Climate change will affect many human activities and sectors. Among those, the built environment will face several challenges with respect to the varying climate conditions. The present study investigated the global warming impacts on energy demand and indoor climate comfort for an office building in Stockholm. Considering a service life of 50 years, the future climate conditions were investigated for the only air temperature increase in 2070, in accordance with the medium forecasted greenhouse gas emissions scenario provided by the International Panel on Climate Change (IPCC). Another climate morphing approach was adopted to develop the climate file for the year 2080 considering the variation of all the weather parameters. Three different passive cooling solutions, such as external roller shade, electrochromic glazing, and internally ventilated shading, have been implemented in the case study building to decrease the cooling demand. The characteristics of the strategies were preliminarily assessed and then implemented into the building energy simulation software IDA-ICE to evaluate the energy performances with respect to the different climates. The results indicated that an increment of the cooling demand and a reduction of the heating usage will be experienced in the future. The different morphing approaches displayed the inherent uncertainties when future evaluations are performed, although similar weather patterns were found. The improvement of the solar and optical properties, such as the introduction of the exhaust air extraction and the electrochromic technology, implied a lower cooling and ventilation usage. The EC technology reported the lowest cooling demand, while the internally ventilated shading option outperformed the others in terms of annual energy consumption.

Il cambiamento climatico influenzerà numerose attività e settori della società. Tra questi, il settore edilizio sarà condizionato in molteplici aspetti nei prossimi anni. In questo studio, gli effetti del riscaldamento globale sul consumo energetico e comfort interno dell’ambiente costruito sono stati analizzati per un edificio per uffici a Stoccolma. Considerando una vita utile di 50 anni, il clima futuro è stato studiato per il solo aumento della temperatura dell’aria nell’anno 2070, in relazione allo scenario di media entità per le emissioni di gas ad effetto serra fornito dal International Panel on Climate Change (IPCC). Un secondo approccio per la modellazione climatica è stato adottato per sviluppare il file climatico per l’anno 2080 considerando la variazione di tutti i parametri climatici. Con l’obiettivo di ridurre il consumo estivo, tre soluzioni di raffrescamento passivo sono state implementate nel caso studio, quali schermatura avvolgibile esterna, vetri elettrocromici e schermatura interna ventilata. Le caratteristiche delle strategie sono state preliminarmente calcolate e successivamente introdotte nel software di simulazione energetica IDA-ICE per valutare le prestazioni energetiche nei vari climi. I risultati ottenuti hanno rimarcato l’incremento del consumo estivo e riduzione di quello invernale per i prossimi anni. L’analisi di diverse modellazioni climatiche ha sottolineato le incertezze nella valutazione di condizioni future, sebbene sia stata trovata una comune tendenza nel cambiamento climatico. Proprietà solari e ottiche superiori, grazie all’introduzione dell’estrazione interna e tecnologia elettrocromica, hanno prodotto una riduzione del consumo per il raffrescamento e ventilazione. I vetri elettrocromici hanno riportato il consumo estivo minore, mentre la soluzione internamente ventilata ha ottenuto la miglior prestazione energetica in termini di consumo complessivo annuale.

Adapting building design to climate change for an office building in Stockholm through solar control techniques

COSTANZO, MATTEO
2019/2020

Abstract

Climate change will affect many human activities and sectors. Among those, the built environment will face several challenges with respect to the varying climate conditions. The present study investigated the global warming impacts on energy demand and indoor climate comfort for an office building in Stockholm. Considering a service life of 50 years, the future climate conditions were investigated for the only air temperature increase in 2070, in accordance with the medium forecasted greenhouse gas emissions scenario provided by the International Panel on Climate Change (IPCC). Another climate morphing approach was adopted to develop the climate file for the year 2080 considering the variation of all the weather parameters. Three different passive cooling solutions, such as external roller shade, electrochromic glazing, and internally ventilated shading, have been implemented in the case study building to decrease the cooling demand. The characteristics of the strategies were preliminarily assessed and then implemented into the building energy simulation software IDA-ICE to evaluate the energy performances with respect to the different climates. The results indicated that an increment of the cooling demand and a reduction of the heating usage will be experienced in the future. The different morphing approaches displayed the inherent uncertainties when future evaluations are performed, although similar weather patterns were found. The improvement of the solar and optical properties, such as the introduction of the exhaust air extraction and the electrochromic technology, implied a lower cooling and ventilation usage. The EC technology reported the lowest cooling demand, while the internally ventilated shading option outperformed the others in terms of annual energy consumption.
MARTINAC, IVO
PARSMAN, DAVID
ARC I - Scuola di Architettura Urbanistica Ingegneria delle Costruzioni
2-ott-2020
2019/2020
Il cambiamento climatico influenzerà numerose attività e settori della società. Tra questi, il settore edilizio sarà condizionato in molteplici aspetti nei prossimi anni. In questo studio, gli effetti del riscaldamento globale sul consumo energetico e comfort interno dell’ambiente costruito sono stati analizzati per un edificio per uffici a Stoccolma. Considerando una vita utile di 50 anni, il clima futuro è stato studiato per il solo aumento della temperatura dell’aria nell’anno 2070, in relazione allo scenario di media entità per le emissioni di gas ad effetto serra fornito dal International Panel on Climate Change (IPCC). Un secondo approccio per la modellazione climatica è stato adottato per sviluppare il file climatico per l’anno 2080 considerando la variazione di tutti i parametri climatici. Con l’obiettivo di ridurre il consumo estivo, tre soluzioni di raffrescamento passivo sono state implementate nel caso studio, quali schermatura avvolgibile esterna, vetri elettrocromici e schermatura interna ventilata. Le caratteristiche delle strategie sono state preliminarmente calcolate e successivamente introdotte nel software di simulazione energetica IDA-ICE per valutare le prestazioni energetiche nei vari climi. I risultati ottenuti hanno rimarcato l’incremento del consumo estivo e riduzione di quello invernale per i prossimi anni. L’analisi di diverse modellazioni climatiche ha sottolineato le incertezze nella valutazione di condizioni future, sebbene sia stata trovata una comune tendenza nel cambiamento climatico. Proprietà solari e ottiche superiori, grazie all’introduzione dell’estrazione interna e tecnologia elettrocromica, hanno prodotto una riduzione del consumo per il raffrescamento e ventilazione. I vetri elettrocromici hanno riportato il consumo estivo minore, mentre la soluzione internamente ventilata ha ottenuto la miglior prestazione energetica in termini di consumo complessivo annuale.
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