Умните сгради имат за цел да предложат на жителите приятна, безопасна и здравословна жизнена среда
Дигитализирани, устойчиви и умни – такива трябва да са пространствата, в които ще живеят хората в съвсем близко бъдеще. Каква е ролята на технологиите в бъдещите ни домове, офиси и места за забавление наскоро разкри институтът Фраунхофер, който има няколко дивизии, посветени на бъдещето на сградите и градовете.
Екологичните материали и компоненти са нещо, за което всички веднага се досещаме, когато стане дума за устойчиви сгради. Това включва изолационни материали, колектори за топла вода и фотоволтаични панели, издръжливи външни облицовки. Към въпросната палитра в последно време се добавят и редица нововъведения като например „веганска кожа” за интериорен дизайн или акустична мазилка за звукоизолация.
Още по-интересни са решенията от типа на МПФ (материали с променлива фаза) – например прозорци, които се тонират по време на силно слънчево греене и след това отново стават напълно прозрачни, когато слънцето се скрие. Това обаче е само един елемент от пъзела…
Дигитализация: физическата сграда и цифровият й близнак
Няколко от поделенията на т.нар. Алианс за сградни иновации Фраунхофер интензивно изследват обширните възможности на информационното моделиране на сгради (BIM). Ключова област на научноизследователската дейност е т. нар. „цифров близнак” на дадена сграда. Това ще рече – цифровото представяне на една реална постройка.
Подобен информационен модел може да опише не само пространственото местоположение и обхвата на обекта, но и техническите, физическите и функционалните му свойства. На тази база моделът може да се свърже със симулационни инструменти и модели за прогнозиране.
По този начин цифровият близнак улеснява планирането и строителството в съществуващи сгради – например при модернизиране и обновяване на жилищни и офисни сгради. Близнакът може да се използва и за бързо симулиране на промени в използването. Той служи за предвиждане на ефектите от отделни прилагани мерки върху аспекти като енергийното търсене, потребителския комфорт и околната среда.
Данните се анализират с помощта на предварително залагани алгоритми. Така се осигурява предсказуема поддръжка чрез автоматично показване на необходимите мерки за поддържане на инвентара. Подобно на моделирането на строителните инженерни услуги, могат да бъдат симулирани и сложни производствени процеси – за да се планират производствени обекти.
Нова устойчивост: материали, рециклиране и енергийна ефективност
Ефективната защита на природата изисква не само енергийно ефективни решения с ниски емисии, но също така и методи за строителство, които спестяват ресурси, както и използване на устойчиви строителни материали.
Изследователите от Алианса за сградни иновации Фраунхофер са само част от учените по света, които търсят начини да използват по-екологични и по-устойчиви материали – например да вграждат в бетона екологично чисти естествени влакна, за да намалят неговия въглероден отпечатък. Това намалява вредното въздействие върху околната среда, като в същото време запазва параметрите на материала и в крайна сметка намалява производствените разходи.
Рециклирането на строителни материали е друга тема – все по-важен начин за спестяване на ограничени ресурси. Всяка година в световен мащаб се използват около 600 милиона тона строителни материали на минерална основа. По-голямата част от това са първични суровини. Само 5% от строителните материали се рециклират и се връщат в строителната индустрия.
Интелигентен живот: удобен за потребителя
Умните сгради имат за цел да предложат на жителите приятна, безопасна и здравословна жизнена среда – това става все по-важно, тъй като съвременният човек прекарва до 90% от живота си в затворени пространства.
Преди всичко, интелигентният живот се базира на технически процеси и системи, които подобряват условията на живот и работа и качеството на живот в помещенията, както и енергийното управление на сградата и енергийната ефективност. Това се постига например чрез цифрови, мрежови и дистанционно управлявани устройства и инсталации, но също и чрез автоматизирани процеси и компоненти, интегрирани в сградата.
Интелигентни градове и устойчиви квартали
ООН прогнозира, че близо 70% от населението на света ще живее в урбанизирани райони до 2050 г. За да отговорят на нарастващата гъстота на населението и произтичащите от него проблеми, както и нарастващата заплаха от екстремни метеорологични явления и климатични катастрофи, градовете трябва да бъдат подходящо адаптирани и защитени.
Така наречените „устойчиви квартали” могат да компенсират последиците от подобни заплахи. Дизайнът на градските площи играе решаваща роля. Той влияе например на това доколко слънчевата радиация се отразява или абсорбира, като по този начин помага за охлаждане или загряване на града.
В сътрудничество с изследователски институти и компании, с местни власти и административни офиси, учените провеждат изследвания на „строителната физика на градските повърхности”. Това обхваща всичко – материали, повърхности и интегрирани градски компоненти, инструменти за планиране и методи за оценка, както и доказателства за пригодност и демонстрация на иновативни решения.
Все по-важни в тази работа са симулациите на екстремни събития, например цунами и земетресения. Моделирането в този случай трябва да предсказва екстремните ефекти. Това включва средства за идентифициране на рисковете, както и такива за оптимизиране на потенциала за защита.