Tesi etd-01132025-185216 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
GINANNI, LORENZO
URN
etd-01132025-185216
Titolo
DIAGNOSI ENERGETICA E ANALISI DINAMICA DI INTERVENTI DI EFFICIENTAMENTO ENERGETICO SU UN SET DI EDIFICI RESIDENZIALI E PUBBLICI
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'ENERGIA, DEI SISTEMI, DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI
Corso di studi
INGEGNERIA ENERGETICA
Relatori
relatore Prof.ssa Schito, Eva
relatore Prof. Conti, Paolo
relatore Prof. Testi, Daniele
relatore Prof. Conti, Paolo
relatore Prof. Testi, Daniele
Parole chiave
- calcolo orario
- Diagnosi energetica
- efficienza energetica
- fotovoltaico.
- simulazione dinamica
Data inizio appello
19/02/2025
Consultabilità
Completa
Riassunto
Nella tesi si presentano le diagnosi energetiche e i possibili interventi di efficientamento energetico di quattro edifici, con destinazione d’uso differente: un palazzo comunale, un’abitazione civile, un museo ed una piscina. Si valuta poi anche la possibilità di condivisione di energia elettrica tra di essi mediante utilizzo di impianti fotovoltaici. L’analisi è condotta sfruttando il software ingegneristico “EC700 Edilclima” mediante metodo di calcolo dinamico orario. Questa metodologia di calcolo consente di ottenere simulazioni più dettagliate e precise, migliorando la progettazione energetica dell’edificio, ottimizzando le prestazioni e i consumi.
Si raccolgono informazioni sulle fatturazioni e sull’utilizzo degli involucri da parte dell’utenza ed in seguito si effettuano operazioni di tuning per allineare in maniera corretta e realistica i consumi calcolati con quelli reali. L’obiettivo è quello di ricercare quelli che sono i parametri più significativi per ridurre i valori, più grandi, calcolati dal programma ed ottenere quindi una calibrazione corretta. Per tabellare il tutto in maniera sintetica ed efficace si sfrutta l’utilizzo del software Excel.
Dopo aver analizzato lo stato di fatto, si valutano quelli che sono i possibili interventi di efficientamento energetico, al fine di ridurre i consumi, a parità di comfort, degli ambienti: a seconda del caso specifico si può valutare l’isolamento dell’involucro, sostituzione degli infissi, sostituzione dell’ impianto (elemento di generazione, passando da caldaia a pompa di calore, con eventuale possibilità di sostituzione dei terminali), installazione di impianto fotovoltaico.
In seguito ad un’attenta analisi sulle varie possibilità di intervento dei casi proposti e scelte le più idonee misure di efficientamento energetico, si effettuano le diagnosi post-operam dei quattro edifici, valutandone i nuovi consumi e i dunque i nuovi valori.
L’analisi dei risultati viene, anche in questo caso, esportata e raccolta su Excel. La quasi totalità dei consumi, dopo gli interventi migliorativi, sarà legata quindi al vettore elettrico. In questo caso, per ottenere quelli che sono gli effettivi kWh di energia elettrica consumati, si ricava il COP orario del nuovo elemento di generazione, ovvero la pompa di calore. Si riesce così a ricavare il contributo legato a riscaldamento e/o raffrescamento richiesto all’impianto. Viene poi sommata anche l’aliquota legata alla componente illuminazione (ed eventuali trasporti presenti nell’edificio), ottenendo quindi la nuova richiesta oraria dell’edificio per tutto l’anno.
Valutata poi l’istallazione di impianto fotovoltaico, per ogni edificio viene calcolata l’effettiva radiazione incidente sulla superficie dove sono installati i pannelli (in funzione dell’angolo di tilt e di azimut) ed inserendo quelli che sono i dati del singolo elemento, si riescono a calcolare le producibilità orarie degli impianti. Risulta poi interessante vedere quello che è l’autoconsumo dei singoli edifici, valutando, ora per ora, eventuali surplus o deficit energetici in funzione di quello che il fotovoltaico riesce a coprire.
