Інвестиції в енергоефективність "розумного будинку"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таврійський державний агротехнологічний університет

імені Дмитра Моторного

Інвестиції в енергоефективність «розумного будинку»

Грицаєнко М.І., к.е.н., доцент

Грицаєнко Г.І., к.е.н., доцент

Анотація

В статті розглядається сутність поняття «розумний будинок», визначається склад та взаємозв'язок основних елементів цієї ієрархічної системи, а також на основі опитування мешканців двокімнатних квартир з теплою підлогою здійснюється обґрунтування доцільності інвестицій в його енергоефектив- ність. На основі дослідження визначені інші енергоефективні заходи, які сприятимуть підвищенню ефективності застосування системи «розумний будинок».

Ключові слова: «розумний будинок», енергоефективність, інвестиції, екологія, житлове середовище, інформаційно-комунікаційні технології

Abstract

Hrytsaienko M.I., PhD in Economics, Associate Professor

Hrytsaienko H.I., PhD in Economics, Associate Professor

Dmytro Motornyi Tavria State Agrotechnological University

INVESTMENT IN THE ENERGY EFFICIENCY OF A "SMART HOUSE"

Setting objectives. The purpose of the article is to determine the essence and composition of the "smart home" system, as well as to justify the feasibility of investing in its energy efficiency.

Research results. Based on the elaboration of literary sources, the author's definition of the concept of "smart home" as a complex hierarchical system of elements of automated care of the living space, which contributes to comfort and energy efficiency. A hierarchical three-level system of "smart home" was considered: a house or apartment - rooms - a variety of devices and sensors that directly ensure the performance of daily routine tasks both indoors and outdoors, with minimal or no human intervention. The "smart home" system was also considered in terms of elements - devices and sensors. Finally, the "smart home" system is presented as a separate element of a larger system - through the prism of control methods. Based on a survey of residents of two-room apartments with individual heating and underfloor heating, the feasibility of investing in energy efficiency of the "smart home" system was substantiated. Based on the study, other energy efficient measures have been identified that will help increase the efficiency of the smart home system. Conclusions. Thus, due to the wider use of information and communication technologies - the introduction of a "smart home" - can improve the quality of human life, while significantly reducing the consumption of natural resources and contribute to the preservation of the natural environment, which confirms the feasibility of investment in this area.

Keywords: "smart home", energy efficiency, investment, ecology, living environment, information and communication technologies.

Постановка проблеми

Кліматичні зміни, необхідність збереження природних ресурсів та середовища, зростання потреб електроенергетики та цін на вуглеводневе паливо, а також заклики щодо покращення здоров'я та продовження життя людей обумовлюють необхідність боротьби з глобальними екологічними проблемами. На жаль, загально-світові викиди СО2 у 2018-му році порівняно з 1990-м роком зросли на 63,4% і становили 33513,3 Мт СО2, або 4,42 т СО2 на душу населення [10].

В 2016 р. була підписана «Угода мерів щодо клімату та енергії» [9], що об'єднала місцеві та регіональні влади, які добровільно взяли на себе зобов'язання з реалізації цілей Європейського Союзу в області клімату та енергетики на своїй території. Місцева влада, підписавши угоду, розділяє прагнення до зменшення використання вуглеводневого палива, а також підвищення стійкості міст, де громадяни матимуть доступ до безпечної та доступної енергії. Сторони, які підписали угоду, зобов'язуються скоротити викиди CO2 не менш ніж на 40% до 2030 року і підвищити стійкість своїх населених пунктів до впливів зміни клімату [9].

