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Graci, Samantha (2014) Innovative integrated solutions for the reduction of the energy demand and for the development of the renewable resources in residential buildings. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

One of the primary European Union’s “Europe 2020” energy strategies is the reduction of the total energy consumption by means of energy efficiency improvements. In the European Union (EU) the building sector is responsible of about the 40% of the total final energy consumption and of the 36% of the Europe global CO2 emissions. During the last decade the European Commission released the first legislative instrument aimed to improve the energy performance of buildings: the “Energy Performance of Building Directive (EPBD) was introduced in 2002 and updated in 2010. The first edition of the document focused the analysis on new buildings, in order to promote the diffusion of energy efficient buildings, characterized by very low energy demand, possibly almost zero energy buildings. The recast of the document introduces the important topic of the existing building stock. It presents and discusses the recommendations that the European Commission released so far and focused on the possibilities of increasing the energy efficiency of buildings according to feasible retrofit strategies. The renovation of the existing building stock and the improvement of the energy performance are expected to have a key role in the increasing of European energy efficiency as well, considering that the 75% of the future stock has already been built.
This thesis aims to investigate the possibilities of energy saving existing in the residential building sector. Some case studies will be presented with integrated HVAC systems based on different sources (multi-energy systems) combined to operate in the most suitable conditions to achieve higher efficiency performance as a whole. This type of system will be referred as IMES (Integrated Multi-Energy Systems). IMES performance will be evaluated according to new and retrofitted buildings, in order to investigate different plant configurations performances and to determine the extension of their applicability domain.
The first chapter provides an overview of the European building stock, in order to comprehend the magnitude of the issue. The composition and the age of the existent buildings are analyzed as well as the actual energy consumption according to the final uses. Based on the described situation, the requirements introduced by the EPBD are analyzed according to new and existent buildings.
The second chapter presents an analysis carried out to assess the effectiveness, in terms of reduction of primary energy demand, of the retrofit of the building envelope and of the HVAC system in a single dwelling house. The analysis has been realized by the means of dynamic simulations carried out by means of the commercial transient code TRNSYS. A model of the building and of the thermal system has been implemented according to the situation before the retrofit, and several redevelopment actions have been evaluated in order to achieve the maximum energy saving.
The third chapter presents an activity which aimed to esteem the performance analysis of an IMES conceived to serve a multi-residential building. The main purposes are: to identify the configuration of the system that maximize the contribution of the renewable energy resources, i.e. solar energy and the renewable share due to the use of an heat pump; to set the mathematical model of the thermal storage by the means of experimental measurements, in order to better replicate the behaviors of real storages; to investigate the possibility of extending the applicability domain of the IMES to traditional buildings, equipped with non-insulated envelopes and radiators as emissions devices.
The fourth chapter presents an analysis on the energy saving possibilities according to the retrofit of the European building stock. The work has considered the composition of the dwellings around Europe, identifying a general classification of the existent buildings. The analysis has been conducted on the basis of four case studies which have been subjected to an energy performance analysis, according to the status before and after a major renovation of the building envelope and of the HVAC system. The energy performance has been evaluated by means of dynamic simulations carried out with the commercial software TRNSYS. The work aims to evaluate the possible energy savings due to the renovation of the buildings into low energy buildings; to achieve this goal 20 simulation have been carried out on the buildings models, and 80 simulations have been necessary to conclude the analysis on the performance of the HVAC system. Four cities have been considered in the study to assess the effects of the redevelopment in different European climate conditions: Budapest, Venice, Athens and Helsinki

Abstract (italiano)

