Cost optimal re-definition of minimum energy performance requirements for new residential buildings

This study was developed in the context of new challenges imposed by the recast of the Energy Performance of Buildings Directive 2010/31/EU (EPBD) and its supplementing regulation. The aim was to find the cost-optimal level for virtual models of new single and multi-family residential buildings taken as representative of the Lombardy Region residential heritage, while providing an effective method to deal with a huge number of simulations corresponding to a wide number of building configurations. Different possible combinations of energy-saving measures (EEMs) and energy-supply systems including renewable energy sources (RESs) were explored under a comparative framework methodology. First, reference buildings, location and the energy efficiency measures were defined both for envelope and systems; then the dynamic energy simulation (TRNSYS based) of the buildings was performed. The results were post-processed in order to take RESs into account and calculate the primary energy need. Finally the global cost was calculated for each combination of measures over the building's lifetime period. Performing calculations for those points that have energy consumptions at lower global costs, the iterative procedure was thus optimized to reach the most cost effective energy performance solution. The resulted financial and energy consumptions trade-offs show that primary energy need has wide margins of improvement with respect to the in force law requirements considering the impact of changes in the ventilation flow rates and energy prices escalation on the results obtained.

Questo studio è stato sviluppato nell'ambito delle nuove sfide imposte dalla Direttiva EPBD Recast 2010/31/EU e il suo regolamento aggiuntivo. L'obiettivo del lavoro è stato quello di individuare il livello-tecnico economico ottimale per modelli di edifici residenziali singoli e multifamiliari di nuova costruzione, rappresentativi del campione di edifici reali della regione Lombardia considerato, fornendo al contempo un metodo computazionale efficace in grado di gestire un elevato numero di simulazioni corrispondenti ad una vasta gamma di configurazioni di edifici Per mezzo di un' analisi comparativa sono state testate differenti possibili combinazioni di misure di risparmio energetico (EEMs) e di impianti termici, incluse le fonti di energia rinnovabile (REs). In primo luogo sono state definite la morfologia, la collocazione e le misure di risparmio energetico relative all'involucro e all'impianto degli edifici di riferimento; successivamente sono state impostate e condotte le simulazioni energetiche dinamiche degli edifici (utilizzando il software TRNSYS). I risultati sono stati post-processati per valutare la quota di produzione da fonti rinnovabili e per calcolare il fabbisogno di energia primaria. Infine è stato calcolato il costo totale per ogni misura energetica, nell'arco temporale di vita utile dell'edificio. La procedura iterativa di calcolo per estrapolare la soluzione che realizza la miglior prestazione energetico-economica è stata ottimizzata effettuando i calcoli per le configurazioni i cui consumi energetici sono ottenuti al minor costo. Il risultante trade-off economico-energetico mostra che il fabbisogno di energia primaria possiede un elevato margine di miglioramento rispetto ai requisiti dettati dalle norme vigenti, considerando l'impatto dato da diverse portate di ventilazione e dall'imprevedibile variazione dei prezzi dell'energia sui risultati ottenuti.