Analisi energetica e multi-criteri per identificare le strategie di retrofit tra i campus universitari: applicazione al caso studio del PoliTo

Cecilia Ciccarelli

Analisi energetica e multi-criteri per identificare le strategie di retrofit tra i campus universitari: applicazione al caso studio del PoliTo.

Rel. Stefano Paolo Corgnati, Cristina Becchio, Marta Bottero. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile, 2017

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Abstract:	L’obiettivo di questa tesi è la valutazione di otto scenari di retrofit (alternative), secondo quattro aree di specializzazione (criteri): ambientale, economico, tecnologico e sociale. Questi scenari risultano dalla composizione di otto strategie di retrofit, pubblicati nel ISCNGULF [17] report, appartenenti alla dimensione “Energy and buildings”. L’obiettivo finale è il ranking delle alternative che tiene in considerazione il parere soggettivo di quattro esperti, rappresentanti delle quattro aree di specializzazione, per identificare le priorità di intervento. Le analisi e l’identificazione di ranking sono state condotte eseguendo due analisi: • Analisi energetica: utilizzo del Software per Audit Energetici Semplificati (SEAS), per valuatare i consumi (energetici e teleriscaldamento) • Analisi socio economica: attraverso l’impiego di un’Analisi Multi-Criteri (MCDA), per valutare le alternative per mezzo di benefici generati, in particolare nove. Anzitutto, viene eseguita la diagnosi dell’edificio, costruendo un modello in SEAS (preintervento) in modo da individuarne i consumi energetici (elettrici e di teleriscaldamento). Poi le misure di retrofit vengono simulate all’interno del software per individuare i consumi energetici post-intervento e, quindi, i risparmi di energia primaria, criterio che verrà poi valutato all’interno dell’analisi MCDA. Successivamente viene eseguita l’Analisi Multi-Criteri, attraverso il metodo Technique for Order Preference by Similarity (TOPSIS). L’analisi prevede dapprima la valutazione delle otto strategie di retrofit e poi delle otto alternative. I prodotti finali di questa analisi saranno due ranking che individueranno le migliori soluzioni su cui investire in modo prioritario. La sede principale del Politecnico di Torino, situata in Corso Duca degli Abruzzi, è composta da cinque edifici minori; uno di questi (TO_CEN 03 con codifica Archibus), in particolare quello che ospita l’androne di ingresso, il rettorato e gli uffici amministrativi, diventa il caso studio di questa tesi. Per questo motivo, la tesi si pone l’obiettivo di specificare dei ranking per capire quali siano le misure più efficaci e quelle meno opportune, in modo da comunicare al Politecnico come implementarle e quali effetti potrebbero generare. Le strategie di retrofit presentate nel report dell’ISCN e, valutate in questa tesi sono: • EB_1: Installazione di un impianto fotovoltaico • EB_2: Progetto PoliSAVE mirato al risparmio energetico • EB_4: Sostituzione delle lampade obsolete con LED • EB_5: HTeleriscaldamento per la produzione di Acqua Calda Sanitaria (ACS) • EB_6: Promozione di una “Casa dell’acqua” • EB_9: Sostituzione degli infissi con tipologie a elevata efficienza energetica • EB_12: Promozione della campagna “M’illumino di meno” • EB_13: Variazione della temperatura di set-point, da 20 °C a 19 °C, durante il periodo invernale. Il primo step, nel capitolo 4, inizia con la raccolta dei dati relativi al caso studio, la consultazione delle piante architettoniche e dei dati tecnici dell’involucro. Il secondo step, nel medesimo capitolo, è la simulazione energetica dell’edificio oggetto di studio attraverso il software SEAS. Il terzo step, nel capitolo 5, è la descrizione delle misure di retrofit da analizzare. Il quarto step, nel capitolo 6, è l’analisi MCDA attraverso l’impiego del metodo TOPSIS con la descrizione delle misure di retrofit e dei criteri con i quali condurre l’analisi e formulare un ranking. Il quinto step, nel capitolo 7, è l’Analisi Multi-Criteri delle otto alternative che risultano dalla composizione di tre misure di retrofit per volta. I criteri utilizzati per valutare le alternative, suddivisi in sotto-criteri, appartengono a quattro aree di specializzazione: ambientale, economica, tecnologica e sociale. Due tipologie di ranking sono il prodotto finale di questa tesi: il primo che tiene in considerazione le misure di retrofit