Applicazione di modelli dinamici per interventi di riqualificazione : valutazione di diverse varianti progettuali secondo i criteri di efficientamento energetico, benessere degli ambienti interni e variazione futura dei consumi per un edificio ad uso uffici

In the present degree thesis, the energy consumption of a four-story office building located in Milan (Italy) was analyzed. These results were obtained using the Virtual Environment software developed by the company Integrated Environmental Solutions Ltd, more commonly known as IES-VE. Once the energy consumption of the existing design was studied, several variants were developed. The first set of variants involved modifications to the building envelope, evaluated through static load simulations. The second set, on the other hand, considered changes related to the operational profiles of different building components (such as internal lighting and shading), variations in the behavior of the air conditioning system, and the replacement of it using a different technology. The energy consumption of all these models was compared, and then the comfort of the air-conditioned environment was evaluated. This analysis was carried out using the Unmet Load Hours method and the Predicted Mean Vote and Predicted Percentage of Dissatisfied methods. Subsequently, two specific variants were found to be satisfactory in both assessments: one with an air conditioning system based on a VRF system, and the other with a system defined as ‘Hydronic,’ composed of heat pumps, air handling units, and four-pipe fan coil units. As an additional evaluation of these two models, the relationship between seasonal energy consumption for building air conditioning and energy production of a photovoltaic system installed on the roof was considered. Also, a study of consumption was conducted using predictive scenarios based on climate data for 2050, according to two different “Representation Concentration Pathways.” Finally, a simplified analysis of costs and annual returns for each model was carried out, based on data provided by the engineering studio “ARIATTA Ingegneria dei Sistemi”. The results of the analysis lead to defining the “Hydronic” system as the best variant in all aspects, confirming what is reported in the reference literature.

Nel presente elaborato si sono analizzati i consumi di un edificio ad uso uffici di quattro piani fuori terra ubicato a Milano (Italia). Questi si sono ottenuti tramite l’utilizzo del software Virtual Environment realizzato dalla società Integrated Environmental Solutions Ltd, più comunemente conosciuto come IES-VE. Una volta studiati i consumi di quello che è lo stato di progetto si sono realizzate diverse varianti. Le prime apportando delle modifiche all’involucro, valutandole tramite simulazioni statiche dei carichi. Le seconde invece con delle modifiche che considerano: i profili di funzionamento delle diverse componenti dell’edificio (illuminazione interna e schermature), le variazioni nel comportamento dell’impianto di climatizzazione e la sostituzione di quest’ultimo, sfruttando una tecnologia differente. I consumi di tutti questi modelli sono stati confrontati e poi si è passati a valutare il comfort dell’ambiente climatizzato. Questa analisi è stata fatta tramite il metodo delle Unmet Load Hours e il metodo del Predicted Mean Vote e Predicted Percentage of Dissatisfied. In seguito sono risultate soddisfacenti, in entrambe le valutazioni, due varianti in particolare: una con un impianto di climatizzazione basato sul sistema VRF e l’altra con un impianto, definito con il termine “Idronico”, composto da pompe di calore, unità di trattamento dell’aria e ventilconvettori a quattro tubi. Come ulteriore valutazione di questi due modelli si è considerato il rapporto tra i consumi stagionali per la climatizzazione dell’edificio e la produzione di energia di un impianto fotovoltaico installato in copertura. Inoltre si è fatto uno studio dei consumi utilizzando gli scenari previsionali dei dati climatici per il 2050, secondo due diversi “Representation Concentration Pathways”. Infine si è svolta una analisi semplificata dei costi e del rientro annuo di ciascun modello, in base a dati forniti dallo studio “ARIATTA Ingegneria dei Sistemi”. I risultati dell’analisi portano a definire come variante migliore, sotto tutti gli aspetti, quella in cui è installato l’impianto “Idronico”, a conferma di quanto riportato nella letteratura di riferimento.