Technologies and conditions to reach the positive energy building level in Italy

The building sector consumes an important amount of final energy and emits greenhouse gases in developed countries. Buildings account for 30% to 40% of global final energy consumption and nearly 40% of global CO2 emissions. In response to these challenges, the concept of Positive Energy Buildings has emerged, aiming to produce more energy than they consume and contribute surplus energy to the grid in a specific period. Italy’s climate ranges from a Mediterranean climate in the south to a continental temperate climate in the north. This thesis investigates the feasibility and potential of achieving Positive Energy Buildings in two distinct Italian cities, Palermo and Milano, characterised by diverse climatic conditions. Using Integrated Environmental Solutions Virtual Environment (IESVE) software, the energy performance of a six-storey building design is evaluated considering renewable energy generation from solar panels, heat pump technologies and various roofing styles. Research indicates that Palermo has more significant potential for attaining PEB level due to its climate and higher solar irradiance level than Milano. All tested roofing styles in Palermo succeeded in reaching PEB level with higher electricity generation in six-storey building. Certain scenarios in Milano failed to meet PEB level due to lower solar irradiance levels and higher electricity consumption in the six-storey building model. Strategies such as off site electricity generation and modification of the number of storey are tested to overcome energy gap and to achieve PEB level in Milano. This comparative analysis provides insight into the challenges and opportunities of implementing PEB level in Italian climatic conditions.

Il settore dell'edilizia consuma una quantità importante di energia finale ed emette gas a effetto serra nei Paesi sviluppati. Gli edifici sono responsabili del 30-40% del consumo energetico finale globale e di quasi il 40% delle emissioni globali di CO2. In risposta a queste sfide, è emerso il concetto di edifici a energia positiva, con l'obiettivo di produrre più energia di quanta ne consumino e di contribuire con l'energia in eccesso alla rete in un periodo specifico. Il clima italiano varia da un clima mediterraneo al sud a un clima temperato continentale al nord. Questa tesi indaga la fattibilità e il potenziale della realizzazione di edifici a energia positiva in due diverse città italiane, Palermo e Milano, caratterizzate da condizioni climatiche diverse. Utilizzando il software Integrated Environmental Solutions Virtual Environment (IESVE), si valutano le prestazioni energetiche di un edificio di sei piani, considerando la generazione di energia rinnovabile da pannelli solari, le tecnologie a pompa di calore e vari stili di copertura. La ricerca indica che Palermo ha un potenziale più significativo per raggiungere il livello PEB grazie al suo clima e al livello di irraggiamento solare più elevato rispetto a Milano. Tutti gli stili di copertura testati a Palermo sono riusciti a raggiungere il livello PEB con una maggiore produzione di elettricità in un edificio di sei piani. Alcuni scenari a Milano non hanno raggiunto il livello PEB a causa dei livelli di irraggiamento solare più bassi e del consumo di elettricità più elevato nel modello di edificio a sei piani. Per superare il divario energetico e raggiungere il livello PEB a Milano, sono state testate strategie come la generazione di elettricità fuori sede e la modifica del numero di piani. Questa analisi comparativa fornisce una visione delle sfide e delle opportunità di implementazione del livello PEB nelle condizioni climatiche italiane.