No futuro, os edifícios proporcionarão um conforto melhorado e mais personalizado aos seus ocupantes, ao mesmo tempo que atingirão zero emissões de carbono. Isto será possível graças aos avanços nos sensores e na IA, permitindo novas formas de interagir com os nossos ambientes, deixando ao mesmo tempo o controlo final nas mãos dos ocupantes. No entanto, como utilizadores, também precisaremos de fazer mudanças duradouras nos nossos hábitos.
A indústria da construção – o segundo maior emissor de gases com efeito de estufa e o maior utilizador final de energia – está a moldar um novo futuro, impulsionado pela inovação tecnológica e pela resposta às alterações climáticas. Os edifícios têm sido vistos há muito tempo como estruturas passivas, mas estão em processo de se tornarem ambientes inteligentes, interativos e sustentáveis. Será possível efetuar esta transição e criar casas e escritórios mais confortáveis e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo de energia dos edifícios? A resposta é sim, mas apenas se também mudarmos os nossos hábitos. Os engenheiros estão a estudar métodos para conciliar a mudança para energia limpa com aspirações de edifícios mais confortáveis que também melhorem o bem-estar dos ocupantes e se adaptem aos seus comportamentos. Um projeto neste sentido é o SWICE, liderado pela EPFL e realizado por um consórcio de numerosas universidades suíças, juntamente com parceiros dos setores público e privado.
Controle: um elemento chave de conforto
Os espaços interiores são uma característica proeminente da nossa vida quotidiana. De acordo com um estudo independente, passamos 90% do nosso tempo em ambientes fechados, seja no trabalho, em casa ou durante atividades de lazer – este número também influencia o tempo de deslocamento. O bem-estar dos ocupantes do edifício é, portanto, uma questão importante, mas também subjetiva. “Quando falamos de conforto dos ocupantes, precisamos fazer uma distinção entre suas necessidades e suas expectativas”, afirma Marilyne Andersen, coordenadora do projeto SWICE e chefe do Laboratório de Desempenho Integrado em Design (LIPID) da EPFL. Enquanto as necessidades se referem às condições mínimas exigidas para mantermos uma boa saúde, as expectativas são moldadas pela sociedade em que vivemos, pelas nossas preferências pessoais, pelo clima exterior e por factores culturais.
“É claro que estilos de vida orientados para as necessidades e não para as expectativas seriam melhores para o ambiente”, afirma Andersen. “Mas, ironicamente, há alguns casos em que algumas das principais necessidades dos ocupantes não são satisfeitas – por exemplo, acesso suficiente à luz natural – enquanto as expectativas ligadas ao progresso tecnológico, como a capacidade de controlar a iluminação interior com comandos de voz, seriam . Assumindo que o objectivo principal dos edifícios continua a ser a satisfação dos seus ocupantes, os arquitectos devem, em última análise, esforçar-se por satisfazer tanto as necessidades como as expectativas, garantindo ao mesmo tempo que os recursos são utilizados de forma económica. O conforto é um conceito subjectivo e relativamente pessoal, embora tenhamos identificado certas tendências que se aplicam. para a maioria das pessoas.”
Por exemplo, um estudo do grupo de pesquisa da Andersen descobriu que o conforto térmico dos ocupantes pode ser influenciado pela cor da iluminação da sala, onde as cores mais vermelhas deram aos ocupantes a percepção de uma temperatura ambiente ligeiramente mais elevada em comparação com as mais azuis. “Estudos também mostraram que os ocupantes relatam uma maior sensação de bem-estar quando exercem controle sobre o ambiente, como se soubessem que conseguiriam abrir uma janela”, diz Andersen. O impacto de factores como a qualidade do ar interior, a luz natural e os níveis de ruído pode ser muito importante, com efeitos cada vez mais documentados na saúde dos ocupantes. “Não obter exposição suficiente à luz do dia, por exemplo – o que muitas vezes ocorre quando as pessoas passam muito tempo em ambientes fechados, onde normalmente há cerca de 100 vezes menos luz do que ao ar livre – pode ter efeitos negativos na concentração, produtividade, humor, sistema imunológico e até mesmo na qualidade. do sono”, diz Andersen.
“Laços fortes e quase empáticos com a sua construção”
Os edifícios modernos estão equipados com uma série de sensores para medir temperatura, fumo, qualidade do ar, ocupação (para ajustar a iluminação) e muito mais. Alguns edifícios também possuem dispositivos que controlam automaticamente a iluminação e os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) para máxima eficiência. Além disso, estes dispositivos poderão em breve ser equipados com inteligência artificial (IA) para “aprender” os hábitos dos ocupantes e ajustar as condições ambientais em conformidade, em tempo real. Por exemplo, um sistema baseado em IA poderia reduzir automaticamente a temperatura de uma sala no inverno depois de confirmar que está vazia, levando a poupanças de energia significativas. Engenheiros do Laboratório de Engenharia Integrada de Conforto da EPFL, liderado por Dolaana Khovalyg, desenvolveram esses tipos de controladores inteligentes e os treinaram com aprendizado por reforço. “Nossos dispositivos podem ajustar de forma contínua e autônoma as configurações de controle para um ambiente interno, ao mesmo tempo em que visam vários objetivos ao mesmo tempo, como reduzir o uso de energia e maximizar o conforto e a segurança dos ocupantes”, diz Khovalyg. Sua equipe está agora dando um passo adiante, desenvolvendo modelos para prever a taxa metabólica de indivíduos enquanto realizam atividades diárias em ambientes fechados. Estes dados serão utilizados para desenvolver políticas de controlo que ajustem automaticamente o aquecimento ou arrefecimento nas imediações de uma pessoa.
