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Venezia, Francesca

Occupant's Action Scenarios. Influence on indoor environmental quality and energy consumptions = Influenza del Comportamento dell'occupante sulla qualità climatica indoor e sui consumi energetici negli edifici.

Rel. Stefano Paolo Corgnati, Bjarne W. Olesen, Rune Vinther Andersen. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura (costruzione), 2011

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Abstract:

Diversi fattori hanno causato un aumento mondiale nei consumi energetici. La globalizzazione ha cambiato gli stili di vita e le aspettative sulla qualità di vita in molte culture e si è arrivati ad un punto in cui la sostenibilità non è più trascurabile.

Uno tra gli aspetti che maggiormente influenzano l'inquinamento ambientale nei paesi sviluppati è il consumo di energia negli edifici. In tutto il mondo l'industria delle costruzioni è tra quelle che più contribuiscono al consumo di materiali ed energia. Nell' Europa del nord il 41% dei consumi totali di energia è dovuto alle costruzioni di cui il 30% di questi sono da attribuirsi al settore residenziale. Nelle abitazioni, il 57% dell'energia consumata è impiegata nel riscaldamento, il 25% per l'acqua calda sanitaria, l'11% per l'illuminazione e per gli apparecchi elettrici e il 7% per cucinare. Di conseguenza le riduzioni dei consumi energetici negli edifici e delle relative emissioni di CO2 sono l'obiettivo principale che l'architettura sostenibile si propone. Le simulazioni energetiche sono sempre più utilizzate nella fase progettuale ma la maggior parte dei programmi di calcolo sono in grado di simulare accuratamente soltanto le proprietà fisiche dell'edificio. La capacità di calcolare i consumi energetici reali è infatti minata da una scarsa rappresentazione delle variabili stocastiche che mettono in relazione le interazioni umane con il controllo dell'ambiente interno.

La ragione della discrepanza tra i consumi energetici simulati e reali risiede nel fatto che gli strumenti di simulazione sono soltanto capaci di descrivere le azioni di controllo modellando deterministicamente e seguendo schedule prefissate e non realistiche. In realtà i modelli di comportamento dell'utente sono generalmente descritti da algoritmi statistici mentre gli strumenti di simulazione si basano su equazioni che mimano la realtà in maniera statica. Vengono di solito adottate assunzioni che descrivono la presenza dell'occupante e le azioni sull'edificio ma il comportamento umano è molto più complesso (Hoes e al., 2009). Nelle regolari simulazioni energetiche è impossibile stabilire quanto vicino i risultati saranno all'uso energetico totale. Negli ultimi anni è aumentata l'attenzione verso i modelli probabilistici di comportamento dell'occu¬pante negli edifici ed è necessario prendere in considerazione le interazioni degli occupanti alfine ottenere valori più vicini al consumo reale. Per fare ciò queste equazioni, che descrivono il comportamento, necessitano di essere implementate nei programmi di simulazione e deve essere definito un metodo per una migliore previsione della domanda energetica.

I software attuali non sono al momento in grado di valutare adeguatamente gli scenarios spiegando l'influenza del comportamento dell'occupante che è il punto cruciale nello sforzo di ridurrei i consumi energetici che anche questo lavoro di tesi si propone di affrontare. Si è dunque cercato di definire un modello realistico di profili comportamentali da poter implementare nei programmi si simulazione degli edifici. Il lavoro descritto in questa tesi si concentra principalmente sulla ricerca di come diversi profili di utenti probabilistici influenzino la qualità dell'ambiente interno e i consumi energetici allo scopo di confrontare i risultati ottenuti con un uso standard dei programmi di simulazione.

Inizialmente si sono analizzate le abitudini degli occupanti di 15 abitazioni danesi attraverso la regressione logistica al fine di calcolare la probabilità di regolare i set-point di temperatura delle valvole termostatiche dei radiatori. I risultati delle analisi statiche mostrano tre profili di utenti per la simulazione delle interazioni degli occupanti con i sistemi di controllo del riscaldamento da implementare come input all'interno dei programmi di simulazione. I risultati mostrano come le categorie di comfort abbiano un impatto significativo sulla qualità ambientale interna e sottolineano la loro influenza sui consumi energetici.

