Technologia cyfrowa wspiera zrównoważone budownictwo

Ekspert: Ireneusz Borowski, Managing Director Poland, Dassault Systèmes

Ograniczenie wpływu budynków na środowisko w całym cyklu ich życia oznacza konieczność zastosowania nowych metod projektowania i organizacji placów budowy.

Czy kluczem do bardziej zrównoważonej przyszłości może być kultowa metalowa konstrukcja, która ma prawie 140 lat? Mowa o Wieży Eiffla – jednym z najbardziej ambitnych i kontrowersyjnych projektów inżynieryjnych XIX wieku. Budowa wieży rozpoczęła się na początku 1887 roku. Stało się to po tym, jak zespół kierowany przez Gustave’a Eiffla wygrał konkurs na zaprojektowanie centralnego elementu Wystawy Światowej w 1889 roku. Budowa, zgodnie z obietnicą Eiffla, odbywała się w rekordowym tempie i trwała dokładnie 2 lata, 2 miesiące i 5 dni. Dziś imponująca wysokość, wyjątkowy kształt i charakterystyczna architektura wieży sprawiają, że jest ona jednym z najbardziej rozpoznawalnych zabytków na świecie. Stanowi ona symbol postępu naukowego i przemysłowego tamtych czasów.

Gdyby jednak konkurs odbył się dzisiaj, można się założyć, że wieża wyglądałaby zupełnie inaczej. Czy nadal większość konstrukcji stanowiłoby żelazo? Skąd pochodziłyby materiały? Jak byłyby transportowane? Jaka byłaby wartość tego nowego budynku dla ekosystemu? Jak zostałby zbudowany i poddany recyklingowi? I co najważniejsze: jaki byłby jego wpływ na środowisko?

Dzisiejszy świat bardzo różni się od czasów, gdy Gustave Eiffel projektował swoją wieżę. W momencie projektowania i budowy Wieży Eiffla naukowcy dopiero zaczynali rozumieć, czym jest efekt cieplarniany. Uczyli się również, jaki wpływ ma działalność człowieka na ocieplenie naszej planety. Obecnie jesteśmy w pełni świadomi zagrożeń związanych ze zmianami klimatycznymi. Pracujemy nad ograniczeniem globalnego ocieplenia do 1,5°C, aby zapobiec nieodwracalnym konsekwencjom.

Wspieranie zrównoważonego budownictwa

W skali globalnej branża budowlana odpowiada obecnie za prawie 40% rocznych globalnych emisji CO₂ związanych z energią. Dlatego też niezwykle ważne jest, aby sektor zwrócił się ku nowym sposobom projektowania. Musi on a także przeprowadzał analizy cyklu życia budynków oraz wpływu logistyki, doboru materiałów i organizacji placów budowy na środowisko. Takie podejście pozwoli wywrzeć znaczący wpływ na transformację branży.

Technologie cyfrowe

Branża budowlana jako jedna z ostatnich weszła na ścieżkę cyfrowej transformacji, głównie ze względu na wyjątkowy charakter jej projektów. W przeciwieństwie do branży motoryzacyjnej i lotniczej, które opierają się na ustandaryzowanych i zautomatyzowanych procesach, projekty budowlane są często unikalne, posiadają złożone ekosystemy oraz zmienne przepływy pracy. Jednak rosnące zapotrzebowanie na infrastrukturę, niedobór wykwalifikowanych pracowników i rosnąca presja na poprawę wydajności, przejrzystość danych i integrację przyspieszają wdrażanie technologii cyfrowych. W rezultacie sektor ten odnotował w ostatnich latach gwałtowny wzrost inwestycji w technologie cyfrowe.

Cyfryzacja branży budowlanej umożliwia nowe sposoby projektowania, planowania i realizacji projektów, jednocześnie poprawiając wizualizację etapów budowy. Tworząc modele 3D, które symulują zachowanie budynku, technologie te usprawniają podejmowanie decyzji i zmniejszają potencjalne ryzyka. Wpływają także na realizację projektów i długoterminową eksploatację infrastruktury.

