Optimization of thermal performances and of assembly on-site of a modular structure using Silica Aerogel

Thermal performances of buildings are important for the general comfort of the structures, specifically when it comes to prefabricated structures. This project starts from an evaluation of the basics of thermal insulation in modular buildings and particularly on evaluating the actual thermal performance of a module produced from the Belgian company Degotte, with the objective to maximize their thermal insulation. Secondly, the time required for the assembly of the prefabricated was evaluated and optimized, together with the consideration and optimization of disassembly of the module itself. The disassembly has been evaluated considering the new materials’ choices and the total Life Cycle of the products. The study starts analyzing the performance of the materials’ layers in the structure they are currently producing with the aim of optimizing the weakest areas found. Thermal performance is associated to various materials’ properties, such as thermal conductivity, Heat Loss and Resistance. All of these properties have been used and then compared to each other for identifying the areas in need to have a better performance, which resulted to be the corner -with a beam- and the floor of the module. There have been found solutions for thermal optimization, looking for thermal conductivity values in various insulating materials and experimenting on changes in thickness. The best material identified as the best choice for insulation is the Aerogel, a quite new material, which has then been put in the structure and studied in its shapes and disposal. In fact, the modified prefabricated module is then studied and the aspect of its assembly and disassembly have been optimized. The study deepens the LCA (Life Cycle Assessment) of the materials used in the module, aiming to an optimization of time and accessibility, with a focus on the sustainability of the entire chain for the product.

Le prestazioni termiche degli edifici sono importanti per il comfort generale delle strutture, in particolare quando si tratta di strutture prefabbricate. Questo progetto parte da una valutazione delle basi dell'isolamento termico negli edifici modulari e in particolare dalla valutazione delle effettive prestazioni termiche di un modulo prodotto dall'azienda belga Degotte, con l'obiettivo di massimizzarne l'isolamento termico. In secondo luogo, il tempo necessario per il montaggio del prefabbricato è stato valutato e ottimizzato, insieme alla considerazione e all'ottimizzazione dello smontaggio del modulo stesso. Lo smontaggio è stato valutato considerando le scelte dei nuovi materiali e il ciclo di vita totale dei prodotti. Lo studio inizia analizzando le prestazioni degli strati dei materiali nella struttura che stanno attualmente producendo con l'obiettivo di ottimizzare le aree più deboli. Le prestazioni termiche sono associate alle proprietà di vari materiali, come la conducibilità termica, la perdita di calore e la resistenza. Tutte queste proprietà sono state utilizzate e poi confrontate tra loro per identificare le aree in cui è necessario avere una migliore performance, che ha portato ad essere l'angolo -con una trave- e il pavimento del modulo. Sono state trovate soluzioni per l'ottimizzazione termica, alla ricerca di valori di conducibilità termica in vari materiali isolanti e sperimentando variazioni di spessore. Il miglior materiale identificato come la scelta migliore per l'isolamento è l'Aerogel, un materiale del tutto nuovo, che è stato poi inserito nella struttura e studiato nelle sue forme e smaltimento. Infatti, il modulo prefabbricato modificato viene quindi studiato e l'aspetto del suo assemblaggio e smontaggio è stato ottimizzato. Lo studio approfondisce la LCA (Life Cycle Assessment) dei materiali utilizzati nel modulo, puntando ad un'ottimizzazione del tempo e dell'accessibilità, con un focus sulla sostenibilità dell'intera catena per il prodotto.