Assessing market availability and energy performance of off-site manufactured wall panels for building retrofit

Off-site prefabricated panels serve as a promising solution for deep energy retrofit of existing buildings. While there are several applications of these panels in new construction, their implementation in retrofit projects is quite limited. This is partly due to the complexity of adapting commercial solutions to existing and often unique buildings being renovated. This thesis project investigates both the BIM integration of off-site solutions for facade renovation and the impact of timber frame panels on the energy performance of existing buildings. First, the research evaluates the availability of prefab wall panels on the market and their properties in terms of weight, composition, and materials. A review of existing BIM families is carried out with the aim of adapting the modular panels for retrofit purposes. These commercial panels are used as a precedent to design a distinctive solution for a case study. Such a solution is designed to mitigate the effects of thermal bridges by ensuring well insulated panels with the appropriate thickness and sealed joints. Second, the research compares the energy performance of a building retrofitted with the unique prefab panel solution to an ETICS system retrofit. Upon performing the energy analysis, the results show that a prefabricated panel requires less insulation thickness despite the presence of thermal bridges. This is probably due to the presence of wood studs and an external cladding system. Furthermore, a lightweight solution minimizes the structural loads on the existing building infrastructure and serves as a sustainable option. The BIM integration of the prefabricated panels creates a better planning and coordination system amongst consultants and provides a streamlines process for energy simulation. A prefabricated solution is therefore a viable option for the retrofitting of existing buildings due to its lightweight construction, sustainability, and energy performance.

I pannelli prefabbricati off-site rappresentano una soluzione promettente per l'adeguamento energetico profondo degli edifici esistenti. Sebbene esistano diverse applicazioni di questi pannelli nelle nuove costruzioni, la loro implementazione nei progetti di retrofit è piuttosto limitata. Ciò è in parte dovuto alla complessità dell'adattamento di soluzioni commerciali a edifici esistenti e spesso unici in fase di ristrutturazione. Questo progetto di tesi indaga sia l'integrazione BIM di soluzioni off-site per il rinnovamento di facciate sia l'impatto dei pannelli con telaio in legno sulla prestazione energetica degli edifici esistenti. In primo luogo, la ricerca valuta la disponibilità di pannelli prefabbricati sul mercato e le loro proprietà in termini di peso, composizione e materiali. Viene effettuata una revisione delle famiglie BIM esistenti con l'obiettivo di adattare i pannelli modulari per scopi di retrofit. Questi pannelli commerciali vengono utilizzati come precedente per progettare una soluzione distintiva per un caso di studio. Tale soluzione è studiata per mitigare gli effetti dei ponti termici garantendo pannelli ben coibentati con lo spessore appropriato e giunti sigillati. In secondo luogo, la ricerca confronta le prestazioni energetiche di un edificio adattato con l'esclusiva soluzione di pannelli prefabbricati a un retrofit di un sistema ETICS. All'esecuzione dell'analisi energetica, i risultati mostrano che un pannello prefabbricato richiede uno spessore di isolamento inferiore nonostante la presenza di ponti termici. Ciò è probabilmente dovuto alla presenza di borchie in legno e ad un sistema di rivestimento esterno. Inoltre, una soluzione leggera riduce al minimo i carichi strutturali sull'infrastruttura dell'edificio esistente e funge da opzione sostenibile. L'integrazione BIM dei pannelli prefabbricati crea un migliore sistema di pianificazione e coordinamento tra i consulenti e fornisce un processo snello per la simulazione energetica. Una soluzione prefabbricata è quindi un'opzione praticabile per l'ammodernamento di edifici esistenti grazie alla sua costruzione leggera, sostenibilità e prestazioni energetiche.