Uno dei principali obiettivi del programma energetico europeo "Europe 2020" é la riduzione dei consumi finali di energia per mezzo di interventi mirati ad incrementale l'efficienza energetica.
Nell'Unione Europea (EU) il settore edilizio é responsabile di circa il 40% dei consumi finali di energia e del 36% delle emissioni di CO2. Nel corso dell'ultimo decennio la Commissione Europea ha emanato il primo strumento legislativo mirato ad incrementale l'efficienza energetica del settore edilizio: la "Direttiva sull'Efficienza Energetica negli Edifici" (EPDB) é stata introdotta nel 2002 e successivamente aggiornata nel 2010. La prima edizione del documento focalizzava l'attenzione sugli edifici di nuova costruzione, con l'obiettivo di promuovere la diffusione di edifici energeticamente efficienti; la revisione introduce l'importante tema del parco edilizio esistente, mettendo in luce le possibilità connesse all'incremento dell'efficienza energetica degli edifici esistenti, per mezzo di strategie di retrofit mirate. Il rinnovamento del parco edilizio esistente e l'incremento delle prestazioni energetiche ricopriranno un ruolo determinante a livello europeo verso l'incremento complessivo dell'efficienza energetica.
La presente tesi si propone di investigare quali possibilità di risparmio energetico risiedono nel settore residenziale. Sono presentati alcuni casi studio in cui i sistemi di climatizzazione HVAC sono stati analizzati per verificarne le capacità di soddisfare i fabbisogni energetici attraverso l'impiego di differenti sistemi di generazione (sistemi multi energia) combinati per operare ciascuno nelle condizioni di lavoro più favorevoli (sistemi integrati). La tipologia di impianti descritta viene definita IMES dall'acronimo inglese di sistemi integrati multi - energia. . Le prestazioni dei sistemi IMES sono state analizzate in relazione all'installazione presso edifici di nuova costruzione ed edifici ristrutturati, in modo da valutare le prestazioni di diverse configurazioni impiantistiche e di determinare il campo di applicabilità di tali sistemi
Il primo capitolo fornisce una panoramica dello stato e della composizione del parco edilizio Europeo, al fine di comprendere l'entità del tema trattato. Sono presentati, inoltre, i dati riguardanti i consumi energetici relativi al settore edilizio che sono stati analizzati e discussi in relazione alle disposizioni introdotte dalla CE tramite l'EPBD e al suo aggiornamento.
Il secondo capitolo presenta un'analisi condotta per verificare l'efficacia in termini di risparmio di energia primaria di un sistema IMES abbinato a un'abitazione monofamiliare. L'analisi si é servita di simulazioni dinamiche operate con il software commerciale TRNSYS, per mezzo delle quali sono stati creati un modello dell'involucro edilizio e un modello dell'impianto che sono stati quindi integrati per valutare le prestazioni energetiche complessive. Sono state valutate le condizioni pre e post rinnovamento dell'edificio e sono state, inoltre, considerate diverse configurazioni impiantistiche in modo da determinare quella capace di generare il massimo risparmio in termini di energia primaria.
Il terzo capitolo riguarda l'analisi delle prestazioni dei sistemi IMES applicati ad un complesso residenziale di trenta unità abitative. Lo scopo principale é quello di valutare le prestazioni del sistema e di massimizzare il contributo di energia delle fonti rinnovabili, ovvero del sistema solare termico integrato e della quota di energia rinnovabile associabile al funzionamento dei sistemi dotati di pompa di calore. Si e' voluto inoltre migliorare la compatibilità' tra i sistema reale e la simulazione dinamica mediante una serie di test di laboratorio e di successive calibrazioni del modello matematico degli accumuli termici. Infine l'analisi e' stata estesa ad applicazioni del sistema IMES in edifici non ristrutturati, caratterizzati da involucri dalle basse performance energetiche e equipaggiati con sistemi di emissione del calore ad alta temperatura, quali i tradizionali radiatori.
Il quarto capitolo estende l'analisi dei sistemi integrati in una valutazione ad ampio spettro compiuta sulla possibilità di risparmio energetico connesse al rinnovamento del parco residenziale Europeo. L'analisi ha valutato la composizione e la distribuzione delle tipologie edilizie sul territorio europeo, individuando quattro casi studio, edifici tipo, sui quali compiere le successive valutazioni. Le prestazioni energetiche dei casi studio sono state valutate in relazione al loro stato precedente e successivo ad una completa ristrutturazione dell'involucro edilizio e degli impianti tecnici. L'analisi é stata nuovamente operata per mezzo di una serie di simulazioni dinamiche in ambiente TRNSYS, mirate a valutare il possibile risparmio energetico legato alla riqualificazione dei casi studio in edifici a basso consumo energetico (LEB, Low Energy building). Allo scopo di garantire allo studio una prospettiva di carattere europeo,l'analisi é stata ripetuta e rimodulata per diversi climi: sono stati individuati quattro siti, caratterizzati da condizioni climatiche molto diverse tra loro, rispettivamente Budapest, Venezia, Atene e Helsinki

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:De Carli, Michele
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 26 > Scuole 26 > INGEGNERIA INDUSTRIALE > INGEGNERIA DELL' ENERGIA
Data di deposito della tesi:30 Gennaio 2014
Anno di Pubblicazione:30 Gennaio 2014
Parole chiave (italiano / inglese):energy, efficiency, buildings, retrofit, hvac, simulations, TRNSYS
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/10 Fisica tecnica industriale
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Ingegneria Industriale
Codice ID:6677
Depositato il:14 Nov 2014 11:34
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Bibliografia

