Phát triển xây dựng bền vững nhờ ứng dụng AI

Ngành xây dựng và những thách thức về môi trường

Những số liệu thống kê cho thấy có hơn 11.000 công trình xây dựng mới được hoàn thành mỗi ngày trên khắp thế giới. Sự phát triển chóng mặt như vậy đi kèm với một nhu cầu khổng lồ về nguyên liệu thô - chính nhu cầu đó đang hủy hoại môi trường sống cũng như tàn phá cuộc sống của chúng ta.

Ngành xây dựng thế giới đang sử dụng khoảng 3 tỷ tấn nguyên liệu thô mỗi năm, trong đó có cả cát, gỗ và quặng sắt, con số này chiếm tới 40% tổng nguyên liệu sử dụng toàn cầu. Tại các địa điểm xây dựng và phá dỡ tạo ra hàng núi phế thải, bao gồm cả các vật liệu thừa thãi, lãng phí... Bỉ là một ví dụ, riêng hoạt động xây dựng ở thủ đô Brussels chiếm khoảng 30% tổng số rác của thành phố mỗi năm. Đó là chưa kể khí thải carbon...

Nếu quan sát ở bên trong, cửa sổ và tường nhà, nơi chúng ta sống không thể thoát ra khói bụi. Nhưng trên thực tế, việc xây dựng được một tòa nhà mới bắt buộc phải cần đến một lượng lớn năng lượng, đồng thời thải ra hàng tấn khí thải carbon. Chỉ riêng ngành xây dựng đã chiếm khoảng 10 - 15% tổng lượng khí thải CO₂ của toàn cầu - tùy theo cách tính phí môi trường. Hầu hết lượng khí thải này đều sản sinh từ các hoạt động sản xuất sắt, thép và xi măng.

Các thành phố trên thế giới đang không ngừng phát triển và hàng tỷ người ở đó cần nơi để sống và làm việc. Vì thế, hoạt động xây dựng cũng đang gia tăng chóng mặt. Mặc dù đại dịch COVID-19 buộc phải giảm tốc, nhưng mọi thứ dường như đang bắt đầu khởi sắc trở lại, với việc các chính phủ đều muốn thúc đẩy ngành công nghiệp xây dựng và chắc chắn sự phục hồi sẽ không còn xa.

Hướng tới xây dựng bền vững trong tương lai

Xây dựng là một trong những ngành tiêu thụ nhiều tài nguyên nhất toàn cầu. Do đó, nó có tác động lớn đến môi trường và thậm chí còn nhiều hơn so với các ngành khác như sản xuất, vận tải và nông nghiệp.

Theo Diễn đàn Kinh tế thế giới (WEF), 38% lượng khí thải toàn cầu là từ xây dựng, vận hành các tòa nhà, do đó, cần có các giải pháp cấp bách nhằm đẩy nhanh quá trình khử carbon trong môi trường xây dựng đô thị, hạn chế mức tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu xuống dưới 1,5^o C. Vì vậy, hướng đến xây dựng bền vững là xu hướng tất yếu trong tương lai.

Mục tiêu của một dự án xây dựng bền vững là sử dụng hiệu quả năng lượng, nước và các vật liệu xây dựng nhằm mang lại ít tác động nhất đến hoạt động liên tục của môi trường.

Tính bền vững trong xây dựng cũng liên quan đến việc cải thiện các kết quả xã hội. Đặc biệt, nó giúp mọi người có cuộc sống lành mạnh, hiệu quả hơn.

Sử dụng vật liệu hiệu quả hơn với AI

Nhắc đến những công trình có quy mô lớn, bền vững với thời gian cũng như khả năng chống chịu tốt người ta sẽ nhắc đến vật liệu xây dựng, bởi đây chính là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của công trình đó.

Có một thực tế rằng, nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong đó các nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên đang dần cạn kiệt do việc khai thác quá mức cộng với nhu cầu của con người ngày càng tăng cao. Hơn thế nữa, một số vật liệu xây dựng không chỉ có tác động tiêu cực đến sức khỏe của con người mà còn là một mối nguy hại với môi trường.

