Uma equipe interdisciplinar da TU Graz está revolucionando o design de edifícios sustentáveis. As vantagens e desvantagens de diferentes medidas de construção são visualizadas em tempo real através de simulação VR.
Os serviços energéticos da próxima geração são concebidos para ajudar os utilizadores finais de um edifício a compreender e visualizar os benefícios das novas tecnologias de eficiência energética ou das medidas de renovação térmica. Isto inclui o controle de aquecimento e resfriamento, iluminação e ventilação. Para tornar isso possível, Christina Hopfe, chefe do Instituto de Física de Edifícios, Serviços e Construção da Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz) reuniu colegas da TU Graz das áreas de realidade virtual, aprendizado de máquina, simulação de desempenho de edifícios e a Internet das Coisas no projeto BEYOND. O resultado é um ambiente de realidade virtual no qual os usuários podem alterar os parâmetros físicos de um edifício e vivenciar os efeitos dessa mudança em tempo real. Isto permite-lhes conceber um edifício energeticamente eficiente a custos realistas ou melhorar a eficiência energética de um edifício existente. O foco do projeto também está alinhado com as iniciativas de sustentabilidade em curso da TU Graz, incluindo o seu objetivo de ser neutro em carbono até 2030.
Feedback visual e acústico
Na simulação BEYOND, os participantes alteram as propriedades de um edifício ou sala em um ambiente virtual e recebem orientações adicionais por meio de sinais luminosos, notas e dicas de áudio. Isto é complementado por feedback tátil e de áudio sobre os efeitos positivos e negativos dessas mudanças. Quando se trata de isolar uma parede, por exemplo, não são apenas a estrutura da parede e os materiais utilizados que são relevantes, mas também os custos incorridos. Ter janelas maiores, por exemplo, proporciona mais luz natural, o que tem demonstrado ter um efeito geralmente positivo nas pessoas em ambientes fechados. Mas os componentes de envidraçamento normalmente têm coeficientes de transferência de calor mais elevados, levando a maiores perdas de energia durante os períodos mais frios do ano, em comparação com uma fachada isolada. Por outro lado, os vidros também podem colher ganhos solares, o que pode efetivamente transformar janelas em radiadores. Isto tem vantagens no inverno, mas também pode levar ao superaquecimento no verão. Compreender os prós e contras concorrentes que ocorrem dentro de um edifício e torná-los visuais, e até mesmo viscerais, para os usuários finais do edifício é um dos grandes atributos do Beyond.
O feedback claro ajuda os utilizadores a compreender melhor as vantagens e desvantagens das diferentes medidas de construção. Isto torna esta aplicação valiosa para arquitetos, urbanistas e proprietários, mas também para utilizadores finais e estudantes, que podem usar BEYOND como uma ferramenta de ensino interativa para compreender melhor os tópicos da física e do comportamento da construção. Para atender aos requisitos de diferentes usuários, os parâmetros e condições de contorno de um edifício podem ser alterados em diversos níveis de detalhe. Perguntas “e se” como “O que acontece se a temperatura externa aumentar três graus Celsius ou se o tipo ou posição (interna versus externa) da camada de isolamento for alterada?” podem ser analisadas, além de questões técnicas, como a alteração no consumo de energia com aumento ou diminuição dos setpoints de aquecimento ou resfriamento.
Combinação de três tecnologias
O projeto BEYOND é único porque combina três tecnologias e métodos. Além de um ambiente de realidade virtual, o aprendizado de máquina e a simulação de desempenho do edifício são usados para processar, visualizar e prever mudanças nos dados do edifício. Para o efeito, são utilizados modelos matemáticos alimentados com pontos de dados relevantes – os chamados modelos substitutos – e métodos de previsão para fornecer dados que permitem visualizar os efeitos reais das intervenções planeadas em tempo real. O terceiro elemento é a integração de plataformas IoT e redes de sensores para comunicação bidirecional em tempo real entre o edifício e seus usuários.
Parque imobiliário amplamente ineficiente
Para reunir essas tecnologias, três equipes principais de pesquisa trabalharam juntas de forma interdisciplinar. Além do Instituto de Física de Edifícios, Serviços e Construção, equipes do Instituto de Sistemas Interativos e Ciência de Dados e do Instituto de Tecnologia de Software também estiveram envolvidas na TU Graz. EAM Systems GmbH e EnAlytics iG participaram como parceiros do projeto.
“O projeto BEYOND trata de um tema interdisciplinar que está surgindo no limite da física da construção, da ciência de dados e da realidade virtual”, diz Christina Hopfe. “É uma área actual de investigação que é sustentada pela crise energética, pela crise climática e pelas exigências em rápida mudança nos nossos sistemas energéticos. Os edifícios energeticamente eficientes desempenham um papel importante no caminho para a neutralidade climática, uma vez que o parque imobiliário no A UE ainda é intensiva em energia e predominantemente ineficiente – é responsável por 40% do consumo final de energia e cerca de 36% das emissões de CO2 Pela primeira vez – a nível nacional e internacional – o BEYOND também permite a ligação da tecnologia VR com edifícios reais. como comunicação e simulação em tempo real, o que permite a interação virtual direta com edifícios reais e seus serviços energéticos.”
Do ponto de vista de Christina Hopfe, esta consciência é de importância central para a mudança de comportamento relacionado com a energia, especialmente o próprio, e para a redução do consumo excessivo de energia – e, portanto, para alcançar as metas climáticas. Ela explica ainda: “A UE pretende ser neutra para o clima até 2050, e isso significa transformar todo o ambiente construído para atingir zero emissões líquidas de gases com efeito de estufa. A energia renovável faz parte dessa solução, mas os serviços energéticos, como a manutenção preditiva, a procura- a gestão lateral ou o controlo preditivo de modelos têm um papel importante a desempenhar na redução da procura de energia dos edifícios, ao mesmo tempo que transformam os edifícios em intervenientes activos e inteligentes em sistemas energéticos de nível superior.”
Este projeto faz parte do centro de pesquisa Centro de Construção Sustentável de Graz bem como as Áreas de Atuação I Informação, Comunicação e Computação e Sistemas Sustentáveis dois dos cinco focos de pesquisa científica da universidade.
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