7 hlavních trendů, které změní stavebnictví

1. Digitální projektování budov

Digitální projektování pomocí informačního modelování staveb (BIM) nabízí majitelům objektů mnohem větší kontrolu nad jejich projekty.

Řada moderních budov se již dnes staví nadvakrát – nejprve v počítači a následně v reálném světě. Kouzelným slůvkem, které otevřelo dveře do budoucnosti návrhu a projektování, je informační modelování staveb, což je druh počítačem podporovaného návrhu (CAD) budov.

Digitální projektování pomocí BIM nabízí majitelům objektů mnohem větší kontrolu nad jejich projekty. S využitím BIM si mohou budovu virtuálně projít už ve fázi návrhu, a to díky podrobnému virtuálnímu modelu budovy, kterým je digitální dvojče využívající data z BIM.

Virtuální model umožňuje majitelům budov posoudit varianty realizace ve 3D a poskytnout zpětnou vazbu. Mohou rovněž zohlednit finanční faktory, jelikož v digitálním dvojčeti se ukládají i náklady na jednotlivá stavební opatření. Díky tomu lze snadno zjistit, jak konkrétní změna ovlivní cenu.

Na základě zpětné vazby od vlastníka a dalších zúčastněných stran provedou projektanti úpravy projektu, který lze následně znovu přezkoumat. Tyto opakovací cykly jsou krátké a nákladově úsporné, neboť algoritmy ušetří projektantům spoustu práce. Pokud se například při projektování nemocnice zmenší velikost místnosti, algoritmus ve virtuálním modelu automaticky upraví stěny na základě předem definovaných kritérií. To samé platí i pro další detaily, jako je například počet a umístění požárních hlásičů, což zvyšuje spolehlivost a efektivitu plánování. Digitální dvojče umožňuje transparentní projektování napříč obory. Tím pomáhá předcházet chybám, optimálně koordinovat jednotlivé oblasti a poskytovat vždy aktuální informace o nákladech. Tento trend se bude stále výrazněji prosazovat, díky čemuž bude projektování budov transparentnější, efektivnější a hospodárnější.

2. Spolupráce v rámci digitálního dvojčete

Aby digitální projektování přineslo potřebné výhody, musí subjekty zapojené do výstavby objektu sdílet svá data. Jen tak lze zajistit transparentnost celého procesu návrhu a výstavby.

V moderním vývoji softwaru jsou tyto procesy modelovány na platformách, jako je například Github nebo Gitlab, které umožňují spolupráci několika programátorů na jednom projektu. Software spravuje veškeré vstupy a změny jsou viditelné pro všechny.

Stavebnictví však bohužel do této fáze zatím ještě nedošlo. Mnoho subjektů stále pracuje se samostatnými dvourozměrnými plány nebo přesouvá BIM data do jiných systémů, což vede k velkým ztrátám při úpravách. Potřebná transparentnost celého procesu projektování je v současné době stále jen nesplnitelným snem.

Kromě toho se teprve ukáže, jakým způsobem bude u tohoto nového přístupu probíhat kompenzace výdajů, pokud se jednotliví účastníci celého procesu podílejí na návrhu ve spolupráci s ostatními. V tomto ohledu je nutné najít nové metody. Například vlastník budovy, který získá výhody z digitálního dvojčete v podobě optimalizace provozu, by mohl projektantům, jež ho vytvořili, tuto přidanou hodnotu kompenzovat.

3. Digitální řízení projektu

Až bude digitální dvojče budovy hotové, je další otázkou, v jakém pořadí bude reálná budova postavena. Zatím tuto posloupnost určují projektanti. Odvíjí se od zkušeností, bývá však nepřesná a obtížně se upravuje v případech, kdy v některém dílčím kroku nastane zpoždění.

Digitalizace slibuje výrazné zlepšení řízení projektů. Například americká společnost Alice Technologies pracuje na kompletní automatizaci tohoto procesu. Počítač se naučí ideální posloupnost projektových kroků a na základě dat z BIM sám vytvoří projektové plány. Ty lze okamžitě aktualizovat, pokud dojde ke zpoždění. Tím se zajistí nejlepší možná posloupnost. Podle americké firmy dokáže toto řešení již nyní ušetřit v průměru 11 % nákladů a 17 % času při výstavbě.

V budoucnu bude počítačem podporované řízení projektů možná ještě dokonalejší. Mohlo by například změnit způsob zadávání zakázek na stavební projekty: I malé projektové kroky, jako je instalace zařízení místnosti (např. termostaty), by se tak mohly zadávat prostřednictvím aplikace jako balíčky prací za předem stanovenou cenu – podobně jako Uber nabízí jízdy svým řidičům. Na stavebních projektech by se pak mohli podílet i místní řemeslníci menší velikosti. Kromě toho by v takové aplikaci mohlo být prováděno zajištění kvality prostřednictvím recenzí a zpětné vazby.