Tuy nhiên, với AI, các nhà quản lý xây dựng có thể tối ưu hóa tốt hơn việc sử dụng vật liệu tại chỗ. AI có thể theo dõi chính xác mức sử dụng vật liệu để hạn chế lãng phí. Nó cũng có thể dự đoán khối lượng vật liệu cần thiết và thời điểm đối với các dự án, vì vậy, giúp các nhà quản lý xây dựng sử dụng vật liệu hiệu quả hơn.

AI cũng có thể ước tính chi phí vật liệu, từ đó ước tính chính xác hơn chi phí của các dự án xây dựng trong tương lai. Ngoài ra, công nghệ này còn hỗ trợ các nhà quản lý xây dựng trong việc mua sắm vật liệu, biết được vật liệu nào có sẵn, vật liệu nào được sử dụng nhiều cũng như mức giá nào. Điều này cho phép sử dụng hiệu quả hơn và giảm các nguyên liệu thô không cần thiết.

Sử dụng năng lượng hiệu quả hơn

Tính bền vững trong xây dựng còn là nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Các tòa nhà là một số trong những nơi tiêu thụ năng lượng lớn nhất trên thế giới. Trên toàn cầu, chúng sử dụng hơn một 1/3 năng lượng và chiếm 40% lượng khí thải carbon, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế. 

Với khí hậu ấm lên, điều hòa không khí có thể sẽ làm tăng lượng khí thải carbon của các tòa nhà. Điều này cho thấy hoạt động xây dựng cực kỳ "ngốn" năng lượng và với tốc độ đô thị hóa hiện nay, nhu cầu về không gian đô thị ngày càng tăng thì hoạt động xây dựng sẽ không thể dừng lại.

Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà có thể được tiết kiệm từ 25 - 67%, điều này sẽ giúp giảm chi phí vận hành tòa nhà và lượng khí thải CO₂, mang lại lợi ích về môi trường và cải thiện chất lượng cuộc sống. Việc ứng dụng AI có thể giúp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trong các tòa nhà. Ví dụ, AI có thể giúp đánh giá các điều kiện trong giai đoạn lập kế hoạch để tối đa hóa mức tiết kiệm năng lượng cuối cùng cho dự án. Nó cũng giúp cải thiện ánh sáng trong các tòa nhà, dự đoán các kiểu ánh sáng và tối ưu hóa việc sử dụng.

Ngoài ra, AI còn có thể cải thiện mức tiêu thụ năng lượng trong hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC). Các hệ thống HVAC hiện chiếm tới 40% tổng mức sử dụng năng lượng trong các tòa nhà.Đó là lý do tại sao việc tối ưu hóa hệ thống HVAC là yếu tố quan trọng trong nỗ lực chống lại biến đổi khí hậu toàn cầu và đảm bảo các tòa nhà hoạt động tốt hơn. AI có thể cung cấp thông tin chính xác hơn về cách tốt nhất để triển khai các hệ thống HVAC một cách tối ưu trong dự án

Ứng dụng AI trong in 3D trong xây dựng

In 3D xây dựng (C3DP) đề cập đến các công nghệ khác nhau sử dụng in 3D làm phương pháp cốt lõi để chế tạo các tòa nhà hoặc các cấu kiện xây dựng. Đây là một quy trình bền vững hiện đang được coi là tiên tiến nhất của xây dựng bền vững.

C3DP là sự sáng tạo lớn về các vật liệu xây dựng để sản xuất các vật liệu thay thế theo một phương pháp mới khác với phương pháp truyền thống, bao gồm bê tông và thép. Làm như vậy, bạn đã cắt giảm được các nguyên vật liệu tốn kém vừa có hại đối với môi trường.

C3DP tạo điều kiện cho các giải pháp xây dựng thông minh hơn, với lượng khí thải thấp hơn, đồng thời tạo ra các tòa nhà nhẹ, ổn định về kích thước và có chi phí bảo trì thấp. Nó cũng làm giảm lãng phí vật liệu, từ đó giúp các công ty xây dựng tiết kiệm chi phí.

Với AI, C3DP có thể trở nên bền vững hơn thông qua việc thiết kế, lập kế hoạch và thực thi được tối ưu hóa.

