Optimization of building envelope characteristics for energy efficiency : a stochastic approach

The development of economy and acceleration of urbanization brings out the increased energy consumption in building sector as well as commercial sector worldwide. Due to this trend, the topic of energy saving and optimization in various sectors is proposed and advocated by international community. According to international energy codes or standards, building sectors intend to take energy optimization technologies into practice based on distinct distributions of energy consumption in a building. The goal of my research is to find an optimization methodology towards the reduction of the thermal energy demand, in order to achieve building energy efficiency as high as possible. Such research results aim at providing designers and engineers a new approach to building envelope design process, taking into account the interactions of the different solutions in an optimal way. From the methodological point of view, the research carried out is particularly innovative as it involved the development of specific algorithms to configure, according to a stochastic approach, the optimization of the solutions attested by a wide array of energy simulations conducted by the IES VE software. With the optimization method of the design choices developed, it is possible to contribute effectively to the realization of energy-efficient buildings, reducing the use of primary sources and related CO2 emissions.

Lo sviluppo dell'economia e l'accelerazione dell'urbanizzazione mettono in evidenza l'aumento del consumo di energia nel settore dell'edilizia e nel settore commerciale in tutto il mondo. A causa di questa tendenza, il tema del risparmio energetico e dell'ottimizzazione in vari settori viene proposto e sostenuto dalla comunità internazionale. Secondo le leggi o gli standard internazionali in materia di energia, il settore edilizio non può esimersi dall’adottare efficaci tecnologie di miglioramento delle prestazioni energetiche dell’edificio. La mia ricerca ha lo scopo di proporre una metodologia di ottimizzazione delle soluzioni edilizie volte alla riduzione della domanda di energia termica, al fine di raggiungere un elevato livello di efficienza energetica. I risultati della ricerca possono infatti fornire ai progettisti una nuova visione del processo di progettazione dell'involucro edilizio, ottimizzato in termini di reciproca interazione delle diverse soluzioni. Dal punto di vista metodologico, la ricerca svolta risulta particolarmente innovativa poiché ha comportato l’elaborazione di appositi algoritmi per configurare, secondo un approccio stocastico, l’ottimizzazione delle soluzioni attestate da un’ampia matrice di simulazioni energetiche condotte tramite il software IES VE. Con il metodo di ottimizzazione delle scelte progettuali sviluppato è possibile contribuire in modo efficace alla realizzazione di edifici efficienti dal punto di vista energetico, riducendo l'utilizzo delle fonti primarie e le relative emissioni di CO2.