Slimme materialen in gebouwen

Slimme materialen in gebouwen veroorzaken een revolutionaire verandering in de zich snel ontwikkelende sector van het ontwerpen en bouwen van gebouwen. Deze nieuwe materialen staan ​​klaar om de manier waarop we onze omgeving creëren, gebruiken en ermee omgaan volledig te transformeren dankzij hun uitzonderlijke dynamische eigenschappen en aanpasbare kwaliteiten. Architecten, ingenieurs en bouwexperts moeten slimme materialen in gebouwen begrijpen nu we dit nieuwe tijdperk zijn ingegaan. Slimme materialen hebben een grote invloed. Volgens marktonderzoek zal de wereldmarkt voor slimme materialen in gebouwen zich tussen 2020 en 2027 naar verwachting ontwikkelen met een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR) van 12,1%, en een waarde van 98,8 miljard dollar bereiken. De stijgende vraag naar geavanceerde slimme materialen in de bouw die betere prestaties, verhoogde functionaliteit en duurzaamheid bieden, is de oorzaak van deze hausse.

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.

Zelf herstellend: Sommige slimme materialen hebben het vermogen om schade autonoom te herstellen, waardoor hun levensduur 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 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 gebruiker te verbeteren. Door slimme materialen te integreren in verschillende aspecten van het ontwerp en de constructie van gebouwen, kunnen experts structuren creëren 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 teweeg gebracht op het gebied van bouwtechniek, waardoor de ontwikkeling van adaptieve en responsieve structurele systemen mogelijk is geworden. Vormgeheugenlegeringen (SMA's) 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 (PCM's) 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 in gebouwen dragen bij aan duurzame bouwpraktijken door de levensduur van bouwcomponenten te verlengen, materiaalverspilling te verminderen en de impact op het milieu te minimaliseren. Deze materialen ondersteunen de circulaire economie door de hulpbronnenefficiëntie te bevorderen en de CO2-uitstoot te verminderen die gepaard gaat met traditionele bouwmaterialen.

4. Gebruikerscomfort en welzijn

Slimme materialen in gebouwen verhogen het comfort en het welzijn van de gebruiker door een gezonder, responsiever binnenklimaat te creëren. Deze materialen bevorderen een mensgerichte benadering van het ontwerp en de constructie van gebouwen, waarbij prioriteit wordt gegeven aan de gezondheid, tevredenheid en productiviteit van de gebruiker.

Toekomstige trends en ontwikkelingen

Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen en het onderzoek in de materiaalkunde zich uitbreidt, biedt de toekomst van slimme materialen bij het ontwerpen en bouwen van gebouwen een enorm potentieel voor innovatie en transformatieve verandering. Verschillende opkomende trends en ontwikkelingen geven vorm aan de evolutie van slimme materialen en maken de weg vrij voor duurzamere, veerkrachtiger en intelligentere gebouwen.

1. Geavanceerde functionaliteiten

Multifunctionele materialen: Van toekomstige slimme materialen in gebouwen wordt verwacht dat ze meerdere functionaliteiten bezitten, zoals zelfherstel, zelfreiniging, energieoogst en detectiemogelijkheden, geïntegreerd in één enkel materiaalsysteem.

Responsieve architecturen: Materialen met adaptieve eigenschappen, zoals vorm veranderende capaciteiten, die reageren op omgevingsstimuli, zullen de ontwikkeling mogelijk maken van dynamische bouwcomponenten en -systemen die zich in realtime aanpassen aan veranderende omstandigheden.

 2. Nanotechnologie en Nano materialen

Nano-gebaseerde materialen: Nanotechnologie in de bouw is veelbelovend voor het verbeteren van de prestaties en functionaliteit van slimme materialen in gebouwen door materialen op nanoschaal te manipuleren. Nano-coatings, composieten en sensoren bieden verbeterde sterkte, duurzaamheid en reactievermogen.

