Edifício inteligente é laboratório vivo para futuro verde na construção

Houve uma época em que a Feira Mundial anual era a maior exibição de “edifícios do futuro”. Pessoas de todo o mundo se reuniam em pavilhões nacionais futuristas, admiradas com o que o futuro da construção poderia trazer.

Atualmente, a preocupação com o meio ambiente contrabalanceia a sede pelo progresso. No lugar de Space Needles e torres de observação que parecem discos voadores, os líderes do setor da construção civil estão agora focados em inovações que tornem os edifícios mais verdes e mais adequados às necessidades dos ocupantes, pensando de uma forma, digamos, menor, para ter uma visão do todo.

A pesquisa de mercado conduzida pela Kingspan, líder global em isolamento de alto desempenho e envelopes de construção, confirma a necessidade dessa evolução na forma de pensar. Ela mostra que a construção e a operação de edifícios correspondem a 36% do consumo global de energia. Também mostra que a construção é responsável por 39% das emissões de CO₂ relacionadas com a energia (incluindo a geração de energia elétrica) e por cerca de 30% dos resíduos enviados para aterros sanitários em todo o mundo.

Um ambiente para a mente

Essa pesquisa serviu de base para o projeto e construção do IKON, o centro de inovação global da Kingspan. Inaugurado em 2019, em meio aos lagos e rios do condado de Cavan, ao norte de Dublin, o IKON representa o investimento de 10 milhões de euros da Kingspan no seu compromisso com um futuro mais ecológico. Ele funciona como um “experimento vivo”, oferecendo aos engenheiros o cenário perfeito do mundo real para medir as propriedades de eficiência energética de novos materiais.

“A ideia original do IKON era associar pesquisa em materiais avançados à tecnologia digital”, afirma Mike Stenson, chefe de inovação da Kingspan. “Dessa forma, vimos a possibilidade de criarmos um edifício que fosse digital e sustentável desde o início.”

“Por todo o IKON, há diversos sensores que nos permitem medir o consumo de energia”, ele continua. “Também usamos iluminação natural, água das chuvas, painéis solares e outros elementos para criarmos um espaço de trabalho baseado em práticas sustentáveis.”

Ambições sustentáveis

Esse foco na sustentabilidade alimenta a missão decenária da Kingspan de aumentar o seu uso direto de energia renovável para 60%. De fato, a empresa pretende atingir fabricação com carbono zero líquido até 2030.

“A construção civil é um setor intensivo em carbono”, acrescenta Bianca Wong, chefe de sustentabilidade global da Kingspan. “Como fabricantes, todos temos a responsabilidade de resolver essa questão. As lições aprendidas com o IKON nos ajudarão a manter e atingir o nosso compromisso de zero carbono. Consequentemente, elas ajudarão os nossos clientes a entregar carbono zero líquido em seus edifícios”.

O próprio IKON foi construído com materiais reciclados (e recicláveis). Durante a fase de projeto, também foi feito um trabalho intensivo na modelagem de energia do edifício. “Por exemplo, os painéis solares no telhado geram energia elétrica suficiente para atender 35% da demanda de energia do edifício”, diz Mike Stenson. “O estacionamento contém pontos de recarga para carros elétricos. Há até um sistema de captação de água da chuva para uso nos banheiros e na limpeza”.

Feito com garrafas de plástico recicladas, o isolamento do prédio segue por esse caminho. A empresa agora planeja reciclar entre 300 e 400 milhões de garrafas plásticas por ano.

Inspiração digital

O centro também abriga a Equipe Digital da Kingspan. Essa equipe lidera pesquisas sobre como a empresa pode trazer mais inteligência aos seus produtos, se preparar para a Indústria 4.0 e se alinhar com a abordagem “modelagem em primeiro lugar” para a criação de novos edifícios.

Para a equipe, o IKON proporciona o cenário perfeito para que se façam algumas das maiores perguntas da construção civil: Que papel a realidade aumentada, a realidade virtual e a Internet das coisas (IoT) desempenharão na gestão de edifícios? Como a inteligência artificial e o Big Data transformarão o projeto arquitetônico?

Por meio de parcerias de tecnologia e suas próprias descobertas, a Kingspan tem como objetivo tornar o IKON o primeiro gêmeo digital do mundo com nível 5 de maturidade. Fazendo uso de tecnologias como o Autodesk Forge, a Kingspan usa dispositivos IoT e câmeras de vídeo para visualizar o desempenho do edifício no contexto dos dados BIM (Modelagem de Informações da Construção) 3D do IKON, criando um edifício “com consciência de ocupação”.

Construção orientada por dados

“Por exemplo, podemos, de forma anônima, coletar dados associados a pessoas, padrões de comportamento e horário”, diz Brian Glancy, chefe de estratégia BIM da Kingspan. “Com isso, teremos mais capacidade de alcançar o ideal de produtos de desempenho para ambientes de desempenho. Adequar os nossos edifícios ao comportamento de seus ocupantes vem se transformando em pensamentos como, ter um melhor desempenho de isolamento para ganhar mais espaço.”

Brian Glancy afirma que um melhor controle dos dados de construção também significa que sistemas como os de climatização e saneamento podem ser mais adequados à atividade humana. Para atingir esse objetivo, implantou-se um sistema de visão computacional da Autodesk no IKON. Projetado desde o início tendo em mente o anonimato, o sistema trata diretamente das questões de uso de dados em soluções semelhantes. Embora o sistema ainda esteja na etapa de pesquisa e desenvolvimento, a equipe da Kingspan o usou para detectar precisa e anonimamente o movimento dos ocupantes, representados como visualizações de esqueleto, para análise comportamental.

Ao transformar a atividade humana em dados e analisá-la em relação a métricas como consumo de energia por cômodo ou andar, ou como as pessoas ocupam um espaço socialmente, a Kingspan espera ajudar o setor da construção civil a criar melhores modelos de simulação de ocupantes. Isso poderia servir de base para a criação de edifícios com maior eficiência energética, otimizados para oferecer conforto, bem-estar e produtividade.

Por meio de parcerias de tecnologia e de suas próprias descobertas, a Kingspan pretende fazer do IKON o primeiro gêmeo digital do mundo com nível 5 de maturidade. Cortesia da Kingspan.

Interior do IKON. A equipe da Kingspan espera que a detecção de movimentos de ocupantes de forma anônima possa um dia servir de base para a criação de edifícios mais inteligentes e com maior eficiência energética. Imagem cortesia da Kingspan.

Edifícios que aprendem

Mike Stenson, da Kingspan, acredita que o uso inovador de dados do IKON, de materiais ecológicos e a estrutura de laboratório vivo continuarão impulsionando as inovações da empresa e do setor nos próximos anos.

A pesquisa da equipe mostra que, um dia, os edifícios poderão tirar proveito dos algoritmos de aprendizado de máquina para responder a dados comportamentais e ambientais de forma proativa. Os subsistemas de edifícios modernos e interconectados podem manter o conforto e a produtividade dos ocupantes, enquanto minimizam o uso de energia.

O uso de dados do IKON também pode promover a contribuição da construção para a economia circular. Com acesso a dados de construção hiperdetalhados, as empresas que estejam desmontando ou reformando propriedades saberão exatamente quais materiais e componentes foram usados e onde foram instalados. Essas informações facilitam a recuperação de materiais, transformando os locais de demolição em recursos e não em fontes de resíduos.

“O IKON nos permite experimentar softwares de construção e projeto em um cenário vivo, explorar novas direções em áreas como a de energia solar e melhorar o controle de acesso, tudo através de dados”, comenta Mike Stenson. “Acho que estamos apenas no começo.”