Energy retrofitting of non-residential buildings: prefabricated solutions for EPBD compliance and economic sustainability within EU taxonomy framework

Since prehistoric times, human actions have profoundly shaped and altered ecosystems, leaving unconsciously its permanent mark on the surrounding world. Every form of life modifies its environment, and human beings have always been part of this mutation, resulting nowadays in the so-called "climate change". This thesis investigates the role of energy renovation in achieving climate neutrality within the European building sector, with a particular focus on a new retrofit proposal: prefabricated solutions. The primary aim is to explore innovative renovation approaches to meet the ambitious goals outlined in the latest Energy Performance of Buildings Directive, which sets strict targets for energy efficiency and emissions reduction by 2050. Therefore, a comparison between traditional thermal insulation systems and prefabricated technologies was carried out, necessary to support the advantages achievable with the new proposal in terms of cost-effectiveness, sustainability and timeline’s efficiency. The economic feasibility of prefabricated solutions has been examined too, highlighting their significant role in reducing construction times and costs while meeting the zero-emission concept for buildings. To validate hypothesis, they are applied to a real case study building in Milan, subjected to a series of retrofit interventions that successfully improved its energy performance and CO2 emissions reduction. Comparing the actual renovation with a hypothetical one based on prefabricated components, it is clear how new technological solutions can bring improvements on all fronts. Thus, the results demonstrate that these solutions offer a more environmentally and economically friendly, as well as faster alternative to traditional renovation methods, addressing the urgent need for rapid action to meet climate objectives. They also contribute to growing the knowledge on sustainable building practices and provide valuable insights for stakeholders in the construction sector, including investors, policymakers, and industry professionals. Indeed, the study also integrates the concept of EU Taxonomy and CRREM tools, providing a framework to ensure investments to be aligned with sustainability goals and contribute to broader efforts for global greenhouse gas emissions reduction. Since this technology is still in development, future research could focus on scaling these solutions. By refining and expanding their implementation across more complex building typologies and diverse urban context, it would be possible to explore how building renovation rate could vary. Whether future retrofits of the European’s building stock were to be carried out with prefabrication, it would be possible to further accelerate the transition towards a climate-neutral built environment.

Fin dalla preistoria, le azioni umane hanno profondamente influenzato e modificato gli ecosistemi, lasciando inconsapevolmente un segno permanente nel mondo circostante. Ogni forma di vita modifica l’ambiente in cui vive, e gli esseri umani sono sempre stati parte di questa mutazione, sfociando oggigiorno nel così detto "cambiamento climatico". Questa tesi indaga sul ruolo della ristrutturazione energetica nel raggiungimento della neutralità climatica per il settore edilizio, focalizzandosi su una nuova proposta: le soluzioni prefabbricate. L'obiettivo principale è esplorare approcci innovativi di riqualificazione per raggiungere gli ambiziosi obiettivi delineati nell'ultima Direttiva sulla Prestazione Energetica degli Edifici, che stabilisce target rigorosi per l'efficienza energetica e la riduzione delle emissioni entro il 2050. Pertanto, è stata effettuata una comparazione tra i tradizionali sistemi di riqualificazione e le tecnologie prefabbricate, necessaria per supportare i vantaggi che possono essere ottenuti con la nuova proposta in termini di efficienza temporale e sostenibile. È stata esaminata anche la fattibilità economica delle soluzioni prefabbricate, evidenziando il loro ruolo significativo nel ridurre i tempi di costruzione e i costi, pur rispettando il concetto di edifici a zero emissioni. Al fine di convalidare le ipotesi, queste vengono applicate ad uno caso studio reale situato a Milano, sottoposto a una serie di interventi di retrofit che hanno migliorato con successo la sua performance energetica e la riduzione delle emissioni di CO2. Confrontando la ristrutturazione effettiva con una ipotetica, basata su componenti prefabbricati, è evidente come le nuove soluzioni tecnologiche possano apportare miglioramenti sotto molti punti di vista. I risultati dimostrano che queste soluzioni offrono un'alternativa più ecologica, economica e rapida rispetto ai metodi di ristrutturazione tradizionali, rispondendo all'urgenza di adottare misure rapide per raggiungere gli obiettivi climatici. Contribuiscono inoltre ad ampliare le conoscenze sulle pratiche edilizie sostenibili e forniscono spunti preziosi per gli attori del settore delle costruzioni, tra cui investitori, decisori politici e professionisti del settore. Infatti, lo studio integra anche il concetto di Tassonomia UE e gli strumenti CRREM, fornendo una metodologia per garantire che gli investimenti siano allineati agli obiettivi di sostenibilità e contribuiscano agli sforzi globali per la riduzione delle emissioni di gas serra. Poiché questa tecnologia è ancora in fase di sviluppo, le ricerche future potrebbero concentrarsi sullo scaling di queste soluzioni. Raffinando ed espandendo la loro implementazione su edifici più complessi e contesti urbani diversi, sarebbe possibile esplorare la variazione del tasso di ristrutturazione degli edifici. Se i futuri interventi di retrofit del patrimonio edilizio europeo venissero realizzati con la prefabbricazione, sarebbe possibile accelerare ulteriormente la transizione verso un ambiente costruito a impatto climatico nullo.