Energy consumption, thermal comfort and grid interaction in nearly zero energy buildings. An analysis of critical issues from detailed monitoring of a nZEB in Mediterranean climate

In recent years, specific measures such as nearly Zero Energy Building (nZEB) have been introduced or adopted in moving towards the climate change mitigation by lower energy consumption, CO2 emission reduction and employing Renewable Energy Sources (RES) in the building sector recognized with its high potential for improvement. In this thesis work, the main definitions and requirements of zero energy buildings are reviewed and the critical issues are highlighted. Then, the performance of a monitored smart Passive House nearly zero energy building in Mediterranean climate is investigated in details, especially in terms of energy consumption, thermal comfort, and Load Matching and Grid Interaction (LMGI). Thanks to the measurement campaign, the climate, overall and detailed energy uses, LMGI, thermal comfort and building time constant are analyzed and the results are discussed. Finally, after verifying the high energy performance and energy efficiency, as well a high level of thermal comfort, a logic is proposed to improve the self-consumption by Demand Side Management (DSM) and energy use reshaping. Adopting the reshaped uses, the sizing process of an electrical storage system and its benefits in terms of grid interaction are explained. The optimization of load matching and grid interaction in the case study building lead to have a building which is 82 percent of the time renewable energy autonomous.

Negli ultimi anni sono state introdotte o adattate misure specifiche come gli edifici ad energia quasi zero (nZEB) per far fronte alla mitigazione dei cambiamenti climatici con un minor consumo di energia, riduzione delle emissioni di CO2 e impiego di fonti di energia rinnovabili (RES) nel settore delle costruzioni con elevato potenziale di miglioramento. In questo lavoro di tesi vengono esaminate le principali definizioni e requisiti degli edifici a energia zero e ne vengono evidenziati i problemi critici. In seguito, vengono esaminate in dettaglio le prestazioni di una casa passiva intelligente monitorata, ad energia quasi zero, nel clima mediterraneo, in particolare per quanto riguarda il consumo di energia, il comfort termico, l'interazione di carico e la rete (LMGI). Infine, si propone una logica che si occupa della gestione del lato della domanda (DMS) mediante la riorganizzazione del carico. Sulla base del carico rimodellato, è stato progettato un sistema di stoccaggio elettrico. L'ottimizzazione della corrispondenza di carico e l'interazione della rete portano ad avere per l'82% del tempo energia rinnovabile prodotta autnomamente.