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CAPITOLO 1 Cerca con Google

[1] [Principles For Nearly Zero-energy Buildings. Ecofys Germany GmbH: Thomas Boermans, Andreas Hermelink, Sven Schimschar, Jan Grozinger, Markus Offermann.Danish Building Research Institute (SBi): Kirsten Engelund Thomsen, Jorgen Rose, Soren O. Aggerholm. Buildings Performance Institute Cerca con Google

[2] Directive 2010/31/EU of The European Parliament And Of The Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast) Europe (BPIE), 2011. Cerca con Google

[3] Low Energy Buildings In Europe: Current State Of Play, Definitions And Best Practice, 2009 Bruxelles. http://ec.europa.eu/energy/efficiency/doc/buildings/info_note.pdf Vai! Cerca con Google

[4] Commission Delegated Regulation (EU) No 244/2012 of 16 January 2012. Supplementing Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council on the energy performance of buildings by establishing a comparative methodology framework for calculating cost-optimal levels of minimum energy performance requirements for buildings and building elements. Cerca con Google

[5] EN 15603:2008 “Energy performance of buildings - Overall energy use and definition of energy ratings”. Cerca con Google

[6] CEN/TR 15615. “Explanation of the general relationship between various European standards and the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) - Umbrella Document” Cerca con Google

[7] EN 15251:2007. “Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics”. Cerca con Google

[8] Europe’s Buildings Under The Microscope. B.Atanasiu, C.Despret, M. Economidou, J. Maio, I. Nolte, O. Rapf. Buildings Performance Institute Europe (BPIE), 2011 Cerca con Google

[9] Paul Hawken - The HOK Guidebook to Sustainable Design Cerca con Google

CAPITOLO 2 Cerca con Google

[1] Official Journal of the European Union, Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings. Cerca con Google

[2] D.P.R. 26 agosto 1993, n. 412(1).Regolamento recante norme per la progettazione, l'installazione, l'esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell'art.4, comma 4, della L.9 gennaio 1991, n. 10 Cerca con Google

[3] D.P.R. 16 aprile 2013, n. 74.Regolamento recante definizione dei criteri generali in materia di esercizio, conduzione, controllo, manutenzione e ispezione degli impianti termici per la climatizzazione invernale ed estiva degli edifici e per la preparazione dell'acqua calda per usi igienici sanitari, a norma dell'articolo 4, comma 1, lettere a) e c), del decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192. (13G00114) Cerca con Google

[4] UNI/TS 11300-2 :2008 “Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria” + EC1:2010 Cerca con Google

[5] UNI 10349:1994. Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici. Cerca con Google

[6] UNI/TS 11300-1:2008 “Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale” + EC1:2010 Cerca con Google

[7] UNI EN ISO 7730:2006. Ergonomia degli ambienti termici - Determinazione analitica e interpretazione del benessere termico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD e dei criteri di benessere termico locale Cerca con Google

[8] Final Report on DHW Load Profile, International Energy Agency, Annex 42. Cerca con Google

[9] D.P.R. 15-11-1996 n. 660. Regolamento per l'attuazione della direttiva 92/42/CEE concernente i requisiti di rendimento delle nuove caldaie ad acqua calda, alimentate con combustibili liquidi o gassosi. Cerca con Google

[10] Appunti dal corso di “Termotecnica”, Marco Mariotti, A.A 2011-2012. Cerca con Google

[11] UNI EN 12975 -2. Impianti solari termici e loro componenti, Collettori solari. Cerca con Google

[12] EN 12976-1:2006. Thermal solar systems and components. Factory made systems. General requirements Cerca con Google

[13] UNI EN 12977:2012. Impianti solari termici e loro componenti - Impianti assemblati su specifica Cerca con Google

[14] TRNSYS - © 2006 by the Solar Energy Laboratory, University of Wisconsin-Madison Cerca con Google

[15] D.M. 26 gennaio 2010 “Aggiornamento del decreto 11 marzo 2008 in materia di riqualificazione energetica degli edifici Cerca con Google

[16] UNI 15251 2008. Classi di Ventilazione Meccanica. Cerca con Google

CAPITOLO 3 Cerca con Google

[1] TRNSYS Manual - © 2006 by the Solar Energy Laboratory, University of Wisconsin-Madison Cerca con Google

[2] TRY Europe WMO Region 6- World Meteorological Organization Region and Country Cerca con Google

[3] Decreto Legislativo 3 marzo 2011 , n. 28 Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE. Cerca con Google

[4] Produzione di acqua calda ad accumulo: il pericolo legionella - IDRAULICA -pubblicazione periodica di informazione tecnico-professionale. 01/1999 n16- CALEFFI Cerca con Google

[5] Decreto Legislativo 30 maggio 2008 , n. 115. Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all'efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE Cerca con Google

