Slimme materialen en installaties in gebouwen

In het steeds evoluerende landschap van het ontwerpen en bouwen van gebouwen is er een nieuwe revolutie gaande; een revolutie die wordt aangedreven door het innovatieve potentieel van slimme materialen en slimme installaties. Deze andere manier van denken helpt ons om ons denkpatroon te transformeren: de manier waarop we gebouwen bedenken, bouwen en gebruiken. Nu we aan de vooravond van dit transformatieve tijdperk staan, is het begrijpen van de fundamentele concepten en toepassingen van slimme materialen en installaties van cruciaal belang voor zowel architecten, ingenieurs als bouwers.

De impact van slimme materialen in gebouwen kan niet genoeg worden benadrukt. Volgens marktonderzoek zal de mondiale marktomvang voor slimme materialen en installaties in gebouwen in 2027 naar verwachting 98,8 miljard dollar bedragen, wat tussen 2020 en 2027 een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 12,1% zal laten zien. Deze groei wordt gedreven door de toenemende vraag naar geavanceerde materialen en installaties die een verbeterde functionaliteit, verbeterde prestaties en duurzaamheidsvoordelen bewerkstelligen. In de kern omvat het concept een breed scala aan stoffen – van vormgeheugenlegeringen en piëzo-elektrische materialen tot zelfherstellende composieten en biologisch geïnspireerde polymeren. Deze materialen bezitten het vermogen om veranderingen in hun omgeving waar te nemen, erop te reageren en zich eraan aan te passen, waardoor ze de energie-efficiëntie kunnen optimaliseren, de structurele integriteit kunnen verbeteren en het comfort van de gebruikers in gebouwen kunnen bevorderen. Dit speelt een belangrijke rol  in de bouwtechniek, energie-efficiëntie, duurzame bouwpraktijken, gebruikerscomfort en rampenbestendigheid.

Door opkomende trends en ontwikkelingen te onderzoeken en de belangrijkste uitdagingen en overwegingen aan te pakken, worden professionals uitgerust met de kennis en inzichten die nodig zijn om de transformerende kracht van slimme materialen en installaties te benutten bij het creëren van slimmere, veerkrachtigere en duurzamere gebouwde omgevingen. Terwijl we deze reis van verkenning en innovatie nauwgezet voortzetten, belooft de integratie van slimme materialen en installaties de toekomst van het ontwerpen en bouwen van gebouwen voor de komende generaties opnieuw te definiëren.

Slimme materialen in gebouwen begrijpen

Slimme materialen en installaties in gebouwen vertegenwoordigen een paradigma verschuiving in de bouwsector en bieden innovatieve oplossingen voor eeuwenoude uitdagingen. In tegenstelling tot traditionele materialen bezitten slimme materialen dynamische eigenschappen waardoor ze kunnen reageren op externe prikkels, zich kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden en zelfs zelfherstellende vermogens kunnen vertonen. Het begrijpen van de fundamentele kenmerken en potentiële toepassingen van slimme materialen is van cruciaal belang voor architecten, ingenieurs en bouwers die hun transformerende en innovatieve kracht willen benutten bij het ontwerpen en bouwen van gebouwen.

In de kern wordt een slim materiaal gedefinieerd door zijn vermogen om veranderingen in zijn omgeving waar te nemen, erop te reageren en zich eraan aan te passen. Dit reactievermogen wordt bereikt door inherente eigenschappen of ingebedde technologieën die het materiaal in staat stellen onder verschillende omstandigheden specifiek gedrag te vertonen. Slimme materialen in gebouwen omvatten een breed scala aan stoffen, waaronder legeringen met vormgeheugen, piëzo-elektrische materialen, elektro-chrome polymeren en zelfherstellende composieten. Slimme materialen in gebouwen hebben een aantal belangrijke kenmerken die ze onderscheiden van traditionele bouwmaterialen:

Gevoeligheid: Slimme materialen kunnen veranderingen in hun omgeving detecteren, zoals temperatuur, druk of vochtniveaus, en dienovereenkomstig reageren.

Aanpassingsvermogen: Deze materialen kunnen hun eigenschappen veranderen als reactie op externe stimuli, waardoor ze hun vorm, stijfheid, geleidbaarheid of andere eigenschappen indien nodig kunnen aanpassen.

Zelfherstellend: Sommige slimme materialen hebben het vermogen om schade autonoom te herstellen, waardoor de levensduur ervan wordt verlengd en de behoefte aan onderhoud wordt verminderd.

Veelzijdigheid: Slimme materialen in gebouwen kunnen zo worden ontworpen dat ze een breed scala aan gedragingen vertonen, waardoor ze geschikt zijn voor diverse toepassingen in de bouw en infrastructuur.

