Evaluation of dynamic energy simulation on building application

A study on a school building has been done, with the goal of increasing its energy performances by exploiting dynamic simulation approach and its peculiarities. The building has been modelled on IES-VE software in all its components: geometry, structure, physical properties of the envelope, conditioning systems, room temperature setpoints and rooms occupancy. The model has been then validated by comparing the output results with real values. The dynamic simulation approach used by the software has been exploited to introduce improvements: small time step simulation allows to observe the time varying phenomena and reduce energy waste. Benefits of those improvements is that they generally do not require a significant economic effort, due to smarter way of controlling the system variables. As last case scenario, the actual heat generation system is revamped with a new hybrid system composed of an air to water heat pump and three new condensing boilers. Since the heat pump requires a lot of electric energy to operate a photovoltaic plant is also modelled. In this way the economic impact of the increased electricity consumption is, in part, compensated. To choose the optimal configuration of the PV system, an economic analysis has been carried out. Then, for each case, also the greenhouse gases emissions analysis has been computed. CO2 emission saving has been estimated considering average emission values for the different type of boilers and equivalent grid electricity emissions. Finally, comparisons between the cases and general evaluation will be done in the conclusion section considering advantages and disadvantages of the utilized approach.

È stato condotto uno studio su un edificio scolastico, con l'obiettivo di aumentarne le prestazioni energetiche sfruttando l'approccio della simulazione dinamica e le sue peculiarità. L'edificio è stato modellato sul software IES-VE in tutte le sue componenti: geometria, struttura, proprietà fisiche dell'involucro, sistemi di condizionamento, temperatura di setpoint e occupazione degli ambienti. Il modello è stato quindi validato confrontando i risultati di output con dei valori reali. La capacità del software di simulare dinamicamente è stata sfruttata per introdurre miglioramenti: simulazioni utilizzando piccoli intervalli temporali consentono di osservare i fenomeni che variano nel tempo e ridurre lo spreco di energia. Il vantaggio di questi miglioramenti è che generalmente non richiedono uno sforzo economico significativo, grazie al modo più intelligente di controllare le variabili del sistema. Come ultimo caso di analisi, l'attuale sistema di generazione del calore viene rinnovato con un nuovo sistema ibrido composto da una pompa di calore aria-acqua e tre nuove caldaie a condensazione. Poiché la pompa di calore richiede molta energia elettrica per funzionare, viene modellato anche un impianto fotovoltaico. In questo modo l'impatto economico dell'aumento del consumo di energia elettrica viene in parte compensato. Per scegliere la configurazione ottimale dell'impianto fotovoltaico è stata effettuata un'analisi economica. In aggiunta, per ogni caso, è stata effettuata l'analisi delle emissioni di gas serra. Il risparmio di emissioni di CO2 è stato stimato considerando i valori medi di emissione per le diverse tipologie di caldaie e le emissioni equivalenti di energia elettrica di rete. Infine, il confronto tra casi e le valutazioni generali saranno trattati nella sezione conclusiva, considerando vantaggi e svantaggi dell'approccio utilizzato.