Вважаємо, що перспективним направленням у створенні енергоефективного житлового середовища є впровадження систем «розумного будинку», що обумовлює актуальність обраної теми дослідження.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Проблеми «розумного будинку» досліджують багато науковців, в тому числі зарубіжні: Аґее Пг. [6], Албречт Й. [7], Бруш А.Й. [7], Газас М. [7], Ґао Х. [6], Жао З. [11], Клеінер Б. [6], Менґ К. [11], Міллер Р. [7], МцЦои А. [6], Паіґе Ф. [6], Цаі И. [11], Чєн Ш.-Ф. [8] та інші, а також вітчизняні: Глибо- вець А.М. [1], Карпінець Р.М. [4], Мельський Д.О. [3], Моголівський В.О. [1], Сидоренко Р.В. [4], Старовєров Р.М. [3], Фурман І.О. [3], Цмоць І.Г. [4], Чижевська М.А. [5] та багато інших дослідників. Так, Бруш А.Й., Албречт Й., Міллер Р. та Газас М. висвітлюють дослідження розумних будинків за матеріалами журналу ACM за інтерактивними, мобільними та загальними технологіями (IMWUT), представленими на Міжнародній спільній конференції ACM у вересні 2019 року [7]. Жао З., Менґ К. та Цаі И. розглядають підприємства, які розробляють інтелектуальне оздоблення для будинку - це підприємства з високими вимогами до інновацій, продукція яких здебільшого залежить від великих обсягів інвестицій у НДДКР для підтримання власної конкурентоспроможності [11].

Аґее Пг., Ґао Х., Паіґе Ф., МцЦои А. та Клеінер Б. на основі багатофазного, змішаного методу дослідження пропонують при проектуванні та постачанні систем інтелектуального будівництва застосовувати ітеративний, орієнтований на людину підхід [6]. Чєн Ш.-Ф. описує концептуальну модель розумних будівель як екосистеми екологічних компонентів. На думку автора, «розумність» будівлі повинна бути властивістю багатьох взаємодіючих компонентів, а не заздалегідь запрограмованою координацією дій. В його дослідженні представлено прототип розумного будинку з програмним моделюванням та апаратним експериментом [8].

Незважаючи на численність публікацій, залишаються недопрацьованими питання інвестицій в енергоефективність «розумних будинків», у зв'язку з цим наявна потреба в їхньому подальшому науковому дослідженні.

Формулювання цілей статті (постановка завдання)

Мета статті - визначення сутності та складу системи «розумний будинок», а також обґрунтування доцільності інвестицій в його енергоефективність.

Виклад основного матеріалу. Стратегічне значення для кожної країни мають інвестиції в енергетику та енергоефек- тивність внаслідок того, що стан національної економіки та екології нерозривно зв'язаний з процесами виробництва та споживання енергії.

Розрахунки, зроблені за даними країн - колишніх республік СРСР - у 2018-му році, свідчать про наявність дуже сильного, близького до функціонального зв'язку між загальними викидами СО2 (у) та розміром ВВП країни (х):

y = 0,3902x - 3,2501;

D = 0,886; R = 0,9413.

Тобто, збільшення ВВП країни на 1 млрд. міжнародних доларів (за паритетом купівельної спроможності) супроводжується ростом загальних викидів СО2 на 0,39 Мт СО2. Залежність загальних викидів СО2 (у) від розмірів загальної пропозиції первинної енергії (у) також має прямо пропорційний характер з майже функціональним зв'язком:

y = 2,317x - 1,48;

D = 0,9538; R = 0,9766.

За розрахунками, збільшення загальної пропозиції первинної енергії на 1 Mtoe викликає зростання загальних викидів на 2,32 Мт СО2.

Вважаємо, що кореляційно-регресійні залежності розмірів загальних викидів СО2 від факторів, що на них впливають, ілюструє проблеми енергоспоживання та екології, які загострюються з кожним роком і потребують суттєвих інвестицій для боротьби з негативними наслідками.

В 2020-му році внаслідок епідемії COVID- 19 значно зменшилися попит та ціни на енергоносії, внаслідок чого загальносвітові інвестиції в чисту енергію та енергоефектив- ність порівняно з 2019-м роком скоротилися на 68 млрд. дол. США і становили 567,8 млрд. дол. США [10]. В той же час в Україні продовжились розробка та впровадження інвестиційних проєктів з відновлюваної енергетики та енергоефективності. Так, станом на 01 жовтня 2020 р. в Україні розроблялось 918 проєкти (рис. 1), в тому числі 42 - у Запорізькій області, з яких 3 проєкти у м. Мелітополі та Мелітопольському районі [2].

Рис. 1. Кількість інвестиційних проєктів у сфері відновлювальної енергетики та енергоефективності станом на 01.10.2020 р., од.

Джерело: складено за даними [2]

Одним з далекосяжних напрямів створення енергоефективного житла є впровадження систем «розумного будинку». Для розв'язання проблем, пов'язаних з інвестиціями в їхній розвиток, необхідно чітко визначитись з сутністю цього поняття (табл. 1).