Si sono implementati i modelli di comportamento umano basati sulle misurazioni. I risultati delle simulazioni sono stati espressi come distribuzioni probabilistiche di valori di consumo energetico ed è stata calcolata la qualità ambientale interna.

L'intento principale di questa tesi è mostrare come questa metodologia possa essere anche applicata in tutti gli aspetti delle interazioni degli utenti con l'edificio e gli impianti come l'apertura delle finestre, dispositivi di ombreggiamento, illuminazione, etc. allo scopo di ottenere previsioni sempre più realistiche sui consumi energetici.

Relatori: Stefano Paolo Corgnati, Bjarne W. Olesen, Rune Vinther Andersen
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura (costruzione)
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2382
Capitoli:

Ringraziamenti

Summary

Sommario

1.Introduzione

1.1Background

1.2State of the art

1.3Lo scopo della ricerca

1.4Strategia della ricerca

2.Il contesto della ricerca

2.1Aspetti climatici

2.1.1Raccomandazioni

2.1.2Tecnologie sostenibili

2.1.3Efficienza energetica negli edifici

2.2Effetti del comportamento degli occupanti sui consumi energetici negli edifici

2.2.1I consumi energetici negli edifici

2.2.2Il comportamento dell'occupante

2.3Utenti e progettazione sostenibile

2.3.1Le reazioni umane all'ambiente interno

2.3.2Utente reale vs utente standard

2.3.3Il ruolo dell'utente della progettazione del nuovo costruito

3.Una nuova sensibilità energetica nel progetto degli edifici...

3.1La direttiva sulle prestazioni energetiche degli edifici.

3.1.1Il contesto europeo. EPBD.

3.1.2Il contesto internazionale. Politiche di risparmio energetico.

3.2Annex 53

3.2.1I parametri influenzanti i consumi energetici

3.2.2Consumi energetici: teoria e realtà

3.2.3L'incertezza di simulare il comportamento dell'occupante

3.2.4"A better prediction for a better understanding"

4.Nuovi approcci per la progettazione energetica sostenibile

4.1IEQ. Indoor Environmental Quality

4.1.1Gli elementi della qualità dell'ambiente interno

4.1.2Il comfort termico

4.1.3Criteri raccomandati per l'IEQ

4.2Drivers e Action scenarios

4.3Migliorare le simulazioni energetiche attraverso la modellazione del

comportamento degli occupanti

4.4Verso una descrizione probabilistica del comportamento degli occupanti

5.Un caso studio. Ricerca su in progetto d'architettura

5.1Introduzione

5.2Il progetto

5.3Il calcolo energetico

5.3.1Metodologia

5.3.2Lo strumento di simulazione: IDA ICE

5.4Parametri di input

5.4.1Il clima

5.4.2Le caratteristiche fisico-tecniche

5.4.3Le caratteristiche dell' IEQ

5.4.4L'utente

5.5Simulazioni dei consumi energetici con riferimento ad utenti standard

5.5.1Risultati

5.5.2Indoor Thermal Comfort

5.6Conclusioni

6.Un modello probabilistico di comportamento degli occupanti

6.1Introduzione

6.2Il database

6.2.1Elaborazione dei dati

6.2.2Analisi dei risultati

6.3Metodologia

6.3.1II calcolo della probabilità con metodi statistici

6.3.2Regressione logistica

6.3.3Modello lineare

6.4La probabilità di operare sull'ITC

6.4.1Elaborazione dei dati di input con il programma di statistica R

6.4.2Profili di utenti reali

6.4.3Analisi dei risultati

6.5Implementazione dei profili di utenti con il programma di simulazione IDA ICE

6.5.1Metodologia

6.5.2I parametri di input

6.6Simulazione dei consumi energetici con riferimento ad utenti reali

6.7Una distribuzione dei consumi energetici

6.8Conclusioni

7.Conclusioni

7.1Discussione

7.1.1Verso un calcolo più accurato dell'impatto del comportamento degli

utenti sui consumi energetici

7.1.2Resilienza degli edifici ai comportamenti umani

7.2Potenzialità e limitazioni

7.3Conclusione

Bibliografia

Paper

Allegati

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