AI trong tái chế xây dựng

Tái chế là một khâu thiết yếu của bất kỳ quá trình xây dựng bền vững nào. Chất thải xây dựng chiếm một tỷ lệ đáng kể trong tổng lượng chất thải rắn toàn cầu. Hơn nữa, chất thải xây dựng rất nguy hiểm vì nó có thể chứa bụi vô cơ (silica, amiăng), chì và hóa chất.

AI có thể giúp tái chế vật liệu xây dựng theo một số cách sáng tạo. Đầu tiên, nó có thể hợp lý hóa việc phân loại và tách rác thải tái chế. Việc này được thực hiện hoàn toàn tự, giúp cải thiện hiệu quả việc tái chế xây dựng. AI cũng có thể dự đoán vật liệu nào sẽ được tái chế nhiều nhất, đồng thời giám sát chất thải xây dựng.

Các nỗ lực tái chế là cần thiết trong các công trình xây dựng bền vững và hầu hết các công trường xây dựng có xu hướng lãng phí nhiều nguyên liệu thô. Hợp lý hóa các nhiệm vụ với AI có thể giúp ích cho quá trình xây dựng tổng thể an toàn và hiệu quả hơn.

Kiểm soát việc sản xuất năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo là một phần quan trọng khác của xây dựng bền vững. Nhiều công ty xây dựng đã bắt đầu đầu tư vào năng lượng tái tạo, chẳng hạn như công ty bất động sản Extensa của Bỉ, công ty này đã sử dụng công nghệ địa nhiệt và năng lượng mặt trời để cải tạo và tân trang lại một nhà ga cũ ở Brussels. 

Trong khi đó, tại Turin (Italy), thành phố này đã phối hợp với nhà cung cấp dịch vụ năng lượng thông minh hàng đầu Enel X để trang bị thêm nhiều thiết bị, bộ phận mới cho các tòa nhà nhằm sử dụng năng lượng hiệu quả và tái tạo năng lượng tại chỗ.

Tuy nhiên, sản xuất năng lượng tái tạo đi kèm với những thách thức riêng. Ví dụ, trong các điều kiện thời tiết nhất định, các tấm pin mặt trời có thể không cung cấp đủ năng lượng để đáp ứng được công suất tối đa của hệ thống. Thậm chí, dự án có thể không chạy hiệu quả như mong đợi.

AI có thể giúp kiểm soát việc tạo ra năng lượng tái tạo, cải thiện hiệu suất của nó. AI có thể tự động hóa việc giám sát quá trình tạo năng lượng tái tạo, bao gồm cả việc lưu trữ pin. Nó cũng có thể dự đoán khi nào pin sẽ hết năng lượng cũng như sản lượng thông qua theo dõi thời tiết và đánh giá mức sử dụng điện vào giờ cao điểm.

AI và bảo trì tòa nhà bền vững

Bảo trì tòa nhà cũng là một phần thiết yếu của các công trình xây dựng bền vững, vì nó có tác động đáng kể đến môi trường. Thực tế, việc bảo trì vẫn đòi hỏi sử dụng năng lượng và nguyên liệu, đặc biệt là đối với các quy trình sửa chữa và cải tạo.

AI có thể giúp bảo trì tòa nhà bền vững, đặc biệt là trong đánh giá thời điểm bảo trì. Nó cũng có thể dự đoán thời điểm một số bộ phận có thể hoạt động sai, đặc biệt là những linh kiện được sử dụng nhiều.

AI có thể giúp tự động lập lịch, phát hiện lỗi và thậm chí có thể đưa ra khuyến nghị cho nhân viên bảo trì. Điều này giúp tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc trong việc bảo trì, đồng thời giảm đáng kể mức tiêu thụ vật liệu.

Đảm bảo tính bền vững ngày càng trở nên quan trọng. Mặc dù vẫn đang phát triển nhưng công nghệ AI có thể giúp cải thiện tính bền vững của các công trình xây dựng theo nhiều cách khác nhau. Từ sản xuất năng lượng tái tạo đến tối ưu hóa quá trình xử lý vật liệu, AI hứa hẹn rất nhiều tiềm năng trong ngành xây dựng./.