Smart adaptive blinds: experimental evaluation and long-term performance analysis for sustainable building retrofit

This thesis compares four adaptive smart blinds with traditional dynamic external shading in a Zurich office building. In response to the urgent challenge of climate change, the imperative for implementing decarbonization in the building sector is evident, prompting the integration of innovative technologies for sustainable retrofitting. While dynamic external shadings are recognized for energy efficiency, previous studies often underestimated long-term performance, CO2 emissions, maintenance, and life cycle assessments. The study emphasizes internal blinds as a practical alternative, evaluating energy demand, thermal comfort, daylight, and visual comfort across five shading devices. Results underscore the effectiveness of specific solutions, such as a roller blind, a cellular shade, and a fabric louvre device, comparable to dynamic external venetian blind. Despite external shading that has superior cooling demand reduction, fabric louvre and curtain outperform by 10% in energy demand reduction. Sensitivity analysis optimized internal shades with solar radiation control. A 60-year life cycle assessment revealed internal blinds exhibit a 70% lower embodied impact, resulting in an additional 10% operational carbon savings compared to external devices. Additionally, they are easier to install and maintain, representing a noteworthy replacement for external shadings. The study acknowledges advancements but underscores the need for thorough end-of-life stage studies, encouraging further exploration and development in in sustainable building technologies.

In risposta alla pressante sfida del cambiamento climatico, emerge chiaramente l'urgenza di implementare la decarbonizzazione nel settore edilizio, spingendo verso l'integrazione di tecnologie innovative per la ristrutturazione sostenibile. La tesi vuole affrontare questa problematica e conduce un'approfondita comparazione di quattro sistemi di schermatura solari interni con un tradizionale frangisole esterno dinamico relativo a un edificio per uffici di Zurigo. Sebbene i sistemi di ombreggiatura esterni dinamici contribuiscano a migliorare l'efficienza energetica, è opportuno rilevare che gli studi precedenti hanno spesso sottovalutato le prestazioni a lungo termine, le emissioni di CO2, la manutenzione e le valutazioni del ciclo di vita. Lo studio rimarca i sistemi di ombreggiatura interni come un'alternativa pratica, valutando il fabbisogno energetico, il comfort termico, la luce naturale e il comfort visivo attraverso cinque dispositivi di schermatura. I risultati evidenziano l'efficacia di soluzioni specifiche, come una tenda a rullo, una tenda a nido d'ape e un dispositivo a lamelle in tessuto, paragonabili alla veneziana esterna dinamica. Nonostante l'ombreggiatura esterna presenti una maggiore riduzione della richiesta di raffreddamento, le lamelle in tessuto e la tenda offrono una percentuale maggiore del 10% nella riduzione del fabbisogno energetico. Un'analisi di sensitività ha ottimizzato le tende interne con il controllo della radiazione solare. Attraverso una valutazione del ciclo di vita di 60 anni, appare evidente che le tende interne presentano un impatto ambientale inferiore del 70%, con un risparmio di emissioni di anidride carbonica durante la fase operativa del 10% rispetto al dispositivo esterno. A ciò si aggiunga che i dispositivi interni sono più facili da installare e manutenere, rappresentando così una valida alternativa alle ombreggiature esterne. A fronte delle analisi effettuate, pur sottolineando la necessità di studi approfonditi sulla fase di fine vita, lo studio riconosce i progressi significativi registrati nel capo delle tecnologie edilizie sostenibili, tali da aprire con fiducia ulteriori spazi di esplorazioni e sviluppi in materia.