227/1997-0935.2023.5.785-797. EDN CECEAJ.
  21. Ларионов А.Н., Приходько А.В. Развитие внедрения технологий информационного моделирования при реализации жилищных инвестиционно-строительных проектов // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 2. С. 270–282. doi: 10.22227/1997-0935.2023.2.270-282. EDN ZVIYHH.
  22. Дмитриев А.Н., Владимирова И.Л. Технологии информационного моделирования в управлении строительными проектами России // Промышленное и гражданское строительство. 2019. №. 10. С. 48–59. doi: 10.33622/0869-7019.2019.10.48-59. EDN FXXZAA.
  23. Бурова О.А., Божик А.С., Шевцов А.В. Применение BIM технологий в строительстве: отечественный и мировой опыт // Вестник Московского финансово-юридического университета МФЮА. 2020. № 2. С. 84–90. EDN HYOTET.
  24. Чурбанов А.Е., Шамара Ю.А. Влияние технологии информационного моделирования на развитие инвестиционно-строительного процесса // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 7 (118). С. 824–835. doi: 10.22227/1997-0935.2018.7.824-835. EDN XUWKPR.
  25. Теличенко В.И. «Зеленые» технологии среды жизнедеятельности: понятия, термины, стандарты // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 4 (103). С. 364–372. doi: 10.22227/1997-0935.2017.4.364-372. EDN YNCVQX.
  26. Теличенко В.И., Бенуж А.А., Сухинина Е.А. Межгосударственные «зеленые» стандарты для формирования экологически безопасной среды жизнедеятельности // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 4. С. 438–462. doi: 10.22227/1997-0935.2021.4.438-462. EDN EXLUMH.
  27. Теличенко В.И., Лапидус А.А., Слесарев М.Ю. Анализ и синтез образов экологически ориентированных инновационных технологий строительного производства // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 8. С. 1298–1305. doi: 10.22227/1997-0935.2023.8.1298-1305. EDN RNDOCL.
  28. Викторов М.Ю. Цифровизация процессов реализации инвестиционно-строительных проектов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10. № 4 (35). С. 516–523. DOI: 10. 21285/2227-2917-2020-4-516-523. EDN MLLUEV.
  29. Ларионов А.Н., Карачева А.А. Цифровизация как инновационный фактор снижения сроков и повышения качества жилищного строительства в Московской области // Журнал исследований по управлению. 2020. № 6. С. 30–57. EDN RIIKJT.
  30. Ларионов А.Н., Соловьев В.В., Морозов А.А. Формирование модели капитальных затрат в реалиях цифровизации строительства // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 1. С. 91–101. doi: 10.22227/1997-0935.2023.1.91-101. EDN OWNGYT.
  31. Волкодав В.А., Волкодав И.А. Разработка структуры и состава классификатора строительной информации для применения BIM-технологий // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 6. С. 867–906. doi: 10.22227/1997-0935.2020.6.867-906. EDN RGQGTO.
  32. Гусакова Е.А. Информационное моделирование жизненного цикла проектов высотного строительства // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 1 (112). С. 14–22. doi: 10.22227/1997-0935.2018.1.14-22. EDN YNHJXW.
  33. Ларионов А.Н., Приходько А.В. Развитие внедрения технологий информационного моделирования при реализации жилищных инвестиционно-строительных проектов // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 2. С. 270–282. doi: 10.22227/1997-0935.2023.2.270-282. EDN ZVIYHH.
  34. Гусакова Е.А., Овчинников А.Н. Перспективы моделирования жизненного цикла объекта капитального строительства информационными потоками // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 8. С. 1191–1200. doi: 10.22227/1997-0935.2020.8.1191-1200. EDN BBAAAZ.
  35. Уткина В.Н., Грязнов С.Ю., Бабушкина Д.Р. Проблемы и перспективы внедрения технологии информационного моделирования в области строительства в России: проблемы и перспективы внедрения // Основы экономики, управления и права. 2019. № 1 (19). С. 57–61. doi: 10.51608/23058641_2019_1_57. EDN YPHGPG.
  36. Болотова А.С., Маршавина Я.И. Проблемы внедрения технологии информационного моделирования в России // Строительное производство. 2021. № 2. С. 70–80. doi: 10.54950/26585340_2021_2_70. EDN PEYWAO.
