Effects of detailed inputs in dynamic building energy simulation

Moving towards sustainable approaches to construction field, design processes are becoming more expedient and controlling the inputs of the models is getting detailed overtime. New standards reporting dynamic approaches to energy performances calculations (i.e. UNI EN ISO 52016) are deemed now to replace quasi-steady state methods (i.e. UNI TS 11 300). Of course the dynamic approach tends to be more realistic, since it considers the hourly variability of the data. This thesis work assessed how the two approaches affect the energy performances, with the goal of highlighting any significant difference and assess whether or not the dynamic approach would actually be convenient. The simulations have been done with two software, TERMUS and TRNSYS, which work on quasi-steady state and dynamic approach respectively. Three different climatic zones of Italy, were considered for the analysis in the full respect of national standard requirements. In the first phase the results between TERMUS and TRNSYS (keeping the same inputs) have been compared, then in the dynamic model the outputs have been processed on the hourly basis (dynamic inputs). From the results it has been assessed that the energy performances can be significantly affected. While using the dynamic approach it is essential to define in detail all the inputs, otherwise the results could be useless or in the worst case not accurate. The biggest difference is not observed between the quasi-steady state software and the dynamic one, but along the input implementation in the dynamic software. This means that if the inputs in the dynamic simulation are not well defined, there is the risk of getting not accurate results.

Spostarsi verso approcci sostenibili ai processi di progettazione edilizia sta diventando più richiesto e il controllo degli input dei modelli richiede analisi dettagliate. Le nuove normative che riportano approcci dinamici ai calcoli delle prestazioni energetiche (come UNI EN ISO 52016) sostituiranno approcci quasi-stazionari (come UNI TS 11 300). Ovviamente l'approccio dinamico tende ad essere più realistico, dal momento che considera la variabilità oraria dei dati. Questo lavoro di tesi ha valutato il modo in cui i due approcci influenzano le prestazioni energetiche, con l'obiettivo di evidenziare qualsiasi differenza significativa e valutare l’effettiva convenienza dell’approccio dinamico. Le simulazioni sono state eseguite con due software, TERMUS e TRNSYS, che funzionano rispettivamente su approccio quasi-stazionario e dinamico. Tre diverse zone climatiche italiane sono state prese in considerazione per l'analisi nel pieno rispetto dei requisiti standard nazionali. Nella prima fase sono stati confrontati i risultati tra TERMUS e TRNSYS (mantenendo gli stessi input), quindi nel modello dinamico gli input sono stati analizzati su base oraria (input dinamici). Dai risultati è stato valutato che le prestazioni energetiche possono essere significativamente influenzate. Utilizzando l'approccio dinamico è essenziale definire in dettaglio tutti gli input, altrimenti i risultati potrebbero essere inutili o nel peggiore dei casi non affidabili. La differenza più grande non è osservata tra il software a funzionamento quasi-stazionario e quello dinamico, ma lungo l'implementazione degli input nel software dinamico. Ciò significa che se gli input nella simulazione dinamica non sono ben definiti, c'è il rischio di ottenere risultati non accurati.