Narzędzia wspierające cyfrową transformację branży budowlanej obejmują technologię wirtualnych bliźniaków oraz modelowanie informacji o budynku (BIM). Wykorzystują one także IoT, duże zbiory danych i sztuczną inteligencję (AI). Technologia wirtualnych bliźniaków, dostępna na platformie 3DEXPERIENCE firmy Dassault Systèmes, pozwala deweloperom symulować etapy budowy i testować materiały. Rozwiązanie to optymalizuje wydajność przed rozpoczęciem prac, zapewniając mniejszą liczbę iteracji i większą wydajność. Tworząc cyfrową replikę budynku, deweloperzy mogą oceniać efektywność energetyczną, wydajność materiałów i strategie zmniejszania śladu węglowego w czasie rzeczywistym. Technologia ta umożliwia również podejmowanie decyzji w oparciu o dane, integrując zrównoważone materiały, odnawialne źródła energii i zasady gospodarki o obiegu zamkniętym, co zmniejsza ilość odpadów, optymalizuje wykorzystanie zasobów i zwiększa długoterminową wydajność budynku – zapewniając zgodność ze standardami budownictwa ekologicznego.

Nowe spojrzenie na Wieżę Eiffla

W 2022 roku eksperci Dassault Systèmes wykorzystali platformę 3DEXPERIENCE do zaprojektowania i zbudowania niskoemisyjnej i cyrkularnej wersji Wieży Eiffla, która mogłaby odpowiadać na główne wyzwania zrównoważonego rozwoju, związane z postępującą urbanizacją, emisją gazów cieplarnianych i zużyciem energii. Projekt ten ma pokazać nowe sposoby współpracy między przedstawicielami samorządów a inżynierami, architektami, logistykami oraz budowniczymi, uwzględniające praktyki obiegu zamkniętego w całym łańcuchu wartości. Dzięki temu – niezależnie od skali przedsięwzięcia – projekty mogą oddziaływać pozytywnie na środowisko oraz poprawiać jakość życia.

Dysponując wyjątkowym projektem architekta Nicolasa Laisné’a oraz możliwościami platformy 3DEXPERIENCE, zespół stworzył wirtualną kopię bliźniaczą wieży w postaci pionowego ogrodu obsadzonego 18 038 drzewami (co odpowiada liczbie metalowych elementów, z których zbudowana jest Wieża Eiffla) i obejmującego 5500 m² szklarni, altan oraz 200 ogrodów eksperymentalnych i współdzielonych z ponad 450 gatunkami roślin. Dzięki wykorzystaniu wirtualnej kopii bliźniaczej, zasilanej danymi dostarczanymi w czasie rzeczywistym z całego łańcucha wartości, zespół udowodnił, że także wielkoskalowe projekty infrastrukturalne mogą być realizowane w sposób bardziej zrównoważony dzięki współpracy wszystkich interesariuszy, optymalizacji operacji, zarządzaniu zasobami, niskoemisyjnej produkcji materiałów, przemyślanej logistyce i budownictwu.

Zespół projektowy przeanalizował wpływ poszczególnych scenariuszy konstrukcyjnych, takich jak wysokość nowej wieży, na okolicę pod względem zacienienia, przepływu powietrza i nagrzewania, a także stworzył modele zużycia wody na potrzeby utrzymania roślin.

Specjaliści zoptymalizowali sposób pozyskiwania, transportu i przetwarzania surowców do produkcji stali konstrukcyjnej z zachowaniem jej najwyższych parametrów. Z perspektywy zespołu projektowego rozwiązanie Life Cycle Assessment firmy Dassault Systèmes odegrało kluczową rolę w procesie podejmowania decyzji strategicznych, umożliwiając przypisanie liczbowego wskaźnika wpływu na środowisko poszczególnym etapom cyklu życia, od pozyskiwania surowców po dostawę gotowych produktów.

Plan działania na rzecz zrównoważonego rozwoju

Czy zrównoważony rozwój jest celem samym w sobie, czy raczej kwestią wytyczenia drogi do bardziej odpowiedzialnych praktyk? Z mojej perspektywy zrównoważony rozwój jest nieustanną podróżą. Nie mamy innego wyboru, jak tylko dążyć do wspólnego celu. Dlatego nawet jeśli pojęcia odpowiedzialności środowiskowej lub zrównoważonego rozwoju zmieniają się z biegiem czasu, nie powinno to powstrzymać nas przed podjęciem zobowiązania do transformacji. Warto wytyczyć sobie plan działania zawierający osiągalne cele. W ten sposób zawsze będziemy znajdować nowe sposoby pozwalające ulepszać i rozwijać metody projektowania i budowania.

Przeczytaj także: Spory o technologie w budownictwie – jak minimalizować ryzyka i „wygrywać”