  37. Ларионов А.Н., Приходько А.В. Оценка перспектив использования технологий информационного моделирования в жилищном строительстве в России на период до 2030 года // Экономика строительства. 2022. № 9. С. 67–78. EDN DBQGIL.
  38. Buryachenko S., Voronin Z., Karachentseva I., Kuzmenkov A., Popova O. Factors influencing the rating of low-rise wooden houses as “green” buildings // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 263. P. 05018. doi: 10.1051/e3sconf/202126305018
  39. Кузьменков А.А., Караченцева Я.М., Дербенёв А.В. Обоснование конструктивных и технологических решений экспериментального деревянного малоэтажного здания с учетом принципов «Зеленого строительства» // Resources and Technology. 2021. Т. 18. № 1. С. 66–93. doi: 10.15393/j2.art.2021.5522. EDN VTLGWT.
  40. Kuzmenkov A., Kaychenov A., Karachentseva I., Vasileva Z., Buryachenko S., Voronin Z. Information model of green building research in the Arctic: methodological aspects // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 420. P. 03021. doi: 10.1051/e3sconf/202342003021
  41. Kuzmenkov A., Kolesnikov G., Voronin Z. Green Technologies of Wooden Building for Arctic // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Pp. 385–398. doi: 10.1007/978-3-030-94770-5_30
  42. Buryachenko S.Yu., Karachentseva I.M., Voronin Z.A., Kuzmenkov A.A. The influence of enclosing structures of walls on the energy efficiency of a wooden building (on the example of the international project KO 1089 “Green Arctic Building”) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 539. Issue 1. P. 012024. doi: 10.1088/1755-1315/539/1/012024
  43. Kuzmenkov A., Tikhonov E., Kolesnikov G. Thermal bridges in wall panels of wooden frame houses // Proceedings of EECE 2019. 2020. Pp. 329–336. doi: 10.1007/978-3-030-42351-3_29
  44. Karachentseva I., Kuzmenkov A., Kaychenov A., Voronin Z. Energy-efficient building materials for Arctic conditions as a criterion for “green building” // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 383. P. 04075. doi: 10.1051/e3sconf/202338304075
  45. Buryachenko S., Voronin Z., Karachentseva I., Kuzmenkov A., Popova O. Monitoring of thermophysical properties of wooden buildings envelopes in climatic conditions of Murmansk and Petrozavodsk // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 244. P. 05025. doi: 10.1051/e3sconf/202124405025
  46. Kuzmenkov A., Karachentseva I. Refinement of thermal engineering calculations results taking into account actual materials characteristics // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 402. P. 07001. doi: 10.1051/e3sconf/202340207001
  47. Kuzmenkov A.A., Kuvshinov D.A., Buryachenko S.Yu., Kaychenov A.V., Karachentseva I.M., Voronin Z.A. Monitoring system for temperature and relative humidity of the experimental building // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2131. Issue 5. P. 052070. doi: 10.1088/1742-6596/2131/5/052070
  48. Kuzmenkov A., Buryachenko S., Kuvshinov D., Karachentseva I., Popova O., Voronin Z. et al. Humidity Regime of a Double Wooden Wall Made of Rounded Logs // Lecture Notes in Networks and Systems. 2021. Pр. 1276–1284. doi: 10.1007/978-3-030-96383-5_142
  49. Kaychenov A., Lukin S., Yarotskaya A., Selyakov I., Ereschenko V., Kuzmenkov A. Automated systems for monitoring microclimate parameters and electricity metering of an experimental building // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 389. P. 02005. doi: 10.1051/e3sconf/202338902005
  50. Кайчёнов А.В., Лукин С.А., Яроцкая А.А. Разработка системы автоматизированного мониторинга параметров микроклимата и автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии модельного объекта // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2022. Т. 25. № 4. С. 298–304. doi: 10.21443/1560-9278-2022-25-4-298-304. EDN ICJLSN.
  51. Stolyanov A., Zhuk A., Vlasov A., Maslov A., Kuranova L., Kaychenov A. Complex for modeling and optimization the sterilization process // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 403. Issue 1. P. 012016. doi: 10.1088/1755-1315/403/1/012016
  52. Кайченов А.В., Благовещенский И.Г. Комплексная модернизация систем управления процессами тепловой обработки водных биоресурсов Арктики с использованием интеллектуальных технологий : монография. Курск, 2022. 251 с. EDN QCTQSF.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).