The use of off-site construction (OSC) has a lot of benefits for building retrofit compared to the traditional construction industry. It got a growing interest in the adoption and development since the turn of the century. This research is divided into two macro stages. The first part is devoted to the introduction of the traditional construction industry (like construction site) and off-site construction, and the state of art of off-site construction from aspects like classification, characteristics, application, drivers, hindrances, future development, and integration solutions with HVAC systems. Then there is a discussion on various existing solutions for adoption of off-site construction façade panels in various European countries, also some projects and concepts developed in Italy. The second part describes the energy and comfort performance of off-site construction façade panels. In this section, a typical residential building built in 1950’s is considered. The whole building and two single rooms were modelled in Grasshopper to simulate and cover the following aspects: (1) introduction of the climate, (2) description of the construction template defined by common materials for old public residential buildings in Italy, and the thermal template defined by European standards, (3) determination of strategies of off-site construction façade panels by energy modelling and simulation, (4) energy and comfort performance for pre and post-retrofit, (5) change of interior daylight due to thickness increase of the exterior wall, (6) analysis of Primary Energy (PE) and (7) condensation risks for the adaption layer between the off-site construction façade panel and the original wall. After the process of retrofit, the annual heating and cooling needs of the building decreased from 106.97 kWh/m2 to 26.86 kWh/m2, 75% decreased compared to the pre-retrofit case. And the annual PE decreased from 146675 kWh to 72382 kWh. In summary, the research provides reference for designers to understand and guide the application of off-site construction façade panels.

L'uso della costruzione off-site (OSC) ha molti vantaggi per l'ammodernamento degli edifici rispetto al tradizionale settore delle costruzioni. Ha ottenuto un crescente interesse per l'adozione e lo sviluppo dall'inizio del secolo. Questa ricerca si divide in due macro fasi. La prima parte è dedicata all'introduzione del settore edile tradizionale e del nuovo approccio cosiddetto “off-site” ovvero industrializzato, e lo stato dell'arte dell’approccio off-site dal punto di vista della classificazione, caratteristiche, applicazione, fattori trainanti, ostacoli, sviluppo futuro, e soluzioni di integrazione con i sistemi HVAC. Si discute poi di varie soluzioni esistenti per l'adozione di pannelli per facciate off-site in vari paesi europei, fra cui l‘Italia. La seconda parte descrive le prestazioni energetiche e di comfort dei pannelli per facciate di costruzione off-site. In questa sezione viene considerato un tipico edificio residenziale costruito negli anni '50. L'intero edificio e due stanze singole sono state modellizzate in Grasshopper per simulare e coprire i seguenti aspetti: (1) analisi del clima, (2) descrizione del modello di costruzione definito dai materiali comuni usati indatati edifici residenziali in Italia e il modello definito dagli standard europei, (3) determinazione delle strategie di pannelli per facciate di costruzione off-site mediante modellizzazione e simulazione energetica, (4) prestazioni energetiche e di comfort pre e post-retrofit, (5) variazione della luce diurna interna dovuta all'aumento dello spessore del muro esterno, (6) analisi in termini di energia primaria e (7) analisi rischio di condensa per lo strato tra il pannello della facciata della costruzione off-site e il muro originale. Dopo il processo di retrofit, il fabbisogno annuo di riscaldamento e raffrescamento dell'edificio è diminuito da 106,97 kWh/m2 a 26,86 kWh/m2, il 75% in meno rispetto al caso di pre-retrofit. E il consumo di energia primaria non rinnovabile annuale è diminuito da 146675 kWh a 72382 kWh. In sintesi, la ricerca fornisce un riferimento ai progettisti per comprendere e guidarli nella valutazione dell’approccio off-site per la riqualificazione degli edifici esistenti.

