Aplicação de inteligência artificial no conceito de edifício verde para auditoria energética usando tecnologia drone sob diferentes condições ambientais

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8200 (2023) Citar este artigo

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As perdas térmicas devido ao envoltório fraco do edifício são responsáveis ​​pelas atuais crises energéticas globais. A aplicação de inteligência artificial e configurações de drones em edifícios verdes podem ajudar a fornecer a solução sustentável que o mundo está buscando há anos. A pesquisa contemporânea incorpora um novo conceito de medição das resistências térmicas de desgaste no envelope do edifício com o auxílio de um sistema de drones. O procedimento acima conduz uma análise de todo o edifício considerando três parâmetros ambientais principais, como velocidade do vento (WS), umidade relativa (RH) e temperatura de bulbo seco (DBT) com o auxílio do procedimento de mapeamento de calor do drone. A novidade do estudo pode ser interpretada pelo fato de que pesquisas anteriores nunca exploraram o envelope do edifício através de uma combinação de drone e condições climáticas como variáveis ​​em áreas de construção de difícil acesso, proporcionando assim uma leitura mais fácil, sem riscos, econômica e eficiente . A validação da fórmula é autenticada pelo emprego de softwares baseados em inteligência artificial que são aplicados para previsão e otimização de dados. Modelos artificiais são estabelecidos para validar as variáveis ​​para cada saída do número especificado de entradas climáticas. As condições pareto-ótimas obtidas após a análise são 44,90% UR, 12,61 °C DBT e 5,20 km/h WS. As variáveis ​​e a resistência térmica foram validadas com o método da metodologia de superfície de resposta, apresentando assim a menor taxa de erro e valor de R2 abrangente, que são 0,547 e 0,97, respectivamente. A partir de agora, empregar tecnologia baseada em drones para estimar as discrepâncias do envelope de construção com a nova fórmula, produz uma avaliação consistente e eficaz para o desenvolvimento de edifícios verdes, reduzindo simultaneamente o tempo e o custo da experimentação.

Nos últimos tempos, os requisitos de energia aumentaram consideravelmente, enquanto os recursos de produção de energia se degradaram significativamente. Isso levou os pesquisadores a encontrar métodos alternativos de preservação de energia para atender às futuras demandas potenciais. Na Índia, as perdas globais devido às variações de temperatura na envolvente do edifício são calculadas em cerca de 41% dos requisitos originais de energia dos edifícios (MOE). Os edifícios atuais em todo o mundo estão sujeitos a grandes perdas de energia que podem ser devidas principalmente a circunstâncias inamovíveis1,2. Esses edifícios são conhecidos por terem baixo desempenho em termos de eficiência, principalmente em países subdesenvolvidos e em desenvolvimento, diferindo assim do projeto original de edifícios verdes. De acordo com um estudo recente3, aproximadamente 63% da energia produzida é obtida por edifícios residenciais ou industriais. Uma pesquisa de dados mais ampla em toda a Índia para o ano financeiro de 2018–2019 estimou que a energia total produzida pelas concessionárias é de aproximadamente 1372 (Tera Watt-h)4. Esses utilitários compreendem principalmente atividades internas, como máquinas de café, micro-ondas, aquecedor etc.5,6. Nos países em desenvolvimento, o governo tem tomado medidas para reduzir essas perdas de exergia, incorporando sistemas inteligentes nos edifícios7. Essa energia, se não utilizada adequadamente, resulta em perdas substanciais para a economia de um país e para o meio ambiente8.

A necessidade atual é encontrar formas eficazes de conter essas perdas e economizar recursos para um futuro frutífero. Uma forma eficaz de verificar e monitorar essas perdas é a avaliação das perdas de calor através da envolvente do edifício9,10. O envelope do edifício compreende principalmente todas as configurações do edifício, como paredes, teto, janelas, divisórias e portas. Essas luminárias são elementos primordiais das perdas de calor em uma edificação, uma vez que a transfusão de energia térmica ocorre ao longo do dia, pois as condições climáticas variam por 24 horas11,12. Estas diferenças podem ser pensadas como as principais razões das perdas de energia, diminuindo assim a eficiência global do edifício13. Em alguns estudos, essas perdas estão diretamente relacionadas a estruturas de edifícios com revestimento externo geral fraco14. Essas perdas são um amálgama de vários acessórios de construção que podem ter qualidade inferior de isolamento aplicado no exterior desses acessórios. Além disso, a estrutura antiga tende a enfraquecer com o passar dos anos, resultando em perdas substanciais de energia15. Além disso, a infiltração constante de ar externo através de várias frestas e aberturas também pode aumentar a demanda de energia16. As discrepâncias especificadas acima podem ser resolvidas aplicando materiais de melhor qualidade no início do edifício, reparando projetos existentes, vedando espaços de ar e rachaduras17. Estudos anteriores usaram o isolamento para reduzir as perdas de energia do edifício18, levando a uma melhor eficiência energética e retendo o ar mais frio no verão e o ar mais quente no inverno. A redução simultânea do calor térmico e do teor de umidade dentro das salas pode diminuir os requisitos de energia19. Nas literaturas anteriores, é necessário avaliar o circuito de transferência de calor especificado para contemplar a carga do edifício e as perdas de energia dentro da estrutura do edifício20,21. Muitas vezes a envolvente do edifício é controlada por um único fator conhecido como valor R, também estipulado como resistência térmica22.