As cidades ficarão significativamente mais quentes no futuro devido ao aumento global da temperatura, o que resultará na baixa qualidade do ar interior e impactos adversos na saúde humana. Além disso, os edifícios estão em risco de superaquecimento, uma vez que o design atual dos mesmos se tornará obsoleto ou extremamente ineficiente. Como consequência, o aumento das temperaturas globais levará à redefinição dos sistemas de energia a serem utilizados, uma vez que se espera uma diminuição na demanda por aquecimento e um aumento no consumo de arrefecimento. Além disso, uma vez que a demanda por arrefecimento depende de sistemas de energia baseados em eletricidade, o seu uso aumentará as emissões de gases de efeito estufa em países com uma matriz de energia baseada em combustíveis fósseis.
Considerando que a vida útil dos edifícios é longa e o facto de os novos edifícios ainda serem o principal tipo de construção em todo o mundo, é urgente (i) perceber que as diretrizes de design de edifícios atuais não são adequadas para o clima no futuro (ii) determinar as recomendações de design mais apropriadas para cada um dos cenários climáticos futuros (iii) formar profissionais de design de edifícios para enfrentar os aspetos adversos das mudanças climáticas.
O projeto CLING preencherá esta lacuna com quatro contribuições significativas. Primeiro, a equipa do projeto seleciona cenários climáticos futuros e horizontes temporais dos cenários do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Em seguida, a resolução grosseira das previsões do modelo climático é reduzida para as resoluções espaciais e temporais necessárias para simulações térmicas de edifícios. Para esse fim, uma nova técnica de ‘morphing’, a ser desenvolvida, fará a correspondência entre os dados meteorológicos passados às variáveis climáticas previstas.
A simulação dinâmica usará os dados meteorológicos ‘morphed’ para avaliar o desempenho térmico e energético dos edifícios, gerado por uma abordagem nova de design generativo baseada em desempenho. A equipa desenvolverá esta abordagem para produzir diferentes tipos de edifícios em um número estatisticamente significativo, aproveitando os avanços mais recentes neste campo. Além disso, será desenvolvido um novo método de substituição com base em um conjunto de redes neurais para acelerar a estimativa do desempenho de edifícios complexos e grandes. Os conjuntos de dados gerados são então analisados usando um modelo estatístico específico desenvolvido para quantificar as projeções climáticas e as incertezas operacionais. Por último, as inter-relações entre variáveis de geometria, construção e sistemas de energia são determinadas para cada cenário de mudança climática em diferentes regiões do mundo.
As diretrizes de design de edifícios futuros são concebidas como caminhos de design a partir dos resultados. Estes incluirão a influência de cada ação de design, estratégias de mitigação e adaptação e os papéis inter-relacionados das variáveis de decisão. A resiliência dos edifícios a condições climáticas extremas também é estudada. São identificadas tanto as ações de design mais recomendadas como as menos recomendadas. Além disso, serão organizadas iniciativas de divulgação e formação em design baseado nas mudanças climáticas para disponibilizar essas diretrizes a profissionais e estudantes.
A compreensão de como os edifícios futuros devem ser projetados tem uma importância global devido à magnitude dos problemas ambientais relacionados com as mudanças climáticas. Se bem-sucedida, investigação esta proposta tem o potencial de acelerar a implementação de políticas que evitem que o desempenho dos edifícios estagne em desempenhos subótimos e que podem comprometer a capacidade dos vários países em atingir as suas metas de emissões de carbono.
O projeto é uma parceria de co-promoção entre ADAI (líder), CMUC, CESAM e CONSTRUCT. A equipa abrange áreas críticas de conhecimento, como engenharia mecânica e ambiental (ADAI), meteorologia e climatologia (CESAM), arquitetura e engenharia civil (CONSTRUCT) e matemática (CMUC). A investigação proposta combina a experiência de diferentes investigadores para sintetizar novas diretrizes de design de edifícios em um estudo abrangente sobre o desempenho do ambiente construído, como métodos de design computacional, previsões numéricas do tempo, simulação numérica, qualidade do ar interior, eficiência energética em edifícios, design de edifícios, construção e matemática aplicada.
Os resultados da investigação apoiarão, em última análise, a formulação de políticas em nível nacional e apontarão direções para o desenvolvimento de novas ferramentas e tecnologias de construção. Por último, o projeto está alinhado com dois dos objetivos da Agenda 2030 das Nações Unidas (ODS 13 e 11).
