Retro-commissioning and energy optimization: a study of an advanced office building in Milan

This thesis focuses on the retro-commissioning of a building located in Milan, characterized by a sophisticated Building Energy Management System (BEMS), with a particular emphasis on optimizing the air conditioning system. The study aims to demonstrate the importance of retro-commissioning as a crucial tool to maximize energy efficiency and address sustainability challenges in the built environment. The work begins with an overview of the current context of buildings in Italy and Europe, examining energy consumption, current legislation, and anticipating future prospects in the industry. This context provides the necessary framework to understand the relevance of retro-commissioning in the perspective of a more sustainable use of resources. This is followed by a review of the state of the art of retro-commissioning, presenting a critical review of previous studies, focusing on retro-commissioning cases similar to the one under examination. This in-depth analysis provides a theoretical and practical foundation, identifying best practices and challenges faced by other researchers. Next, the Milanese case study is examined in detail, analyzing the building, its construction characteristics, and the air conditioning system. The data collection system, implemented through the Desigo software, is examined along with the problems encountered during the data acquisition phase. Subsequently, a detailed simulation model of the building is developed using SketchUp and DesignBuilder, incorporating corrected data collected on-site. The process of updating the initial model with corrected data from direct measurements on the building is outlined, highlighting the importance of an accurate model to guide improvement proposals. The thesis then proposes specific improvements to the air conditioning system, including changes to temperature setpoints and nighttime shutdown of the system. A final improved case is presented, highlighting the energy savings achieved through these changes. The conclusions synthesize a checklist for the retro-commissioning procedure, identifying key points. Constructive criticisms are put forward, such as the improper collection of data despite LEED certification and the limited coverage of energy consumption by the photovoltaic system.

La presente tesi si focalizza sul retro-commissioning di un edificio situato a Milano, caratterizzato da un sofisticato sistema di Building Energy Management System (BEMS), con particolare enfasi sull’ottimizzazione dell’impianto di climatizzazione. Questo studio mira a dimostrare l’importanza del retro-commissioning come strumento cruciale per massimizzare l’efficienza energetica e affrontare le sfide della sostenibilità nell’ambiente costruito. Il lavoro inizia con una panoramica sul contesto attuale degli edifici in Italia ed Europa, esaminando i consumi energetici, la legislazione vigente e anticipando le prospettive future nel settore. Questo contesto fornirà il quadro necessario per comprendere la rilevanza del retro-commissioning nell’ottica di un uso più sostenibile delle risorse. A questo segue un resoconto dello stato dell’arte del retro-commissioning, che presenta una revisione critica degli studi precedenti, focalizzandosi su casi di retro-commissioning simili a quello in esame. Questo approfondimento fornisce una base teorica e pratica, identificando le migliori pratiche e le sfide affrontate da altri ricercatori. Successivamente, si esamina dettagliatamente il caso studio milanese, analizzando l’edificio, le sue caratteristiche costruttive e l’impianto di climatizzazione. Il sistema di raccolta dati, implementato attraverso il software Desigo, è esaminato insieme ai problemi incontrati durante la fase di acquisizione dati. In seguito, viene sviluppato un modello di simulazione dettagliato dell’edificio utilizzando SketchUp e DesignBuilder, incorporando dati corretti raccolti in loco. Viene delineato il processo di aggiornamento del modello iniziale con i dati provenienti da misurazioni dirette sull’edificio, evidenziando l’importanza di un modello accurato per guidare le proposte di miglioramento. La tesi propone quindi miglioramenti specifici all’impianto di climatizzazione, tra cui la variazione dei setpoint di temperatura e lo spegnimento notturno dell’impianto. Viene presentato un caso finale migliorato, evidenziando il risparmio energetico ottenuto attraverso tali modifiche. Le conclusioni sintetizzano una check-list per la procedura di retro-commissioning, identificando i principali punti chiave. Critiche costruttive sono avanzate, come la mancata raccolta corretta dei dati nonostante la certificazione LEED e la limitata copertura del consumo energetico da parte dell’impianto fotovoltaico.