Per ogni edificio sono poi calcolati l’indice di copertura da fotovoltaico e l’indice di utilizzo dello stesso. Si può poi quindi valutare la possibilità di condivisione di energia elettrica tra gli edifici, cedendo eventuali surplus agli involucri che presentano dei deficit in quelle ore specifiche mediante una ripartizione di tipo proporzionale. Interessante risulterà vedere come variano gli indici precedentemente calcolati, valutando quindi l’efficienza della condivisione di energia elettrica tra gli edifici.
The thesis presents energy audits and potential energy efficiency interventions for four buildings with different uses: a municipal building, a residential building, a museum, and a swimming pool. The possibility of sharing electricity between these buildings through the use of photovoltaic systems is also evaluated. The analysis is carried out using the engineering software “EC700 Edilclima” with a dynamic hourly calculation method. This calculation method allows for more detailed and accurate simulations, enhancing the building’s energy design and optimizing its performance and consumption.
Data on energy billing and the use of building envelopes by occupants are collected, followed by tuning operations to accurately align the calculated consumption with real values. The aim is to identify the key parameters that can reduce the higher values calculated by the software, ensuring correct calibration. To present the data in a concise and effective manner, Excel software is used for tabulation.
After analyzing the current situation, potential energy efficiency interventions are evaluated to reduce consumption while maintaining the same level of comfort in the spaces. Depending on the specific case, measures can include envelope insulation, window replacement, system upgrades (switching from a boiler to a heat pump, with the option to replace terminal units), and the installation of photovoltaic systems.
Following a thorough analysis of the possible interventions for each case and selecting the most appropriate energy efficiency measures, post-operation energy audits are conducted for the four buildings. New consumption values are assessed and updated accordingly.
The analysis results are again exported and organized in Excel. After the improvements, nearly all consumption will be tied to the electric energy source. To obtain the actual kWh of electricity consumed, the hourly COP (Coefficient of Performance) of the new generation element, i.e., the heat pump, is calculated. This allows the heating and/or cooling contribution required by the system to be determined. The lighting component (and any transportation-related energy use in the building) is then added, producing the new hourly energy demand for the building throughout the year.
Next, the installation of photovoltaic systems is evaluated. For each building, the actual radiation incident on the surface where the panels are installed is calculated (based on tilt angle and azimuth), and by inputting the data for each panel, the hourly energy production of the systems is determined. It is interesting to observe the self-consumption of each building, evaluating hour by hour any energy surplus or deficit based on what the photovoltaic system can cover.
For each building, the photovoltaic coverage index and utilization index are calculated. This allows for the evaluation of the possibility of electricity sharing between buildings, transferring any surpluses to buildings with deficits during specific hours through a proportional distribution. It will be interesting to see how the previously calculated indices change, thus evaluating the efficiency of electricity sharing between the buildings.
Si raccolgono informazioni sulle fatturazioni e sull’utilizzo degli involucri da parte dell’utenza ed in seguito si effettuano operazioni di tuning per allineare in maniera corretta e realistica i consumi calcolati con quelli reali. L’obiettivo è quello di ricercare quelli che sono i parametri più significativi per ridurre i valori, più grandi, calcolati dal programma ed ottenere quindi una calibrazione corretta. Per tabellare il tutto in maniera sintetica ed efficace si sfrutta l’utilizzo del software Excel.
Dopo aver analizzato lo stato di fatto, si valutano quelli che sono i possibili interventi di efficientamento energetico, al fine di ridurre i consumi, a parità di comfort, degli ambienti: a seconda del caso specifico si può valutare l’isolamento dell’involucro, sostituzione degli infissi, sostituzione dell’ impianto (elemento di generazione, passando da caldaia a pompa di calore, con eventuale possibilità di sostituzione dei terminali), installazione di impianto fotovoltaico.
In seguito ad un’attenta analisi sulle varie possibilità di intervento dei casi proposti e scelte le più idonee misure di efficientamento energetico, si effettuano le diagnosi post-operam dei quattro edifici, valutandone i nuovi consumi e i dunque i nuovi valori.
