Questo edificio intelligente ci aiuterà a salvare il Pianeta
Una volta, le Esposizioni universali erano l’unico vero modo per esporre “gli edifici di domani”. Visitatori da tutto il mondo si riunivano in futuristici padiglioni per ammirare stupiti le promesse del futuro della costruzione.
Oggi, le preoccupazioni per l’ambiente moderano il nostro entusiasmo nel progresso. I leader dell’industria non sono più concentrati su aghi spaziali e torri di osservazione a forma di disco volante. Invece, si focalizzano sulle innovazioni che possono rendere gli edifici più green e più rispondenti ai bisogni degli occupanti. Insomma, migliorare piccoli dettagli in modo da ottenere grandi risultati.
La ricerca industriale condotta da Kingspan, un leader mondiale nel settore degli isolanti ad alte prestazioni e nei rivestimenti per edifici, conferma il bisogno di un’evoluzione del pensiero in tale direzione. Mostra che la costruzione e l’uso degli edifici incidono per il 36% sui consumi energetici globali, mentre il settore delle costruzioni incide per il 39% sulle emissioni di CO2 correlate all’energia (considerando la produzione di energia a monte) e per circa il 30% dei rifiuti inviati complessivamente in discarica.
L’ambiente in mente
Questa ricerca ha plasmato il modo di progettare e costruire IKON, il centro per l’innovazione globale di Kingspan. Inaugurato nel 2019 tra i laghi e i fiumi della contea di Cavan, a Nord di Dublino, IKON rappresenta un investimento di 10 milioni di euro, a dimostrazione dell’impegno di Kingspan per un futuro più green. Funziona come un “esperimento vivente”, che fornisce agli ingegneri dell’azienda un perfetto ambiente reale per misurare le proprietà di risparmio energetico dei nuovi materiali.
“L’idea originale di IKON è stata quella di unire la ricerca sui materiali avanzati con la tecnologia digitale”, dice Mike Stenson, responsabile per l’innovazione di Kingspan. “Facendo ciò, abbiamo capito che avremmo potuto creare un edificio intelligente che fosse sia digitale che sostenibile fin dalle fondamenta”.
“All’interno di IKON ci siamo dotati di numerosi sensori che ci permettono di misurare i consumi di energia”, prosegue. “Utilizziamo l’illuminazione naturale, l’acqua piovana, i pannelli solari e altri elementi per creare un ambiente di lavoro costruito su pratiche sostenibili”.
Ambizioni di sostenibilità
Questa attenzione alla sostenibilità alimenta da dieci anni la mission di Kingspan per aumentare l’uso diretto di energie rinnovabili fino al 60%. L’azienda mira infatti a raggiungere l’obiettivo zero CO2 nella produzione entro il 2030.
“L’industria delle costruzioni produce molta anidride carbonica”, aggiunge Bianca Wong, responsabile della sostenibilità globale di Kingspan. “Come produttori, abbiamo la responsabilità di affrontare il problema. Quello che impariamo da IKON ci aiuterà a raggiungere e mantenere l’obiettivo prefissato di zero emissioni. Inoltre, aiuterà anche i nostri clienti a ottenere zero emissioni nelle loro costruzioni”.
Lo stesso edificio di IKON è stato costruito utilizzando materiali riciclati (e riciclabili). Inoltre, è stato fatto molto lavoro sulla modellizzazione energetica del fabbricato in fase progettuale. “Ad esempio, i pannelli solari sulla copertura generano energia sufficiente per soddisfare il 35% del fabbisogno elettrico dell’edificio”, spiega Stenson. “Il parcheggio contiene colonnine di ricarica per veicoli elettrici e abbiamo anche un punto di raccolta dell’acqua piovana per il riutilizzo nei servizi igienici”.
E non è tutto: l’isolamento dell’edificio è stato realizzato partendo da bottiglie di plastica riciclate e l’azienda ha ora in programma di riciclarne tra 300 e 400 milioni ogni anno.
Ispirazione digitale
Il centro è anche la sede del Digital Team di Kingspan. Questo gruppo di lavoro si occupa della ricerca sui modi in cui l’azienda può realizzare prodotti più intelligenti, prepararsi per l’industria 4.0 e allinearsi con l’approccio “model first” per la creazione di nuovi edifici.