Avanços recentes na IA tornaram-na uma ferramenta poderosa para permitir sistemas de controle predial personalizados e eficientes. Mas os especialistas concordam que os humanos devem ser os que têm a palavra final sobre os seus ambientes interiores. No mínimo, a sensação de controle melhora psicologicamente a sensação de conforto. Denis Lalanne, especialista em interação homem-máquina da Universidade de Friburgo, explica: “Com edifícios inteligentes, é quase como se os ocupantes entrassem num computador. Eles vivem e trabalham dentro de uma estrutura inteligente, e é preciso que haja uma estrutura forte, quase laços de empatia com ele para que possa ajustar as configurações ambientais exatamente da maneira certa para máximo conforto e emissões mínimas de carbono.” A Interação Homem-Edifício (HBI) é um campo em rápido crescimento que coloca o ocupante de volta no edifício como um jogador, e não apenas como um usuário passivo.
Na EPFL, Andrew Sonta, chefe do Laboratório de Engenharia Civil e Tecnologia para Sustentabilidade Orientada ao Homem, está conduzindo pesquisas importantes nesta área. “Os sensores internos não apenas coletam dados sobre as condições ambientais, mas também fornecem informações sobre como os ocupantes interagem com um edifício e como eles afetam o desempenho do edifício”, diz ele. Seu grupo de pesquisa estudou a interação homem-edifício medindo indicadores como consumo de energia e CO2 concentrações em salas diferentes. “As pessoas respiram mais oxigênio enquanto falam, o que pode levar a um aumento no CO2 concentração do ar”, diz ele. “Ao mapear esses dados, podemos ter uma ideia do uso social de um edifício pelos ocupantes.”
A tecnologia inovadora contribuirá muito para alcançar o duplo objetivo de maior conforto dos ocupantes e menor consumo de energia. Mas, como sociedade, também precisamos de adaptar as nossas expectativas. Os cientistas do projecto SWICE estão assim a experimentar novas abordagens numa série de “laboratórios vivos” – espaços de experimentação do mundo real onde trabalham directamente com os ocupantes de edifícios residenciais e de escritórios para ver como as novas abordagens se adaptam às actividades diárias dos ocupantes. “As intervenções em laboratórios vivos são co-criadas através de uma colaboração activa com os seus residentes e, portanto, futuros utilizadores, aumentando assim a consciência sobre estas intervenções”, diz Andersen. “Os seus efeitos são então testados, medidos e estudados em condições do mundo real para nos fornecer dados concretos. Isto serve como um projeto piloto para conceber intervenções futuras que seriam relevantes para contextos mais abertos e poderiam ser conduzidas em maior escala.” Quando se trata de interação homem-edifício, os engenheiros podem usar diferentes tipos de sensores para compreender melhor as necessidades dos ocupantes e melhorar a capacidade dos edifícios de atendê-las. Os sensores também podem melhorar a forma como as informações sobre um edifício são transmitidas aos seus ocupantes. “É necessária a contribuição de ambos os lados”, diz Lalanne. “As máquinas não conseguem prever tudo sozinhas e ainda é preciso trabalhar para saber como comunicar as suas condições de funcionamento aos ocupantes”.
A habitação de amanhã será colectiva e integrada no planeamento urbano
A casa clichê com uma cerca branca está em vias de extinção? De acordo com os números de 2022 do Instituto Federal de Estatística, as habitações unifamiliares representam atualmente mais de metade das residências na Suíça (embora o tamanho destas habitações tenha diminuído consideravelmente nos últimos 50 anos devido ao elevado custo dos terrenos). No entanto, tendo em conta a escassez de habitação nas grandes cidades suíças, o esforço para impedir a ocupação de terras e, especialmente, o objectivo de preservar a biodiversidade e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa do país, a tendência será provavelmente a mudança para habitações colectivas concebidas de acordo com um novo , uma forma mais ecológica de arquitetura urbana que responde aos desafios das mudanças climáticas.
“Como parte do SWICE, estamos a examinar como a noção de poupança de energia pode ser aplicada aos centros urbanos da Suíça”, afirma Andersen. “Isso envolve conciliar os fatores complexos que constituem o bem-estar de um indivíduo com o grau de mudança de comportamento que as pessoas estão dispostas a aceitar. Nossa abordagem incorpora o conceito de qualidade de vida através de projetos para espaços públicos, vegetação – incluindo a capacidade da vegetação para temperaturas urbanas mais baixas – o espaçamento dos edifícios e a dinâmica potencial do uso dos edifícios. Também estamos analisando a pegada energética dos sistemas de transporte urbano, especialmente no que diz respeito aos deslocamentos diários.