Factors affecting Thermal Bridges and their impact on Building Energy Performance

Amidst the growing urgency of solving climate change, the role of the construction industry in it and the rapidly growing need for more buildings for ever-growing populations and economies, it is imperative that we look for solutions to reduce the emissions intensity of buildings. As buildings emit greenhouse gases throughout their life cycle, focusing on each phase individually for emission reduction strategies is crucial. This research concentrates on the early design phase, specifically on estimating the heating energy demand of buildings, and examines the impact of thermal bridges. Starting with the definition of a reference office building, the study investigates the effect of thermal bridges in three different climatic zones in Italy. Addressing a research gap, this work explores the influence of various building shape typologies on thermal bridges. The study considers several factors affecting thermal bridges, including heat transmittance (Ψ-values) and the ratio of total thermal bridge length to the envelope surface area (Ltot/Senv). The latter is influenced by the window-to-wall ratio and the geometric shape of the building. By analyzing the surface area-to-volume ratios and their impact on thermal bridging heat loss, the research provides valuable insights into the role of building shape in energy performance. The results offer a practical methodology for estimating the energy consumption attributable to thermal bridges during the pre-design phase. This approach can be particularly beneficial in the early design stages of future construction projects, helping to mitigate the emissions intensity of buildings.

Di fronte alla crescente urgenza di risolvere il cambiamento climatico, al ruolo del settore edile in esso e alla rapida crescita della necessità di più edifici per popolazioni ed economie in continua crescita, è imperativo cercare soluzioni per ridurre l’intensità delle emissioni di edifici. Poiché gli edifici emettono gas serra durante tutto il loro ciclo di vita, è fondamentale concentrarsi su ciascuna fase individualmente per le strategie di riduzione delle emissioni. Questa ricerca si concentra sulla fase iniziale di progettazione, in particolare sulla stima del fabbisogno energetico per il riscaldamento degli edifici, ed esamina l'impatto dei ponti termici. Partendo dalla definizione di un edificio per uffici di riferimento, lo studio indaga l'effetto dei ponti termici in tre diverse zone climatiche italiane. Colmando una lacuna della ricerca, questo lavoro esplora l’influenza di varie tipologie di forme di edifici sui ponti termici. Lo studio considera diversi fattori che influenzano i ponti termici, tra cui la trasmittanza termica (valori Ψ) e il rapporto tra la lunghezza totale del ponte termico e la superficie dell’involucro (Ltot/Senv). Quest'ultimo è influenzato dal rapporto finestra-parete e dalla forma geometrica dell'edificio. Analizzando i rapporti superficie-volume e il loro impatto sulla perdita di calore dei ponti termici, la ricerca fornisce preziose informazioni sul ruolo della forma dell’edificio nelle prestazioni energetiche. I risultati offrono una metodologia pratica per stimare il consumo energetico attribuibile ai ponti termici durante la fase di pre-progettazione. Questo approccio può essere particolarmente utile nelle prime fasi di progettazione dei futuri progetti di costruzione, contribuendo a mitigare l’intensità delle emissioni degli edifici.