Per questi ricercatori, IKON è l’ambiente ideale per porsi alcune delle grandi domande del mondo delle costruzioni: che ruolo avranno la realtà aumentata, la realtà virtuale e l’internet delle cose (IoT) nella gestione degli edifici? In che modo l’intelligenza artificiale e i megadati trasformeranno la progettazione architettonica?
Grazie alla collaborazione tecnologica e alle sue scoperte, Kingspan vuole rendere IKON il primo gemello digitale di livello 5 di maturità al mondo. Sfruttando abilmente tecnologie come Autodesk Forge, Kingspan usa i dispositivi IoT e le videocamere per visualizzare le prestazioni degli edifici nel ricco contesto di dati BIM (Building Information Modeling) 3D predisposto da IKON. In questo modo, Kingspan sta cercando di creare un edificio intelligente “informato sugli occupanti”.
Costruzioni guidate dai dati
“Per esempio, possiamo raccogliere in forma anonima i dati relativi alle persone e ai loro comportamenti nei vari orari”, dice Brian Glancy, responsabile della strategia BIM di Kingspan. “Grazie a queste informazioni, siamo in grado di fornire prodotti prestazionali per ambienti prestazionali. Migliorare un aspetto come la prestazione dell’isolamento, in modo che questo occupi meno spazio, è già un primo passo per fare in modo che i nostri edifici siano in grado di soddisfare il comportamento dei loro occupanti”.
Glancy spiega che una migliore padronanza dei dati dell’edificio intelligente può anche risultare in una maggiore rispondenza all’attività umana dei sistemi di riscaldamento, ventilazione, condizionamento dell’aria e igienico-sanitari. Per ottenere questa rispondenza, IKON impiega un sistema di visione artificiale sviluppato da Autodesk.
Progettato da zero tenendo sempre presente l’anonimato, il sistema affronta direttamente i problemi legati alla gestione e all’uso dei dati in situazioni simili. Benché sia ancora in fase di ricerca e sviluppo, il gruppo di lavoro di Kingspan lo ha usato per rilevare in modo accurato, ma rigorosamente anonimo, i movimenti degli occupanti, rappresentati come scheletri, ai fini dell’analisi comportamentale.
Trasformando l’attività umana in dati, poi analizzati grazie a parametri come il consumo di energia suddiviso per piano, o come le modalità di occupazione sociale di uno spazio, Kingspan spera di aiutare il mondo delle costruzioni a creare migliori modelli di simulazione degli occupanti, in modo da ottenere edifici energeticamente più efficienti: ottimizzati dal punto di vista del comfort, del benessere e della produttività.
Edifici in grado di insegnare
Stenson di Kingspan è convinto che l’uso innovativo che IKON fa dei dati, il suo affidarsi a materiali green e la sua struttura di laboratorio vivente continueranno a guidare le innovazioni dell’azienda e delle altre industrie negli anni a venire.
La ricerca condotta mostra che, un giorno, gli edifici potranno trarre vantaggio dagli algoritmi di apprendimento automatico per rispondere in modo proattivo ai dati comportamentali e ambientali. I sottosistemi degli edifici moderni e interconnessi permetteranno agli occupanti di mantenere gli attuali standard di comfort e produttività, riducendo però al minimo l’uso di energia.
L’uso dei dati da parte di IKON può anche anticipare il contributo del settore delle costruzioni all’economia circolare. Con l’accesso a dati costruttivi iper-dettagliati, le aziende che smantellano o ristrutturano gli immobili sapranno esattamente quali materiali e componenti sono stati usati e dove sono stati installati. Questa informazione renderà il recupero più facile, trasformando i siti delle demolizioni in risorse piuttosto che in fonti di rifiuti.
“IKON ci permette di provare l’edificio intelligente con il software di progettazione “dal vero”, di esplorare nuove strade in settori come quello dell’energia solare e di migliorare il controllo degli accessi, il tutto grazie ai dati”, conclude Stenson. “Credo che abbiamo appena sfiorato il problema”.