L’analisi dei risultati viene, anche in questo caso, esportata e raccolta su Excel. La quasi totalità dei consumi, dopo gli interventi migliorativi, sarà legata quindi al vettore elettrico. In questo caso, per ottenere quelli che sono gli effettivi kWh di energia elettrica consumati, si ricava il COP orario del nuovo elemento di generazione, ovvero la pompa di calore. Si riesce così a ricavare il contributo legato a riscaldamento e/o raffrescamento richiesto all’impianto. Viene poi sommata anche l’aliquota legata alla componente illuminazione (ed eventuali trasporti presenti nell’edificio), ottenendo quindi la nuova richiesta oraria dell’edificio per tutto l’anno.
Valutata poi l’istallazione di impianto fotovoltaico, per ogni edificio viene calcolata l’effettiva radiazione incidente sulla superficie dove sono installati i pannelli (in funzione dell’angolo di tilt e di azimut) ed inserendo quelli che sono i dati del singolo elemento, si riescono a calcolare le producibilità orarie degli impianti. Risulta poi interessante vedere quello che è l’autoconsumo dei singoli edifici, valutando, ora per ora, eventuali surplus o deficit energetici in funzione di quello che il fotovoltaico riesce a coprire.
Per ogni edificio sono poi calcolati l’indice di copertura da fotovoltaico e l’indice di utilizzo dello stesso. Si può poi quindi valutare la possibilità di condivisione di energia elettrica tra gli edifici, cedendo eventuali surplus agli involucri che presentano dei deficit in quelle ore specifiche mediante una ripartizione di tipo proporzionale. Interessante risulterà vedere come variano gli indici precedentemente calcolati, valutando quindi l’efficienza della condivisione di energia elettrica tra gli edifici.
The thesis presents energy audits and potential energy efficiency interventions for four buildings with different uses: a municipal building, a residential building, a museum, and a swimming pool. The possibility of sharing electricity between these buildings through the use of photovoltaic systems is also evaluated. The analysis is carried out using the engineering software “EC700 Edilclima” with a dynamic hourly calculation method. This calculation method allows for more detailed and accurate simulations, enhancing the building’s energy design and optimizing its performance and consumption.
Data on energy billing and the use of building envelopes by occupants are collected, followed by tuning operations to accurately align the calculated consumption with real values. The aim is to identify the key parameters that can reduce the higher values calculated by the software, ensuring correct calibration. To present the data in a concise and effective manner, Excel software is used for tabulation.
After analyzing the current situation, potential energy efficiency interventions are evaluated to reduce consumption while maintaining the same level of comfort in the spaces. Depending on the specific case, measures can include envelope insulation, window replacement, system upgrades (switching from a boiler to a heat pump, with the option to replace terminal units), and the installation of photovoltaic systems.
Following a thorough analysis of the possible interventions for each case and selecting the most appropriate energy efficiency measures, post-operation energy audits are conducted for the four buildings. New consumption values are assessed and updated accordingly.
The analysis results are again exported and organized in Excel. After the improvements, nearly all consumption will be tied to the electric energy source. To obtain the actual kWh of electricity consumed, the hourly COP (Coefficient of Performance) of the new generation element, i.e., the heat pump, is calculated. This allows the heating and/or cooling contribution required by the system to be determined. The lighting component (and any transportation-related energy use in the building) is then added, producing the new hourly energy demand for the building throughout the year.
Next, the installation of photovoltaic systems is evaluated. For each building, the actual radiation incident on the surface where the panels are installed is calculated (based on tilt angle and azimuth), and by inputting the data for each panel, the hourly energy production of the systems is determined. It is interesting to observe the self-consumption of each building, evaluating hour by hour any energy surplus or deficit based on what the photovoltaic system can cover.
For each building, the photovoltaic coverage index and utilization index are calculated. This allows for the evaluation of the possibility of electricity sharing between buildings, transferring any surpluses to buildings with deficits during specific hours through a proportional distribution. It will be interesting to see how the previously calculated indices change, thus evaluating the efficiency of electricity sharing between the buildings.
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