e il secondo le alternative. Dai risultati si evince la persistenza nei ranking delle medesime soluzioni, considerate migliori, per tutti gli esperti coinvolti. L’alternativa migliore è data dalla composizione di tre misure: • EB_4: Sostituzione delle lampade obsolete con LED • EB_9: Sostituzione degli infissi con tipologie a elevata efficienza energetica • EB_13: Variazione della temperatura di set-point, da 20 °C a 19 °C, durante il periodo invernale. Questa alternativa è la risultante di due tecnologie, EB_4 e EB_9, che producono consistenti risultati in termini di diminuzione di consumi primari e di risparmi energetici. Un altro sviluppo potrebbe essere l’impiego di un’Analisi Multi-Criteri per valutare le altre misure di retrofit individuate dalle altre dimensioni che il Politecnico intende perseguire. Per ulteriori informazioni contattare: Cecilia Ciccarelli, ciccarelli.cecilia@gmail.com Abstract in italiano (PDF, 210kB - Creative Commons Attribution) Abstract in inglese (PDF, 212kB - Creative Commons Attribution)
Relatori:	Stefano Paolo Corgnati, Cristina Becchio, Marta Bottero
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	A Architettura > AD Bioarchitettura A Architettura > AL Edifici e attrezzature per l'istruzione, la ricerca scientifica, l'informazione
Corso di laurea:	Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6234
Capitoli:	INDEX ABSTRACT 1. INTRODUCTION 1.1 The sustainable development 1.2 Sustainability in the University campuses 1.2.1 Why implementing sustainable education in the university campuses 1.2.2 Sustainable universities initiatives in the international and national environment 1.3 Thesis aim 2. METHODOLOGY 2.1 Assessment tools 2.1.1 Energy approach: Simplified Energy Audit Software (SEAS) 2.1.2 Economic-financial approach: Technique for Order of Preference by Similarity 26 to Ideal Solution (TOPSIS) 2.2 The implementation of the two assessments in the thesis 3. THE CASE STUDY: POLITECNICO Dl TORINO 3.1 Overview of the Politecnico and the campuses in Torino 3.2 Corso Duca degli Abruzzi headquarter as case study 3.2.1 The representative quarter: TO_CEN 03 3.3 ISCN-GULF Sustainable Campus Charter Report 2015: Politecnico di Torino 3.4 Retrofit strategies to try, using the two assessments 4. ENERGY AUDIT AND MODEL CONSTRUCTION IN SEAS 4.1 Section of data and geographical context 4.2 Section of the building envelope 4.2.1 Building's thermal zones 4.2.2 Usage profile 4.2.3 Dispersion for transmission 4.2.4 Ventilation and internal gains 4.2.5 Envelope building results 4.3 Section of plants 4.3.1 Emission 4.3.2 Regulation 4.3.3 Heating distribution 4.3.4 Domestic hot water distribution (DHW) 4.3.5 Heating generation 4.3.6 Primary air generation 4.3.7 Audit result 4.4 Section of energy billings 5. DEFINITION OF RETROFIT SCENARIOS AND ENERGY SAVING EVALUATION THROUGH SIMULATION IN SEAS 5.1 Retrofit strategies proposal 5.2 Description of the strategies results 5.2.1 Photovoltaic plants 5.2.2 PoliSAVE 5.2.3 LED 5.2.4 District heating 5.2.5 Efficient windows 5.2.6 M'illumino di meno 5.2.7 Set-point temperature variation 5.3 Energy savings obtained post-intervention 5.4 Combination of the analysed strategies into alternative retrofit scenarios 6. MULTI CRITERIA DECISION ANALYSIS APPLIED TO THE POLITECNICO CASE STUDY - RANKING OF THE RETROFIT STRATEGIES 6.1 Selection of criteria, following four areas of competence 6.2 Evaluation of the selected alternatives according to criteria 6.2.1 Environmental evaluation 6.2.2 Economic evaluation 6.2.3 Technical evaluation 6.2.4 Social evaluation 6.3 Creation of the alternatives' matrix 6.3.1 Normalisation of the data obtained 6.4 Swing method: calculation of the weight for each criterion 6.5 Calculation of weighted evaluation matrix 6.6 Identification of the Ideal and Negative Solutions 6.7 Definition of rankings according to the areas of competence 7. MULTI CRITERIA DECISION ANALYSIS APPLIED TO THE POLITECNICO CASE STUDY - RANKING OF THE ALTERNATIVES 7.1 Identification of alternatives 7.2 Environmental evaluation 7.3 Economic evaluation 7.4 Technical evaluation 7.5 Social evaluation 7.6 Creation of the alternatives'matrix 7.7 Definition of rankings according to the areas of competence 8. CONCLUSIONS AND FUTURE DEVELOPMENTS ATTACHMENTS Attachment 1 Attachment 2 Attachment 3 Attachment 4 REFERENCES BIBLIOGRAPHY SITOGRAPHY
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