Toepassingen in bouwontwerp en constructie

Slimme materialen en installaties in gebouwen vertegenwoordigen een baanbrekende grens in het ontwerp en de constructie van gebouwen en bieden architecten, ingenieurs en bouwers innovatieve oplossingen om de structurele integriteit, energie-efficiëntie en het comfort van de bewoners te verbeteren. Door slimme materialen en installaties te integreren in verschillende aspecten van het ontwerp en de constructie van gebouwen, kunnen oplossingen worden gecreëerd die niet alleen veerkrachtiger en duurzamer zijn, maar ook beter inspelen op de behoeften van de gebruiker en de omgeving.

1. Bouwtechniek

Slimme materialen in gebouwen hebben een revolutie teweeggebracht op het gebied van de bouwtechniek, waardoor de ontwikkeling van adaptieve en responsieve structurele systemen mogelijk is geworden. Vormgeheugenlegeringen kunnen bijvoorbeeld van vorm veranderen als reactie op temperatuurvariaties, waardoor zelfherstellende en zelf stabiliserende structuren kunnen worden gecreëerd. Piëzo-elektrische materialen kunnen mechanische spanning omzetten in elektrische energie en omgekeerd, wat mogelijkheden biedt voor het oogsten van energie en structurele gezondheidsmonitoring. Deze materialen kunnen worden gebruikt om slimme gebouwen te creëren die dynamische belastingen kunnen weerstaan, trillingen kunnen verzachten en zich kunnen aanpassen aan veranderende omgevingsomstandigheden.

2. Energie-efficiëntie in gebouwen

Slimme materialen in gebouwen spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de energieprestaties van gebouwen door de isolatie te verbeteren, de daglichttoetreding te optimaliseren en de zonnewinst te beheersen. Thermo-chrome en elektro-chrome coatings kunnen hun transparantie dynamisch aanpassen als reactie op temperatuur- of spanningsveranderingen, waardoor de warmteoverdracht door ramen en gevels wordt verminderd. Faseveranderingsmaterialen kunnen thermische energie absorberen en vrijgeven om de binnentemperatuur te reguleren, waardoor de behoefte aan mechanische verwarmings- en koelsystemen afneemt. Deze materialen kunnen worden verwerkt in gebouwschillen, beglazingssystemen en zonwering om het energieverbruik te minimaliseren en het comfort van de gebruikers te vergroten.

 3. Duurzaam bouwen

Slimme materialen en installaties in gebouwen dragen bij aan duurzame bouwpraktijken door de levensduur van bouw en installatie componenten te verlengen, materiaalverspilling te verminderen en de impact op het milieu te minimaliseren. Deze processen ondersteunen de circulaire economie door de hulpbronnenefficiëntie te bevorderen en de CO2-uitstoot te verminderen.

4. Gebruikerscomfort en welzijn

Slimme materialen en installaties in gebouwen verbeteren het comfort en het welzijn van de gebruikers door een gezonder, responsiever binnenklimaat te creëren. Het aanpassen van verlichtings- en ventilatiesystemen en gepersonaliseerde comfortcontrole voor de gebruikers bieden. Deze aanpak bevordert een mensgerichte benadering van het ontwerp, de constructie en alle relevante installaties van gebouwen, waarbij prioriteit wordt gegeven aan de gezondheid, tevredenheid en productiviteit van de eindgebruikers.

De toepassingen van slimme materialen en installaties bij het ontwerpen en bouwen van gebouwen zijn divers en verreikend, en omvatten bouwtechniek, elektrotechniek, werktuigbouwkunde, energie-efficiëntie, duurzaamheid en comfort voor de eindgebruiker. Door gebruik te maken van de unieke eigenschappen en mogelijkheden van slimme materialen en de juiste installaties kunnen gebouwen worden gecreëerd die niet alleen slimmer en efficiënter zijn, maar ook veerkrachtiger, duurzamer en beter inspelen op de behoeften van de samenleving en het milieu. Terwijl onderzoek en innovatie op dit gebied zich blijven ontwikkelen, biedt de integratie van slimme materialen en installaties in de gebouwde omgeving een enorm potentieel om de manier waarop we gebouwen ontwerpen, bouwen en gebruiken te transformeren.

De DIA Groep heeft als adviseur op het gebied van installatiechniek, exploitatie en brandveiligheid al vele projecten begeleid binnen alle sectoren van de vastgoedmarkt. Onafhankelijk, slim en duurzaam advies gericht op de gebouwde omgeving die toekomstbestendig is!