Різні автори, визначаючи сутність поняття «розумний будинок», використовують схожі епітети: сукупність [1], комплекс [4], система [3, 5]. Вважаємо, що з позицій системного підходу доцільно «розумний будинок» розглядати як складну ієрархічну систему елементів автоматизованого догляду за житловим приміщенням, яка сприяє підвищенню комфортності та енергоефективності. На рис. 2 наведена ієрархічна трирівнева система «розумного будинку».

Таблиця 1 Трактування сутності поняття «розумний будинок»

Джерело: складено на основі опрацювання літературних джерел

Рис. 2. Ієрархічна система «розумного будинку» Джерело: складено на основі власних досліджень

Систему «розумний будинок» можна розглядати в розрізі елементів - пристроїв та сенсорів (рис. 3). Основними сенсорами будуть виступати датчики температури, вологості, руху, пристроями - відповідно домашні роботизовані та просто електронні асистенти, предмети «розумної» побутової техніки та інших пристроїв, пристрої для забезпечення безпеки, а також розважальні аудіо- та відеосистеми.

Систему «розумний будинок» можна розглядати як окремий елемент більш крупної системи - через призму способів керування (рис. 4). Тобто, керувати «розумним будинком» можна за допомогою дистанційного пульта і панелі управління, автоматично - на основі сенсорів, а також віддалено - через мобільні та стаціонарні пристрої.

Рис. 3. Елементи системи «розумний будинок»

Джерело: складено на основі власних досліджень

Як приклад системи «розумний будинок» було розглянуто Metaforsa - бюджетне рішення від німецького виробника компанії Larnitech GmbH вартістю 19,9 тис. грн. (ціна в роздрібній торгівлі в грудні 2020 р.). Ця система дозволяє повноцінно управляти дво- та трикімнатною квартирою, має віддалений доступ, безкоштовний додаток в AppStore і Play Market для управління квартирою зі смартфона.

Рис. 4. Основні способи керування «розумним будинком»

Джерело: складено на основі власних досліджень

Для розрахунку ефективності інвестицій в місті Мелітополь у двокімнатних квартирах з індивідуальним опаленням та теплою підлогою (табл. 1). будинок інвестиція енергоефективність підлога

Таблиця 1 Розрахунок ефективності системи «розумний будинок» для двокімнатної квартири з індивідуальним опаленням та теплою підлогою

* економія ресурсів за даними [7, с. 66]

Джерело: розраховано на основі власних досліджень

Таким чином, за розрахунками, за шість місяців міжопалювального періоду очікувана економія від використання системи «розумний будинок» становитиме 2087,9 грн., опалювального періоду - відповідно 3836,62 грн. За рік очікувана економія може скласти до 5924,52 грн. Термін окупності системи «розумний будинок» Metaforsa становитиме 3,4 року.

Крім цього, система «розумний будинок» сприятиме економії на обслуговуванні, багатократному збільшенні терміну служби устаткування, запобіганню виникнення аварійних ситуацій тощо.

Безумовно, підвищенню ефективності застосування системи «розумний будинок» сприятимуть інші енергоефективні заходи, в тому числі заміна вікон, теплоізоляція стін та даху, встановлення вітрогенераторів, автономних сонячних електростанцій, сонячних колекторів для нагрівання води тощо. В Україні для населення та ОСББ з метою підтримки енергозбереження діє Урядова програма «теплих кредитів», а також місцеві програми здешевлення «теплих кредитів» [2].

Аналіз існуючих варіантів використання систем «розумний будинок» свідчить про те, що для максимального ефекту енергоефек- тивними якостями повинна володіти вся житлова забудова, тобто житлові будинки, прилегла територія, а також уся необхідна для їхнього обслуговування інфраструктура.

На жаль, у вітчизняній практиці будівництва та архітектури недостатньо відповідних прикладів, які б у найбільшій мірі відповідали сучасним вимогам до формування енерго- і ресурсоефективного, комфортного, здорового і гармонійного з природою житлового середовища. Вважаємо, що необхідні суттєві інвестиції для проведення наукових досліджень зі створення інженерних і комп'ютерних технологій життєзабезпечення та енергоефективності житла, а також для подальшого застосування отриманих результатів у практиці проєктування і будівництва.