Zelf assemblerende materialen: zelf assemblerende nanomaterialen hebben het potentieel om zichzelf autonoom te organiseren en te repareren op moleculair niveau, wat leidt tot zelfherstellende materialen met ongekende mogelijkheden.

3. Biologisch geïnspireerde materialen

Bio-mimetisch ontwerp: geïnspireerd door de natuur, bootsen bio-mimetische materialen biologische structuren en processen na om verbeterde functionaliteit en prestaties te bereiken. Voorbeelden hiervan zijn materialen geïnspireerd op spinnenzijde voor zeer sterke vezels en lotusbladeren voor zelfreinigende oppervlakken.

Levende materialen: Het opnemen van levende organismen, zoals bacteriën of schimmels, in bouwmaterialen voor zelfherstel en bio gemedieerde processen, biedt nieuwe kansen voor duurzame bouwpraktijken.

4. Slim textiel en wearables

Interactieve stoffen: Slim textiel ingebed met sensoren, actuatoren en elektronische componenten maakt de ontwikkeling mogelijk van draagbare technologieën en responsieve gebouwschillen die zich aanpassen aan de voorkeuren van de gebruiker en de omgevingsomstandigheden.

Energieoogststoffen: Textiel dat energie kan oogsten uit omgevingsbronnen, zoals zonnestraling, beweging of temperatuurverschillen, biedt duurzame energieoplossingen voor het voeden van bouwsystemen en apparaten.

 5. Datagestuurd materiaalontwerp

Computationele modellering: vooruitgang in computationele modellering en simulatietechnieken maakt voorspellend ontwerp en optimalisatie van slimme materialen in gebouwen met op maat gemaakte eigenschappen en prestatiekenmerken mogelijk.

Machine Learning en AI: machine learning-algoritmen analyseren enorme datasets om patronen te identificeren en materiaalformuleringen te optimaliseren, waardoor de ontdekking en ontwikkeling van nieuwe slimme materialen wordt versneld.

6. Circulaire economie in de bouw en duurzaamheid

Recyclebare en biologisch afbreekbare materialen: slimme materialen in gebouwen die zijn ontworpen met het oog op recycleerbaarheid en biologische afbreekbaarheid ondersteunen de principes van de circulaire economie, waardoor afval en de impact op het milieu worden verminderd.

Koolstof neutrale materialen: het ontwikkelen van koolstof neutrale of koolstof negatieve materialen met behulp van hernieuwbare hulpbronnen en koolstofarme productieprocessen draagt ​​bij aan het verzachten van de klimaatverandering en het bevorderen van duurzame ontwikkeling.

7. Internet of Things (IoT)-integratie

Sensorintegratie: slimme materialen in gebouwen ingebed met sensoren en actuatoren kunnen naadloos worden geïntegreerd met IoT-platforms, waardoor realtime monitoring, controle en optimalisatie van de gebouwprestaties mogelijk wordt.

Data gestuurde besluitvorming: gegevens verzameld uit slimme materialen en bouwsystemen vormen de basis voor data gestuurde besluitvormingsprocessen, waardoor de operationele efficiëntie, het comfort van de gebruiker en de duurzaamheid worden verbeterd.

De toekomst van slimme materialen bij het ontwerpen en bouwen van gebouwen wordt gekenmerkt door voortdurende innovatie, integratie van geavanceerde functionaliteiten en een focus op duurzaamheid en veerkracht. Door opkomende trends en ontwikkelingen te omarmen, kunnen nieuwe kansen worden ontsloten voor het creëren van intelligente, adaptieve en milieuverantwoorde gebouwen die voldoen aan de veranderende behoeften van de samenleving en de gebouwde omgeving.

De DIA Groep heeft bij elk project één ding duidelik voor ogen: in één keer goed, dat is duurzaam! Het team van ingenieurs is gedreven het maximale te bereiken in technische installaties. Onafhankelijk, integraal, duurzaam advies op het gebied van installatietechniek, exploitatietechniek en brandveiligheid.