4. Výstavba, která šetří zdroje

Výstavba budov je náročná na zdroje a rozhodně není šetrná k životnímu prostředí: ročně se vyrobí přibližně 4,4 miliardy tun cementu, který uvolní zhruba tolik CO2 jako 700 uhelných elektráren.

Aby se snížila ekologická stopa budov a infrastruktury, je nezbytné používat stavební materiály udržitelným způsobem. Zaprvé je třeba více stavebních materiálů recyklovat. Do jisté míry se tak děje již dnes. Například stávající betonový plášť se již nebourá a neregeneruje, ale začlení se do konstrukce nové budovy nebo se znovu použije jako výplňový materiál. Za druhé by se měly více používat alternativní stavební materiály, které jsou šetrnější ke klimatu, jako je například dřevo.

Díky novým technologiím může výstavba šetřit i zdroje. Například 3D tisk slibuje nejen efektivnější procesy, ale také obrovské snížení ekologické stopy, jelikož aditivní výrobu lze využít k tisku nových tvarů, jež spotřebují méně stavebního materiálu, aniž by byla ohrožena stabilita budov.

5. Roboti na staveništi

Dalším trendem, který můžeme pozorovat již dnes, je využívání robotů. V současné době se používají například vrtací roboti Schindler nebo Hilti, které samostatně vrtají otvory do betonu na základě zadaných dat. Kromě toho se používají i k výrobě složitých konstrukcí z alternativních stavebních materiálů.

Zvýšený tlak na náklady povede k většímu rozšíření průmyslové výstavby. Pomocí nových digitálních výrobních metod se budou komponenty vyrábět individuálně a na zakázku. Vzhledem k tomu, že stále více prvků bude integrováno do prefabrikovaných výrobků – například elektrických komponent – budou staveniště budoucnosti stále více zaměřena na montáž prefabrikovaných dílů.

6. Provoz budov na základě dat

Nejvíce energie se v rámci provozu budovy spotřebuje na vytápění, chlazení a ohřev teplé vody. Inteligentní budovy budoucnosti budou mít senzory a inteligentní ovládací prvky, aby byl provoz jejich zařízení co nejefektivnější. Budou rovněž zohledňovat chování a potřeby uživatelů: v neobsazených prostorách například nebude potřeba vytápět. Inteligentní budovy budou počítat i s předpovědí počasí a dostupností obnovitelné energie, například z fotovoltaického systému na střeše. 

Data shromážděná v inteligentní budově lze analyzovat pomocí algoritmů a optimalizovat tak správu budovy: Pokud se vyskytnou odchylky, bude správce objektu informován, aby mohl rozhodnout o dalších krocích. Data budou k dispozici ve standardizované podobě a budou existovat aplikace, které data zpracují a nabídnou přidanou hodnotu, jako například úspory energie. Tyto aplikace mohou být k dispozici na virtuálním trhu a zákazníci si budou moci vybrat ty, které nejlépe vyhovují jejich potřebám.

7. Elektrická vozidla jako úložiště energie

V inteligentních budovách bude uložení energie hrát mnohem větší roli než dnes. Důležitou úlohu budou plnit i elektromobily – například během dne, kdy budou zaparkované v práci, se mohou dobíjet solární energií a uloženou energii mohou večer využít doma. Inteligentní systémy zajistí dostatečné nabití baterie, aby vozidla mohla druhý den odjet do práce. Pokud je v kalendáři naplánovaná nějaká vzdálenější schůzka, vybíjení baterie se zastaví dříve, aby bylo možné snadno dojet do cíle.

Propojení údajů o spotřebě a výrobě energie umožňuje optimalizovat využívání obnovitelné energie a bude hrát významnou roli při zajišťování udržitelných dodávek energie. Tento typ optimalizace povede ke vzniku nových obchodních modelů. Např. přebytečná energie by se mohla prodat sousedovi. Taková řešení však v současné době narážejí na vysoké byrokratické a politické překážky.

Výhled do budoucna

Přestože již v současné době máme k dispozici technologie a materiály pro udržitelnější, inteligentnější stavebnictví a realitní trh, cesta do budoucnosti stavebnictví zůstává poněkud trnitá. Řada dnešních společností není aktuálně motivována k aktivnímu prosazování změn. Pokroku částečně brání i regulační požadavky a historicky vytvořené struktury. Dokud nebude tlak na náklady dostatečně vysoký, neposune se automatizace ve stavebnictví nijak dál. Z dlouhodobého hlediska se však tento přístup neudrží. I zde zvítězí pokrok a digitalizace, jak ostatně jasně ukazují příklady z polygrafického, fotografického nebo hudebního průmyslu.

Dobrá zpráva: Existuje mnoho způsobů, jak modernizovat stavebnictví. Vývojáři softwaru, start-upy a pokročilé technologie mohou vést a povedou k revoluci v mnoha oblastech – a to je teprve začátek.