Studio e ottimizzazione di un modulo residenziale prefabbricato a basso consumo energetico per il mercato europeo

The purpose of the present work is the study and the optimization of a residential building, prefabricated with a wooden structure, identified as G-Moode. The goal is the minimization of its energy requirements and the possibility to place it in different zones in Europe, independently of the climate conditions. The project was born as a collaboration with GreenBuild, an Italian construction company, which contributed significantly by providing its wooden building construction “know-how” and assisting us in the optimization process of our improving solution. The study is structured in four parts. In the first one the main topics of prefabrication, sustainability and energy efficiency are introduced. Secondly is showed the G-Moode building in its first preliminary version, on which have been optimized both geometric variables - such as the review of the preliminary openings size and the identification of an optimal range of orientations, where the module reach its maximum energy efficiency - and technology solutions - with specific interventions made to improve performances, accelerate the site operations and minimize economic and environmental impact -. This phase ends by reaching the design values for the HVCA and photovoltaic systems. The third part contains the complete definition of all the elements of the plant system, designed in an integrated way with the building itself in order to ensure user’s comfort both in hot and cold climates. After this, we checked if the architectural and technological elements respect the different regulations. In the last part, is explored an alternative approach to the building design, raised by the elimination of some of the constraints originally imposed. The aim of the thesis is to make the reader aware of some aspects of the analysis and optimization process of a low-energy residential building, particularly the integrated design of the building-plant system. The results can be seen as a starting point for future researches.

Il presente lavoro di tesi ha come scopo lo studio e l’ottimizzazione di un modulo a destinazione residenziale, prefabbricato in legno e identificato come G-Moode, che si pone come obiettivo la minimizzazione dei fabbisogni energetici e la possibilità di collocarlo in diverse zone climatiche a livello europeo. Il progetto nasce da una collaborazione con l’impresa costruttrice GreenBuild, l’apporto della quale è stato indispensabile nell’identificazione delle tecniche costruttive tradizionali degli edifici legno e nell’affinamento delle soluzioni migliorative proposte. Lo studio è strutturato in quattro parti. Nella prima si sono approfondite e presentate le tematiche della prefabbricazione, della sostenibilità e dell’efficenza energetica. Con la seconda parte si introduce l’edificio nella sua prima versione preliminare, sulla quale si è svolto un lavoro di ottimizzazione sia sulle variabili geometriche - ridimensionando le aperture previste nelle prime fasi del progetto e individuando un range di orientamenti ottimali in cui il modulo ha massima efficenza energetica -, che sulle soluzioni tecnologiche - tramite interventi mirati al miglioramento delle performance, all’accelerazione delle operazioni di posa o alla minimizzazione dell’impatto economico e ambientale dell’intervento -. Questa fase ha portato alla definizione dei parametri di progettazione degli impianti. Nella terza parte si passa alla definizione compiuta di tutti gli elementi del sistema impiantistico, progettato in maniera integrata con l’obiettivo di garantire il comfort degli utenti in situazioni di caldo e di freddo estreme, e alle verifiche degli elementi architettonici e tecnologici secondo le normative vigenti. Nella quarta ed ultima parte, infine, viene presentata una variante progettuale alternativa, studiata a partire dall’eliminazione di alcuni dei vincoli imposti inizialmente. Scopo della tesi è rendere consapevole il lettore di alcuni aspetti del processo di analisi e ottimizzazione di un edificio residenziale a basso consumo energetico, tra cui la progettazione integrata del sistema edificio-impianti. I risultati possono essere visti come base di partenza per approfondimenti futuri.