94 research outputs found
A new thermal analysis by numerical simulation to investigate the energy performance of buildings
12th Conference of International Building Performance Simulation Associatio
National scientific report on the TABULA activities in Italy
The Italian contribution to the TABULA research project is decribed. Ii was addressed to: - the development of the harmonised structure for the Italian typology and the supply of input data on buildings, constructions and systems (heating and DHW), which constitute the main data for the webtool; - the application of the typology concept for the assessment of the energy performance of residential buildings and for the evaluation of the impact of energy conservation measures, through the calculation of the energy performance of the building-types; - the use of the typology concept to create a model for the estimation of the national energy balance of the residential building stock by the support of national statistical dat
Improving energy modeling of large building stock through the development of archetype buildings
12th Conference of International Building Performance Simulation Associatio
Supporting climate-neutral cities with urban energy modeling: a review of building retrofit scenarios, focused on decision-making, energy and environmental performance, and cost
Climate deadlines are fast approaching, and city action plans must address slashing carbon emissions using scarce financial resources. Urban energy modeling (UEM) supports building sector transformation by quantifying energy use and emissions in baseline and retrofit scenarios. Additionally, many UEM studies evaluate retrofit costs and financial returns. This review of 26 UEM studies critically analyzes how studies decide to model retrofit measures or impose scenario constraints, and how energy, emissions, and costs are quantified. The results show divergent quantification approaches among the reviewed literature, hindering the usefulness and comparability of the studies for policymakers. The findings also indicate challenges with renewable energy production and heating via heat pumps, including increased peak electrical loads and seasonal mismatches in generation and consumption, which are mitigated by measures reducing building energy demand and energy use, demand-response measures to curtail peaks, and district sources of endogenous energy. The value of the decision-making analysis is to signal pathways toward innovation and stakeholder collaboration for city plans, highlighting approaches using context analysis to generate and share energy in districts, economic criteria to mirror real-world conditions, and stakeholder engagement to meet local priorities. Finally, perspectives for future UEM studies support policymakers guiding the transformation to climate neutrality
Prestazione energetica di edifici in condizioni estive: l'effetto dell'isolamento termico
Il lavoro di tesi rappresenta lo sviluppo di una ricerca volta ad approfondire il tema dellâottimizzazione del livello di isolamento termico nella progettazione estiva dellâedificio, in riferimento a differenti scenari dâuso e tipologie edilizie. LâattivitĂ di ricerca, sviluppata intorno al tema dellâanalisi energetica degli edifici, ha avuto come obiettivo principale lâelaborazione di una nuova metodologia di analisi termica utile ad indagare i parametri che maggiormente influenzano la prestazione energetica. Il metodo consiste nellâanalizzare in dettaglio i differenti contributi al bilancio termico convettivo dellâaria interna e le loro interrelazioni in riferimento alle differenti condizioni al contorno; ciascun contributo è scorporato in funzione delle sollecitazioni termiche dinamiche relative allâambiente esterno ed interno, ovvero la temperatura dellâaria esterna, la radiazione solare, le sorgenti termiche interne, e può essere riferito separatamente a specifici gruppi di componenti che scambiano energia termica con lâaria interna, ossia lâinvolucro opaco, lâinvolucro trasparente, i componenti edilizi interni, etc.
Al fine di individuare allâinterno di ciascun termine del bilancio termico la quota da attribuire a ciascuna sollecitazione, si applica il principio di sovrapposizione degli effetti realizzando su uno stesso modello una serie di simulazioni con il codice di simulazione numerica dettagliata EnergyPlus, aggiungendo di volta in volta una sollecitazione diversa. Allâelaborazione della metodologia di indagine fa seguito lâindividuazione di una specifica modalitĂ di rappresentazione dei risultati, attraverso la quale è possibile evidenziare e confrontare i pesi delle diverse sollecitazioni/termini del bilancio termico sul fabbisogno di energia e sui carichi frigoriferi dellâedificio.
Una particolaritĂ del metodo consiste nel fatto che i parametri che influenzano la prestazione energetica di un edificio possono essere individuati direttamente nella rappresentazione, oppure, al fine di raggiungere un dettaglio maggiore, attraverso lâaccorpamento di alcuni contributi al bilancio termico. In questo modo è possibile indagare, ad esempio, quale sia lâinfluenza dellâinvolucro edilizio sulla prestazione termica dellâedificio, oppure se sia prevalente lâinfluenza dellâinvolucro opaco o di quello trasparente. Questo aspetto rappresenta il potenziale della metodologia dâindagine nellâindividuare il peso dellâinvolucro nel suo complesso, e nello specifico, quello dellâinvolucro opaco sulla prestazione termica estiva degli edifici, per studiare lâeffetto del livello di isolamento termico in vista di una sua ottimizzazione progettuale. La metodologia dâindagine può essere utilizzata anche per la progettazione termica e la diagnosi energetica degli edifici e permette, tra lâaltro, di effettuare un confronto accurato tra metodi di calcolo della prestazione energetica. In riferimento a questo ultimo aspetto viene sviluppato il confronto tra il metodo di calcolo semplificato in regime quasi-stazionario, UNI EN ISO 13790, e il metodo di calcolo dettagliato in regime dinamico, EnergyPlus, e sono individuate le cause principali del divario tra i due modelli di calcolo.
