Ottimizzazione dell'utilizzo dell'energia termica in edifici nuovi ed esistenti

An in-deep study concerning the energy analysis in civil buildings is discussed in this work. In particular, the characterisation of the building envelope in situ and the energy analysis regarding the minimisation of net thermal energy demand for building air-conditioning and the optimisation of the performances of the HVAC systems are here considered, with particular attention also for retrofitting of existent heating systems. The characterisation of building envelope is here analysed through measurements of thermal conductance in situ and determination of air permeability of buildings by means of fan pressurisation method. A theoretical and experimental analysis of measurement apparatus, and a further study of the performances of the main post-processing methods for thermal conductance measurements are here taken into consideration, widening the existent knowledge of this kind of analyses; then targets, methods and results of a measuring campaign are discussed. Concerning the determination of air permeability of buildings by means of fan pressurisation test, methods for conducting the measurements are considered and the main infiltration models are treated. Moreover, results of a measuring campaign in situ are discussed, and a simulation analysis is done to analyse the possibility of implementing the infiltration models for some of the measured cases. Relating to building energy analysis, a simulation study of net air-conditioning energy demand for civil buildings is implemented and discussed, for evaluating the best possible solutions which lead to energy saving and in the meantime guarantee the respect of comfort conditions inside the building. Finally, concerning the optimisation of both building envelope and HVAC systems for civil buildings, a simulation analysis for evaluating heating energy demand is disposed, with particular regard to the generation systems. In particular, retrofitting of heating systems is analysed, the most energy efficient system for new buildings or buildings with an envelope improved on the point of view of thermal insulation is discussed, and the most suitable generation system for some cases of district heating is characterised.

In questo lavoro si affrontano in maniera organica alcune tematiche legate all'analisi energetica per edifici del settore residenziale e terziario. In particolare vengono considerati aspetti migliorativi riguardo la caratterizzazione dell'involucro esistente e la minimizzazione del fabbisogno netto di energia per la climatizzazione degli edifici, come pure l'ottimizzazione dell'intero sistema edificio-impianto con particolare attenzione al retrofit di impianti esistenti. Il primo aspetto, ovvero la caratterizzazione dell'involucro edilizio, è approfondito mediante l'analisi di misure di conduttanza termica in opera di elementi d'involucro e la determinazione della permeabilità all'aria dell'involucro stesso mediante prova di pressurizzazione. Riguardo la misura di conduttanza in opera si discutono un'analisi teorica e sperimentale della strumentazione di misura ed i metodi per l'analisi dei dati, con l'obiettivo di ampliare la conoscenza di quanto finora esistente circa la validità  delle misure stesse; successivamente si espongono gli obiettivi e i metodi di una campagna di misure di conduttanza in opera, discutendone i risultati. Per quanto riguarda la determinazione della permeabilità all'aria degli edifici, sono approfonditi i metodi per lo svolgimento della prova e i principali modelli per correlare i risultati della prova stessa con l'indice di ricambio orario dell'edificio. Inoltre si discutono i risultati di una campagna di misure in opera mediante prova di pressurizzazione, oltre a un'analisi attraverso simulazioni numeriche per valutare la possibilità di utilizzare i modelli di infiltrazione per alcuni dei casi testati in opera. Per quanto riguarda l'analisi energetica degli edifici, si discute uno studio mediante simulazioni numeriche dei fabbisogni netti per la climatizzazione invernale ed estiva di edifici del settore residenziale e terziario, con l'obiettivo di valutare le soluzioni più vantaggiose dal punto di vista del risparmio energetico, garantendo comunque il soddisfacimento delle condizioni di comfort. Infine, per quanto riguarda l'ottimizzazione di sistemi edificio-impianto del settore residenziale, viene presentato uno studio attraverso simulazioni energetiche per la climatizzazione invernale, con particolare rilievo per le tipologie di sistemi di conversione dell'energia termica. In particolare, è stata analizzata la possibilità  di effettuare il retrofit sia nel caso di impianti di edifici esistenti senza intervenire sull'involucro, che identificando il sistema energeticamente più efficiente per quanto riguarda edifici nuovi o sottoposti a coibentazione dell'involucro edilizio, e per alcuni casi è stato valutato il sistema per la conversione dell'energia termica più adatto nell'ipotesi di reti di teleriscaldamento.