Architekt sedí nad plány nové kancelářské budovy. Má rozhodnout o klimatizaci, rozmístění pracovních míst, materiálech. Každá volba ovlivní spotřebu energie i pohodlí lidí uvnitř. Jenže jak poznat, co bude fungovat nejlépe? Dosud to šlo jen odhadem nebo statickými simulacemi, které ukázaly výsledek až po dokončení výpočtu.
Teď se to mění. Japonští vědci z univerzity Kanazawa vytvořili digitální dvojče poháněné umělou inteligencí, které dokáže testovat desítky tisíc variant návrhu ještě předtím, než se položí první cihla. A výsledky ukazuje okamžitě – v reálném čase, přímo ve virtuální realitě.
Proč dosavadní nástroje selhávaly?
Města po celém světě tlačí na snižování emisí. Budovy spotřebovávají energii nepřetržitě a zároveň musí udržet lidi v pohodě. U takzvaných nulových energetických budov je tento balanc obzvlášť náročný.
Většina dnešních nástrojů pracuje se statickými simulacemi. Znamená to, že architekt zadá parametry, počká na výsledek a teprve pak může něco změnit. Nevidí průběžně, jak se mění teplo, proudění vzduchu nebo komfort uvnitř místnosti při každé úpravě návrhu. Rozhodnutí se tak dělají naslepo. Ještě horší je to u systémů TAAC (Task-Ambience Air Conditioning), které regulují klima kolem jednotlivých pracovních míst odděleně od zbytku místnosti. Tyto systémy šetří energii po instalaci, ale projektanti dosud neměli způsob, jak jejich dopad otestovat už ve fázi návrhu.
Jak funguje AI model VEEM-ZEB?
Profesor Teng z univerzity Kanazawa a jeho kolega z čínské univerzity Fushou vyvinuli symbolický AI model založený na pravidlech, který nese název VEEM-ZEB. Je navržený přímo pro nulové energetické budovy s klimatizací TAAC. Digitální dvojče dokáže odhadnout spotřebu energie i tepelný komfort už ve fázi návrhu. Dává projektantům jasný obraz toho, jak se bude budova skutečně chovat, ještě než vznikne.
Místo toho, aby systém považoval budovu za jednu klimatickou zónu, rozděluje klimatizaci na dvě části: vzduch kolem jednotlivých pracovních míst a vzduch v širším prostoru. To umožňuje měřit komfort i spotřebu současně pomocí standardních ukazatelů PMV a PPD. A tady přichází ta nejzajímavější část: vestavěné VR zobrazení ukazuje výsledky živě. Architekt změní rozmístění, počet lidí nebo nastavení systému – a okamžitě vidí, jak to ovlivní energii i pohodu uvnitř.
Systém zvládne spustit přibližně 48 000 různých návrhových a provozních scénářů s použitím standardních parametrů. Testuje sezónní změny, různý počet lidí v kanceláři i to, jak se lidé chovají během pracovního dne. A výsledek? Model spolehlivě identifikuje efektivnější a pohodlnější konfigurace. Dává projektantům mnohem pevnější základ pro výběr energeticky úsporných řešení už v okamžiku, kdy je změna levná a rychlá. Dokážete si představit, kolik peněz a času se ušetří, když se chyby odhalí na papíře místo na staveništi?
AI pomáhá urychlit návrhy
Co dělá tento projekt výjimečným, je přesun hodnocení z provozní fáze do fáze návrhu. Místo čekání na dokončení stavby a její provoz mohou projektanti testovat různé chladicí strategie, zatímco plány ještě leží na stole.
Systém používá třívrstvé digitální dvojče, které kombinuje AI založenou na pravidlech s VR prostředím srozumitelným i pro nearchitekty. Architekti a inženýři tak mohou přímo porovnávat klimatizační systémy a řídicí strategie v rané fázi – s reálnými čísly, ne s dohady. Místo odhadů po dokončení stavby tento přístup ukazuje úspory energie i vnitřní komfort už během plánování. Tím, že zobrazuje oba faktory vedle sebe, pomáhá týmům pochopit, jak jejich rozhodnutí ovlivní skutečný výkon budovy.
Architektura ve virtuálním světě
Vědci očekávají, že nástroj najde uplatnění v každodenní architektonické praxi jako systém na podporu rozhodování pro nulové energetické budovy. Pomůže projektantům dělat chytřejší volby, které vyvažují komfort s energetickou účinností od samého začátku. Představte si architekturu, kde se budovy nejdřív "postaví" ve virtuálním světě, otestují v tisících situací a teprve pak se začne kopat. Kde se klimatizace navrhuje podle toho, jak se lidé skutečně chovají, ne podle tabulek z učebnic. Kde se chyby opravují kliknutím myši, ne bourací technikou.
Japonský projekt ukazuje, že budoucnost stavebnictví není jen o lepších materiálech nebo chytřejších senzorech. Je o tom, že budovy vznikají dvakrát – poprvé v počítači, kde se dají vyzkoušet všechny možnosti, a podruhé v reálném světě, kde už fungují přesně tak, jak mají. A to je změna, která stojí za pozornost. Protože když se energie šetří už na papíře, šetří se i v praxi. A když se komfort testuje virtuálně, lidé uvnitř budov to pocítí reálně.
Zdroje: sciencedirect.com a interestingengineering.com
