Sustenabilitatea în dezvoltarea urbană devine o preocupare majoră la nivel global, pe măsură ce cerințele de energie cresc odată cu expansiunea orașelor. În această cursă pentru soluții mai ecologice, oamenii de știință caută metode inovatoare de a reduce consumul de energie al clădirilor, în special în mediile urbane, unde cererea este imensă. Astfel de inițiative nu doar că ajută la reducerea amprentei de carbon, dar contribuie și la îmbunătățirea calității vieții în orașe, aducând beneficii directe locuitorilor și mediului înconjurător.

În acest articol, ne vom referi la studiul „Fuzzy logic-supported building design for low-energy consumption in urban environments”, care explorează o metodă absolut revoluționară de reducere a consumului de energie în mediile urbane. Realizat de o echipă internațională de cercetători, printre care se numără și doamna Cristina Efremov, doctor inginer, lector universitar și prodecan la Facultatea de Design a Universității Tehnice a Moldovei și lector la Universitatea de Tehnologie Dong Nai din Vietnam, studiul propune o soluție bazată pe logica fuzzy, capabilă să gestioneze variabilitatea specifică a proiectării clădirilor eficiente energetic.

Doamna Efremov a avut o contribuție destul de importantă bazată pe logica fuzzy – o abordare care reușește să gestioneze incertitudinile și variațiile specifice proiectării clădirilor. Practic, în loc să se bazeze pe calcule stricte și valori fixe, logica fuzzy permite simularea unor scenarii mult mai flexibile și realiste, luând în calcul factori precum clima, materialele de construcție și obiceiurile de utilizare a spațiilor. Studiul propune un model de control avansat, gândit să optimizeze consumul de energie al clădirilor și să sporească eficiența sistemelor de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC).

Logica fuzzy în proiectarea clădirilor

Complexitatea proiectării clădirilor eficiente din punct de vedere energetic derivă din numeroasele variabile ce influențează consumul de energie, inclusiv clima, materialele de construcție, modelele de ocupare și sistemele de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC). Metodele tradiționale se confruntă adesea cu dificultăți în gestionarea incertitudinilor inerente acestor factori, iar aici intervine logica fuzzy.

Logica fuzzy introduce o abordare bazată pe reguli, care imită raționamentul uman și permite interpretarea datelor neclare cu precizie. În contextul proiectării clădirilor, aceasta îmbunătățește simulările computaționale, permițând arhitecților și inginerilor să ia în calcul incertitudinile din lumea reală și să îmbunătățească fiabilitatea previziunilor privind eficiența energetică. Efremov și colegii săi au integrat logica fuzzy în Sistemele de Control pe Bază de Reguli pentru Clustere Fuzzy (FCR-BCS), obținând îmbunătățiri semnificative în analiza energetică, cu o acuratețe de până la 99,6% în comparație cu modelele existente.

Echipa de cercetare s-a concentrat pe mai multe teme:

Optimizarea eficienței energetice: Prin utilizarea FCR-BCS, studiul a demonstrat creșteri remarcabile ale eficienței energetice. Logica fuzzy permite o abordare nuanțată a gestionării variabilelor, ajustând operațiunile clădirii, cum ar fi setările HVAC, în timp real, în funcție de factori precum ocuparea și profilurile de temperatură. Această abordare sprijină dezvoltarea clădirilor „inteligente” capabile să se adapteze la schimbările din mediul lor.

Analiza modelelor de ocupare: Înțelegerea modelelor de ocupare este esențială pentru optimizarea utilizării energiei. Modelul studiului monitorizează aceste modele și ajustează automat iluminatul, încălzirea și răcirea, contribuind astfel nu doar la reducerea consumului de energie, ci și la creșterea confortului ocupanților.

Analiza de sensibilitate și profilul de temperatură: Analiza profilului de temperatură realizată de modelul FCR-BCS ia în considerare fluctuațiile temperaturilor interioare și exterioare, optimizând astfel funcționarea sistemelor HVAC. Analiza de sensibilitate ajută la identificarea factorilor care influențează cel mai mult consumul de energie, orientând alegerile de design către performanțe superioare.

Autorii acestui studiu au ajuns la concluzia că integrarea logicii fuzzy în proiectarea clădirilor poate aduce îmbunătățiri semnificative în reducerea consumului de energie și în promovarea sustenabilității mediului urban.

FECS (Fuzzy Expert Control System/Sistem Expert de Control Fuzzy), prin accentul pus pe modelul FCR-BCS (Fuzzy Clustering Rule-Based Control System/ Sistem de Control bazat pe Reguli de Grupare Fuzzy), oferă o abordare inovatoare pentru a aborda problema globală a reducerii consumului de energie în clădiri. Această metodă recunoaște complexitatea interacțiunilor dintre factori precum condițiile meteorologice, materialele de construcție, tiparele de ocupare și sistemele HVAC, folosind logica fuzzy pentru a gestiona incertitudinile din aceste relații. Astfel, se deschide o cale promițătoare pentru reducerea consumului de energie, creșterea sustenabilității și îmbunătățirea calității vieții locuitorilor urbani. Domenii precum managementul construcțiilor, planificarea urbană, construcția clădirilor și managementul facilităților ar putea beneficia de implementarea modelului FCR-BCS.

Rezultatele experimentale evidențiază performanțe îmbunătățite: sensibilitate crescută cu 99,4%, eficiență energetică sporită cu 99,8%, acuratețea tiparelor de ocupare cu 97,5%, precizia temperaturii cu 98,8%, și consumul de energie redus cu 99,6% față de modelele existente. Prin adoptarea acestei tehnologii, arhitecții și inginerii pot îmbunătăți eficiența sistemelor de încălzire, HVAC și izolație ale unei clădiri. De asemenea, FECS permite managerilor de facilități să optimizeze sistemele de gestionare a energiei în clădirile deja construite, reducând costurile operaționale și impactul asupra mediului.

Aceste resurse avansate pot fi utilizate și de planificatorii urbani pentru a proiecta străzi mai verzi și a construi zone metropolitane mai “locuibile”. Studiile de simulare ale modelului FCR-BCS oferă dovezi empirice privind eficiența sistemului în îmbunătățirea performanței energetice a clădirilor. Pe măsură ce devine tot mai urgentă nevoia de soluții sustenabile și conștiente de consumul de energie, această metodă aduce speranță pentru sectoarele construcțiilor și planificării urbane, arătând că orașele noastre pot fi revitalizate, clădire cu clădire, prin structuri eficiente energetic.