Lâapplicazione principale della metodologia dâindagine ha riguardato lâanalisi parametrica di due casi studio, un edificio residenziale e un edificio ad uso uffici; di essi è fissata la localitĂ (Roma), lâuso e la geometria. In particolare, i dati relativi allâuso e alla gestione dellâedificio (es. utilizzo delle schermature solari) sono ricavati, sia direttamente sia mediante rielaborazione, dalla normativa tecnica e dalla letteratura tecnico-scientifica. Gli altri parametri che determinano la prestazione energetica estiva degli edifici sono fatti variare; tra essi si annoverano lâestensione della superficie trasparente e le sue proprietĂ termiche e solari, i livelli di isolamento e di inerzia termica dellâinvolucro opaco, le proprietĂ solari della superficie opaca esterna.
Attraverso la tecnica di campionamento Latin Hypercube sono state ottenute, per ciascun caso studio, 60 differenti combinazioni delle variabili parametriche che rappresentano un campione significativo. Lâanalisi energetica del campione, attraverso lâapplicazione della metodologia di analisi termica, ha condotto allâindividuazione dellâelevato contributo dellâinvolucro edilizio al carico termico medio mensile (luglio) dellâedificio ad uso residenziale, e del ridotto contributo dello stesso sulla prestazione energetica estiva dellâedificio ad uso uffici.
Per individuare il contributo dellâinvolucro opaco e soprattutto quello dellâisolamento termico è stata effettuata unâanalisi di sensibilitĂ utile a ricavare il peso di ciascun parametro (variabile indipendente) sulla prestazione termica estiva dellâedificio (variabile dipendente), espressa sia dal fabbisogno netto di energia per il raffrescamento sia dalla potenza frigorifera massima nel mese di luglio. Lâaccorpamento dei parametri originari campionati in parametri âsemi-empiriciâ ha reso possibile lâindividuazione, tra i modelli matematici studiati, di una funzione di tipo esponenziale per relazionare le variabili indipendenti alla variabile dipendente. Attraverso lâeffettuazione di una regressione lineare multipla della variabile dipendente trasformata secondo lâequazione proposta e lâindividuazione del valore dei coefficienti di regressione standardizzati, è stato ricavato il contributo di ciascun parametro, e in particolare quello dellâisolamento termico, sulla prestazione termica estiva per i due casi studio esaminati.
In riferimento al microclima esterno e alle condizioni dâuso considerate, i risultati dellâanalisi di sensibilitĂ mostrano la ridotta influenza dellâinvolucro edilizio opaco sulla prestazione termica estiva a causa della prevalente influenza di altri fattori, quali le caratteristiche termiche e solari della superficie trasparente e lâestensione della superficie stessa. Nellâedificio ad uso uffici, in particolare, il contributo maggiore al carico interno non è da attribuire allâinvolucro, ma alle sorgenti termiche interne.
Lâimportanza dellâisolamento termico nella progettazione termica estiva aumenta al diminuire dellâestensione della superficie vetrata e dellâeffetto delle schermature solari; aumenta inoltre al diminuire degli apporti termici interni.
Lâottimizzazione progettuale è unâaltra possibile applicazione della nuova metodologia dâindagine termica; un esempio è fornito attraverso lâanalisi di un edificio passivo in costruzione a Carpi (MO), caratterizzato dallâiper-isolamento delle strutture dâinvolucro. Le âcriticitĂ â progettuali evidenziate attraverso lâapplicazione del metodo riguardano la presenza di carichi interni di modesta entitĂ e il posizionamento non corretto delle schermature solari. Ă stata quindi proposta una strategia per lâabbattimento dei carichi interni: si tratta dellâattivazione della ventilazione naturale, introducendo in ambiente una portata dâaria piĂš elevata quando le condizioni esterne risultano favorevoli. La riduzione del fabbisogno energetico per il raffrescamento è conseguente allâaumento del flusso termico convettivo legato alla ventilazione, e questo aspetto è ben evidenziato nella rappresentazione grafica della metodologia dâanalisi.
