Indoor comfort and energy retrofit of school buildings. A case study in Milano - via Zuara

Public buildings are significant energy consumers considering their monumental size and intensity of usage. Being built in architectural historic styles, these facilities originate from the time period prior to The Industrial Revolution, thus the technology being used for constructing them did not include energy-saving in their building concepts. It is clear that retrofitting using new technologies would provide ways of adaptation to contemporary requirements in terms of energy-efficient building strategies. Those ways are varying from the simple first step interventions such as reducing the overall costs of maintenance and usage to more current concerns of CO2 emissions. Schools are one of the most intensively used buildings of this type and the comfort conditions are important in order to ensure student's best possible wellbeing and productivity. The method to reach the comfort thresholds and reach the best energy usage results means to exploit the gains and reduce the losses. There are a few ways to do so: thermally insulating the building’s envelope, replacing existing windows with higher performance ones, enhancing solar gains during winter and reducing them during summer, and finally, using ventilation in the most favorable way. For this research, static and dynamic calculations were used in order to estimate realistic conditions in the best possible way. Inputs were calculated based on the information collected on the site in order to set the baseline - current state of the building. Retrofit strategies were applied to the baseline and each step was parallelly compared with the other in order to apply the greatest improvement. It is not possible to reach the comfort threshold with passive strategies, but aiming to achieve the most of it is beneficial in the long run. The research contained in this thesis aims to create a base point, identify possible problems, and most importantly contribute to further encouraging the discussion in this field concerning ubiquitous topics related to indoor comfort and energy retrofit of the buildings.

Gli edifici pubblici sono importanti consumatori di energia considerando le loro dimensioni monumentali e l'intensità di utilizzo. Essendo costruite in stili storici architettonici, queste strutture risalgono al periodo precedente alla rivoluzione industriale, quindi la tecnologia utilizzata per costruirle non includeva il risparmio energetico nei loro concetti di costruzione. È chiaro che il retrofit utilizzando le nuove tecnologie fornirebbe modalità di adattamento alle esigenze contemporanee in termini di strategie edilizie efficienti dal punto di vista energetico. Questi modi variano dai semplici interventi di prima fase, come la riduzione dei costi complessivi di manutenzione e utilizzo, alle preoccupazioni più attuali sulle emissioni di CO2. Le scuole sono uno degli edifici più utilizzati di questo tipo e le condizioni di comfort sono importanti per garantire il miglior benessere e produttività possibile degli studenti. Il metodo per raggiungere le soglie di comfort e raggiungere i migliori risultati di consumo energetico significa sfruttare i guadagni e ridurre le perdite. Ci sono alcuni modi per farlo: isolare termicamente l'involucro dell'edificio, sostituire le finestre esistenti con altre più performanti, aumentare i guadagni solari durante l'inverno e ridurli durante l'estate e, infine, utilizzare la ventilazione nel modo più favorevole. Per questa ricerca sono stati utilizzati calcoli statici e dinamici al fine di stimare condizioni realistiche nel miglior modo possibile. Gli input sono stati calcolati sulla base delle informazioni raccolte sul sito al fine di impostare lo stato di riferimento - attuale dell'edificio. Le strategie di retrofit sono state applicate alla linea di base e ogni passaggio è stato confrontato parallelamente con l'altro per applicare il miglioramento maggiore. Non è possibile raggiungere la soglia di comfort con strategie passive, ma puntare a ottenerne il massimo è vantaggioso nel lungo periodo. La ricerca contenuta in questa tesi mira a creare un punto di partenza, identificare possibili problemi e, soprattutto, contribuire a incoraggiare ulteriormente la discussione in questo campo su argomenti onnipresenti relativi al comfort interno e al retrofit energetico degli edifici.