Application and performance analysis of off-site construction system for building energy retrofit

Zhao, Chan
2019/2020

Abstract

The use of off-site construction (OSC) has a lot of benefits for building retrofit compared to the traditional construction industry. It got a growing interest in the adoption and development since the turn of the century. This research is divided into two macro stages. The first part is devoted to the introduction of the traditional construction industry (like construction site) and off-site construction, and the state of art of off-site construction from aspects like classification, characteristics, application, drivers, hindrances, future development, and integration solutions with HVAC systems. Then there is a discussion on various existing solutions for adoption of off-site construction façade panels in various European countries, also some projects and concepts developed in Italy. The second part describes the energy and comfort performance of off-site construction façade panels. In this section, a typical residential building built in 1950’s is considered. The whole building and two single rooms were modelled in Grasshopper to simulate and cover the following aspects: (1) introduction of the climate, (2) description of the construction template defined by common materials for old public residential buildings in Italy, and the thermal template defined by European standards, (3) determination of strategies of off-site construction façade panels by energy modelling and simulation, (4) energy and comfort performance for pre and post-retrofit, (5) change of interior daylight due to thickness increase of the exterior wall, (6) analysis of Primary Energy (PE) and (7) condensation risks for the adaption layer between the off-site construction façade panel and the original wall. After the process of retrofit, the annual heating and cooling needs of the building decreased from 106.97 kWh/m2 to 26.86 kWh/m2, 75% decreased compared to the pre-retrofit case. And the annual PE decreased from 146675 kWh to 72382 kWh. In summary, the research provides reference for designers to understand and guide the application of off-site construction façade panels.
SCOCCIA, ROSSANO
ARC I - Scuola di Architettura Urbanistica Ingegneria delle Costruzioni
28-apr-2021
2019/2020
L'uso della costruzione off-site (OSC) ha molti vantaggi per l'ammodernamento degli edifici rispetto al tradizionale settore delle costruzioni. Ha ottenuto un crescente interesse per l'adozione e lo sviluppo dall'inizio del secolo. Questa ricerca si divide in due macro fasi. La prima parte è dedicata all'introduzione del settore edile tradizionale e del nuovo approccio cosiddetto “off-site” ovvero industrializzato, e lo stato dell'arte dell’approccio off-site dal punto di vista della classificazione, caratteristiche, applicazione, fattori trainanti, ostacoli, sviluppo futuro, e soluzioni di integrazione con i sistemi HVAC. Si discute poi di varie soluzioni esistenti per l'adozione di pannelli per facciate off-site in vari paesi europei, fra cui l‘Italia. La seconda parte descrive le prestazioni energetiche e di comfort dei pannelli per facciate di costruzione off-site. In questa sezione viene considerato un tipico edificio residenziale costruito negli anni '50. L'intero edificio e due stanze singole sono state modellizzate in Grasshopper per simulare e coprire i seguenti aspetti: (1) analisi del clima, (2) descrizione del modello di costruzione definito dai materiali comuni usati indatati edifici residenziali in Italia e il modello definito dagli standard europei, (3) determinazione delle strategie di pannelli per facciate di costruzione off-site mediante modellizzazione e simulazione energetica, (4) prestazioni energetiche e di comfort pre e post-retrofit, (5) variazione della luce diurna interna dovuta all'aumento dello spessore del muro esterno, (6) analisi in termini di energia primaria e (7) analisi rischio di condensa per lo strato tra il pannello della facciata della costruzione off-site e il muro originale. Dopo il processo di retrofit, il fabbisogno annuo di riscaldamento e raffrescamento dell'edificio è diminuito da 106,97 kWh/m2 a 26,86 kWh/m2, il 75% in meno rispetto al caso di pre-retrofit. E il consumo di energia primaria non rinnovabile annuale è diminuito da 146675 kWh a 72382 kWh. In sintesi, la ricerca fornisce un riferimento ai progettisti per comprendere e guidarli nella valutazione dell’approccio off-site per la riqualificazione degli edifici esistenti.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/175402