Il lavoro di tesi ha portato alla messa a punto di una metodologia di analisi piuttosto che a risultati generalizzabili. Tra gli sviluppi futuri dellâattivitĂ di ricerca è prevista lâestensione dello studio al fine di considerare un numero piĂš ampio di condizioni al contorno (es. localizzazioni, destinazioni dâuso). Inoltre, lâanalisi di sensibilitĂ , pur identificando in maniera qualitativa ma giĂ sufficientemente indicativa il peso di ciascun parametro progettuale o condizione al contorno sulla prestazione termica estiva, dovrĂ essere approfondita al fine di individuare unâespressione piĂš precisa per predire lâentitĂ del fabbisogno in funzione dei parametri di influenza
Building Stock Energy Models and ICT Solutions for Urban Energy Systems
The existing building stock presents a high potential of energy savings and CO2 emissions reductions. To this purpose, literature provides novel city-scale building-oriented studies, aimed at developing suitable tools for stakeholders, city planners, and decision-makers. To achieve an effective urban energy planning, urban energy systems (UES) models are developed; they employ a multi-domain approach, embracing the complex interactions in urban areas, such as energy flows, environmental indicators, social and economic factors. To perform an advanced modelling and to simulate the complexity of the UES, ICT (information and communications technology) represents nowadays the right answer to the needs of integration of data, tools, and actors in different domains. The chapter investigates the current studies in the field of building stock energy modeling and the application of advanced technologies to develop UES models. As an exemplification, the technological approach followed in the SEMANCO project to support urban scale energy modelling is presented
Building Typology Brochure â Italy. Fascicolo sulla Tipologia Edilizia Italiana. Nuova edizione.
Si illustra l'aggiornamento della tipologia edilizia nazionale giĂ sviluppata nell'ambito del progetto europeo TABULA. Ogni tipologia nazionale è costituita da un insieme di edifici residenziali modello con tipiche caratteristiche energetiche. Ciascun edificio rappresenta un determinato periodo di costruzione e una specifica dimensione. Gli edifici-tipo possono essere utilizzati in ciascun paese come mezzo per rendere nota la prestazione energetica ed i potenziali di risparmio energetico raggiungibili attraverso azioni di riqualificazione dellâinvolucro edilizio e degli impianti termici. Lâaggiornamento della tipologia edilizia nazionale prevede lâanalisi della prestazione energetica degli edifici di nuova costruzione, prendendo in considerazione piĂš varianti ai requisiti minimi definiti dalla legislazione vigente; tali varianti includono anche i parametri prestazionali che caratterizzano gli edifici ad energia quasi zero. Lâedificio ad energia quasi zero è definito, nella Direttiva 2010/31/UE (EPBD recast), come âedificio ad altissima prestazione energetica, il cui fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa lâenergia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanzeâ
On the Limits of the Quasi-Steady-State Method to Predict the Energy Performance of Low-Energy Buildings
The recent European energy policies progressively introduced more restrictive energy performance requirements aimed at achieving the nearly zero-energy building target for all new buildings and major renovations. To check compli-ance with these requirements, the building energy performance can be evaluated through different calculation methods, as widely presented in literature. The pre-sent article is aimed at identifying in which boundary conditions (e. g. climate, use category, building size, thermal insulation level) a simplified steady-state calculation method can predict with sufficient accuracy the energy performance of low-energy buildings if compared with a dynamic simulation model. The anal-ysis was performed on two building types, representative of the Italian residential typology, located in three different climatic zones and characterised by two insu-lation levels. The insulation levels fit the U-values of the notional reference build-ing, established by the Italian legislation for checking compliance with energy performance requirements in two different steps; the first level is in force until 2020, while the second level is that of a reference nearly zero-energy building in force from 2021 onwards. The building energy performance, in terms of net en-ergy needs for space heating and space cooling, was assessed by means of both the monthly calculation method of CEN standards and the detailed simulation model of EnergyPlus. Consistency options were applied to the models to guaran-tee that their outputs could be comparable. The quasi-steady-state method demonstrated to predict the cooling energy need quite well, but to lose in accura-cy when the weight of the thermal transfer in the energy balance increases
Tracking the energy refurbishment processes in residential building stocks. The pilot case of Piedmont region.
The objective of the IEE-EPISCOPE project is to make the energy refurbishment processes in the European housing sector more transparent and effective. Each participating country is developing a pilot action, aiming at tracking the refurbishment progress of housing stocks at different scales. In the present article, the monitoring of the Piedmont regional housing stock is concerned. A preliminary analysis on data sources is performed, to identify the current state of the stock and the refurbishment rates. The results are a basis to carry out energy performance calculations and to assess future refurbishment scenarios and quantify the energy saving potentials
A Methodology to Investigate the Deviations between Simple and Detailed Dynamic Methods for the Building Energy Performance Assessment
The research investigates the validity of the simple hourly method, as introduced by the EN ISO 52016-1 standard, for the assessment of the building energy demand for heating and cooling, by comparing it with a detailed dynamic model (EnergyPlus). A new methodology is provided to identify and quantify the causes of deviations between the models. It consists in the split of the contributions of the air heat balance (AHB) equation by dynamic driving force, and in the adoption of consistency options of the modeling parameters related to specific physical phenomena. A case study approach is adopted in the article to achieve the research objective. The results show that the deviations in the heating and cooling loads between the two calculation methods can be mainly ascribed to the use of dierent surface heat transfer coecients, and to a dierent modeling of the extra thermal radiation to the sky. Providing a methodology to validate the calculation method, this work is intended to contribute to the enhancement of the use of simple dynamic models and to the improvement of the standardization activity
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