Energy analyses of a deep retrofit of an historical building in Bergamo

The aim of this thesis is to elaborate the most feasible solution in terms of selecting the proper HVAC systems and stratigraphy design for a historical building in Bergamo. It is divided into two parts. The first part is dedicated to the mechanical plant calculation and selection of the units, where district heating is chosen for covering the heating loads and production of domestic hot water, two heat pumps with capacity of 248,7 kW and fan coil units are dedicated for the cooling loads and the ventilation is mechanical. Here is particular that not all buildings could go through the same level of refurbishment, because one of them has culturally valuable walls. Thus, in this case the renovation was constrained only to changing the existing HVAC system, where fan coils are used for cooling and heating loads. The second part is reserved for the energetic calculations carried out in the software Edilclima. The results obtained in this software are showing that following the refurbishment process, the walls were verified for Legge 10 and the energy class of the building improved, leading to reaching the allowable reduction that should be greater than 10% of the energy performance index. What is to be emphasized here is that the thermal transmittance for one of the external walls decreased from 1,64 W/m2/K to 0,209 W/m2/K when the thermal insulation was included. Also, the building in which only HVAC system was reconstructed, could not achieve energy class A, while for the buildings where thermal insulation is present the energy class went more scales up reaching A2 and A3. Another point is also the materials used for the envelope construction. The external wall constructed from brick blocks has the best characteristics, reaching the thermal transmittance of 0,157 W/m2/K, which is lower than the walls built from concrete. In the end, an alternative mechanical plant proposal is analyzed, in which the district heating is replaced with a heat pump. This solution is 2,5 times more expensive and at the same time it did not improve the energy class of the building

Lo scopo di questa tesi è quello di elaborare la soluzione più fattibile in termini di selezione dei sistemi HVAC adeguati e di progettazione della stratigrafia per un edificio storico a Bergamo. È divisa in due parti. La prima parte è dedicata al calcolo impiantistico meccanico e alla scelta delle unità, dove si sceglie il teleriscaldamento per la copertura dei carichi di riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria, per il raffrescamento sono dedicate due pompe di calore da 248,7 kW e ventilconvettori e la ventilazione è meccanica. La particolarità è che non tutti gli edifici potrebbero subire lo stesso livello di ristrutturazione, perché uno di essi ha muri di valore culturale. Pertanto, in questo caso la ristrutturazione si è limitata solo a modificare il sistema HVAC esistente, dove i ventilconvettori vengono utilizzati per i carichi di raffreddamento e riscaldamento. La seconda parte è riservata ai calcoli energetici effettuati nel software Edilclima. I risultati ottenuti in questo software stanno dimostrando che a seguito del processo di ristrutturazione, le pareti sono state verificate secondo la Legge 10 e la classe energetica dell'edificio è migliorata, portando a raggiungere la riduzione ammissibile che dovrebbe essere superiore al 10% dell'indice di prestazione energetica. Ciò che è da sottolineare qui è che la trasmittanza termica di una delle pareti esterne è diminuita da 1,64 W/m2/K a 0,209 W/m2/K quando è stato incluso l'isolamento termico. Inoltre, l'edificio in cui è stato ricostruito solo il sistema HVAC, non ha potuto raggiungere la classe energetica A, mentre per gli edifici in cui è presente l'isolamento termico la classe energetica è salita ulteriormente raggiungendo A2 e A3. Un altro punto sono anche i materiali utilizzati per la costruzione dell'involucro. La parete esterna realizzata in blocchi di mattoni presenta le migliori caratteristiche, raggiungendo la trasmittanza termica di 0,157 W/m2/K, inferiore a quella delle pareti realizzate in calcestruzzo. Infine viene analizzata una proposta impiantistica alternativa di tipo meccanico, in cui il teleriscaldamento viene sostituito con una pompa di calore. Questa soluzione è 2,5 volte più costosa e allo stesso tempo non ha migliorato la classe energetica dell'edificio.