[6] Decisione Della Commissione del 18 luglio 2007 che istituisce le linee guida per il monitoraggio e la comunicazione delle emissioni di gas a effetto serra ai sensi della direttiva 2003/87/CE del Parlamento europeo e del Consiglio Cerca con Google

CAPITOLO 4 Cerca con Google

[1] Official Journal of the European Communities, Directive 2002/91/CE of the European Parliament and of the Council of 16 December 2002 on the energy performances of buildings, l1/65,2003 Cerca con Google

[2] Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performances of buildings (recast) Cerca con Google

[3] R. Hartless, Application of Energy Performance Regulations to Existing Buildings, Final Report of the task B4, ENPER TEBUC, SAVE 4.1031/C/00-018/2000, Building research establishment, Wathford, UK, 2003. Cerca con Google

[4] F. Stazi et Al., Retrofitting using a dynamic envelope t ensure thermal comfort, energy savings and low environmental impact in Mediterranean climates, Energy and Buildings, 54 (2012) 350-362. Cerca con Google

[5] M. Morelli et Al., Energy retrofitting of a typical old Danish multy-family building to a “nearly-zero” energy building on experiences from a test apartment, Energy and buildings, 54 (2012) 395-406. Cerca con Google

[6] Proceedings of the 7th International Conference on Energy Efficiency in Commercial Buildings IEECB'12, P. Bertoldi, G. Trenev, Joint Research Centre, 2013, pag 48 Cerca con Google

[7] S. Nabinger, A. Persily, Impacts of airtightening retrofits on ventilation rates and energy consumption in a manufactured home, Energy and Buldings, 43 (2011) 3059-3067 Cerca con Google

[8] UNI TS 11300- part 2 Cerca con Google

[9] C. Verhoest, Y.Ryckmans, Industrial Wood pellet Report, 22 March 2012, pag 28. Cerca con Google

ALLEGATO A Cerca con Google

[1] C. BONACCINA, A. CAVALLINI, L. MATTAROLO, Trasmissione del calore, Cleup Editore, 1992 Cerca con Google

[2] M. MARIOTTI, Appunti di termotecnica energia solare termica,Dipartimento di Fisica Tecnica - Università degli Studi di Padova Cerca con Google

[3] C. ZILIO, Misure e Regolazione Termofluido dinamiche Parte 3 Dipartimento di Fisica Tecnica Università degli Studi di Padova Cerca con Google

[4] L.ROSSETTO, Dispense di Termodinamica, Dipartimento di Fisica Tecnica Università degli Studi di Padova Cerca con Google

[5] G.L. MORINI, Miscele aria-vapore, Dipartimento di Ingegneria Meccanica - Università degli Studi di Ferrara Cerca con Google

[6] E. ZANDEGIACOMO, Appunti di trasmissione del calore, Dipartimento di Ingegneria Industriale - Università degli Studi di Trieste Cerca con Google

[7] G. MAURI, L. CROCI, D. MONETA, G. LAPINI Funzioni di automazione a supporto dell’efficienza nella termoregolazione degli edifici, Cesi Ricerca Cerca con Google

[8] C.M. JOPPOLO, L. MOLINAROLI. Legionella, impianti idrici e di condizionamento, Dipartimento di Energetica - Politecnico di Milano Cerca con Google

[9] TRNSYS 16 Mathematical Reference, Volume 5 Cerca con Google

[10] TESS Library reference, Storage Tank LibraryTechnical Reference, Volume 11 Cerca con Google

[11] TESS Library reference, Parameter Input Output Reference Manual, Volume 15 Cerca con Google

[12] CALEFFI, Gruppo di regolazione a punto fisso per pannelli radianti,www.caleffi.it Vai! Cerca con Google

[13] KLOBEN, Scheda tecnica premix v-max, www.kloben.it Vai! Cerca con Google

[14] ENDRESSER HAUSER, www.it.endress.com Vai! Cerca con Google

[15] DECRETO LEGISLATIVO 3 marzo 2011, n 28, Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE, www.parlamento.it Vai! Cerca con Google

[16] DELIBERA EEN 3/08,Aggiornamento del fattore di conversione dei kWh in tonnellate equivalenti di petrolio connesso al meccanismo dei titoli di efficienza energetica, www.autorita.energia.it Vai! Cerca con Google

[17] DECRETO LEGISLATIVO 30 maggio 2008, n. 115, Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all'efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE, www.parlamento.it Vai! Cerca con Google

[18] DECISIONE DELLE COMUNITÀ EUROPEE18 luglio 2007, Linee guida per il monitoraggio e la comunicazione delle emissioni di gas effetto serra ai sensi della direttiva 2003/87/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, www.minambiente.it Vai! Cerca con Google

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