Висновки

Отже, за рахунок більш широкого застосування інформаційно-комунікаційних технологій - впровадження системи «розумний будинок» - можна покращувати якість життя людини, при цьому суттєво скорочувати споживання природних ресурсів та сприяти збереженню природного середовища, що підтверджує доцільність інвестицій в цьому напрямі. Перспективами подальших досліджень є аналіз українського ринку відповідних товарів та технологій, а також ефективності їхнього застосування для створення комфортних умов життя сучасної людини.

Список літератури

1. Глибовець А.М., Моголівський В.О. Аналіз програмних систем підтримки розумного будинку. Control systems and computers, 2019. № 3. С. 30-37.

2. Інвестиції. Державне агентство з енергоефективності та енергозбереження України

3. Фурман І.О., Староверов Р.М., Мельський Д.О. Огляд можливостей «розумного будинку» для покращання побутових умов та зменшення витрат на утримання домогосподарств. Енергетика та комп'ютерно-інтегровані технології в АПК. 2014. № 2. С. 79-80.

4. Цмоць І.Г., Карпінець Р.М., Сидоренко Р.В. Структури та алгоритми роботи підсистем управління мікрокліматом і освітленням розумного будинку. Науковий вісник НЛТУ України. 2018. Т. 28, № 1. С. 108-111.

5. Чижевська М.А. Параметри інформаційної системи «розумний будинок». Наукові записки УНДІЗ. 2019. №4(56). С. 61-67.

6. Agee Ph., Gao X., Paige F., McCoy A., Kleiner B. A human-centred approach to smart housing, Building Research & Information. 2020.

7. Brush A.J., Albrecht J., Miller R., Hazas M. Smart Homes. IEEE Pervasive Computing. 2020. Vol. 19(2). Р. 69-73.

8. Chien Sh.-F. An Emergent Smart House. Communications in Computer and Information Science. 2013. Vol. 369. Р. 198209.

9. The Covenant of Mayors for Climate and Energy Reporting Guidelines. European Commission - website.

10. World Energy Investment. International Energy Agency : website.

11. Zhao Z., Meng Q., Cai Y. Research on Measures to Improve the Innovation Performance of R&D Investment in Smart Home Enterprises. Open Journal of Business and Management. 2018. Vol. 06(04). P. 890-899.

References

1. Hlybovets', A.M. & Moholivs'kyj, V.O. (2019). Analysis of software systems for smart home support. Control systems and computers, 3, 30-37 [in Ukrainian].

2. Investments. State Agency for Energy Efficiency and Energy Saving of Ukraine (2020). Official web-site.

3. Furman, I.O., Starovierov, R.M. & Mel's'kyj, D.O. (2014). Overview of the possibilities of a "smart home" to improve living conditions and reduce the cost of maintaining households. Energy and computer-integrated technologies in agriculture, 2, 79-80 [in Ukrainian].

4. Tsmots', I.H., Karpinets', R.M. & Sydorenko, R.V. (2018). Structures and algorithms of operation of subsystems of microclimate control and lighting of a smart home. Scientific Bulletin of NLTU of Ukraine, 28(1), 108-111 [in Ukrainian].

5. Chyzhevs'ka, M.A. (2019). Parameters of the information system "smart home". Scientific notes of UNDIZ, 4(56), 61-67 [in Ukrainian].

6. Agee, Ph., Gao, X., Paige, F., McCoy, A. & Kleiner, B. (2020). A human-centred approach to smart housing, Building Research & Information.

7. Brush, A.J., Albrecht, J., Miller, R. & Hazas, M. (2020). Smart Homes. IEEE Pervasive Computing, 19(2), 69-73.

8. Chien, Sh.-F. (2013). An Emergent Smart House. Communications in Computer and Information Science, 369, 198-209.

9. The Covenant of Mayors for Climate and Energy Reporting Guidelines. European Commission (2020). Official web-site.

10. World Energy Investment. International Energy Agency (2020). Official web-site.

11. Zhao, Z., Meng, Q. & Cai, Y. (2018). Research on Measures to Improve the Innovation Performance of R&D Investment in Smart Home Enterprises. Open Journal of Business and Management, 06(04), 890-899.

Размещено на Allbest.ru