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Definizione di un piano di monitoraggio per un NZEB totalmente elettrico

Bellini, Elisa

Definizione di un piano di monitoraggio per un NZEB totalmente elettrico.

Rel. Stefano Paolo Corgnati, Cristina Becchio, Valentina Fabi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta', 2017

Abstract:

SOMMARIO

Gli edifici sono responsabili del 40% del consumo energetico globale e contribuiscono al 30% delle emissioni totali di C02. A tale proposito, l'Unione Europea ha redatto diverse leggi tra le quali la più significativa è la Direttiva 2009/29/CE che, tra le altre cose, sancisce la necessità di ridurre le emissioni nocive del 20% rispetto ai livelli del 1990, entro il 2020.

La spinta a ridurre il consumo energetico e le emissioni di gas serra associate agli edifici, ha agito da catalizzatore nella crescente installazione di contatori e sensori per il monitoraggio del consumo energetico, nonché delle condizioni ambientali interne degli edifici. L'attività di monitoraggio risulta necessaria sia per quanto riguarda gli edifici esistenti, sia per quelli nuovi progettati seguendo alti criteri di prestazioni energetiche; da diversi studi è emerso, infatti, che vi è un notevole divario tra l'efficienza energetica valutata in sede di progettazione e quella riscontrata in fase di post-occupazione, differenza dovuta nella maggior parte dei casi al comportamento dell'utenza.

Il monitoraggio energetico e ambientale risulta perciò uno strumento necessario per andare ad indagare le effettive prestazioni di un edificio durante il suo periodo di fruizione; tale obbiettivo è lo scopo che si prefigge questo lavoro di tesi.

Questo studio va ad analizzare la metodologia di definizione di un piano di monitoraggio, ossia un progetto che consiste nella compilazione di una scaletta di passaggi successivi, interrelati tra loro, che delineano tutti i fattori in gioco nel mettere in campo le apparecchiature e i dispositivi necessari all'acquisizione dei dati. Nella tesi sono evidenziati e spiegati tutti i passaggi fondamentali del piano di monitoraggio che partono dalla descrizione dell'edificio da valutare, fino alla determinazione della tipologia e del numero di sensori da inserire in ambiente.

La teoria illustrata viene poi applicata al caso di un Nearly Zero Energy Building totalmente elettrico realmente esistente situato nel nord Italia; il progetto permetterà di ottenere un kit di monitoraggio composto da diversi sensori, i quali consentiranno di ricavare tutti i dati necessari alla valutazione dell'edificio dal punto di vista sia del consumo energetico che delle condizioni ambientali interne.

Relatori: Stefano Paolo Corgnati, Cristina Becchio, Valentina Fabi
Soggetti: A Architettura > AD Bioarchitettura
S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta'
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6353
Capitoli:

SOMMARIO

1. INTRODUZIONE

1.1 Background

1.2 Obiettivo

2. IL MONITORAGGIO ENERGETICO-AMBIENTALE

2.1 II monitoraggio energetico

2.2 II monitoraggio ambientale

2.3 Normative di riferimento

3. PROGETTAZIONE DI UN PIANO DI MONITORAGGIO

3.2 L'edificio da monitorare

3.2.1 Tipologia, destinazione d'uso, posizione geografica

3.2.2 Caratteristiche dell'involucro edilizio

3.2.3 Sistemi impiantistici installati

3.2.4 Caratteristiche occupanti e profili di occupazione

3.3 Le misurazioni

3.3.1 I metodi di ottenimento dei dati

3.4 La misurazione dell'energia

3.5 La misurazione della qualità ambientale indoor

3.5.1 Monitoraggio della temperatura

3.5.2 Monitoraggio dell’umidità relativa

3.5.3 Monitoraggio della velocità dell'aria

3.5.4 Monitoraggio di CO2 e VOC

3.5.5 Monitoraggio dell'illuminamento

3.5.6 Monitoraggio della presenza

3.5.7 Monitoraggio di più parametri ambientali

3.6 La misurazione dei parametri outdoor

3.7 Gli scopi specifici del piano di monitoraggio

3.8 La trasmissione dei dati

4. APPLICAZIONE AL CASO STUDIO: CORTAU HOUSE

4.1 Descrizione caso studio

4.1.1 Tipologia, destinazione d'uso, posizione geografica 

4.1.2 Caratteristiche dell'involucro edilizio

4.1.3 Sistemi impiantistici installati

4.1.4 Caratteristiche occupanti e profili di occupazione

4.2 Redazione di un piano di monitoraggio

4.2.1 Parte 1: definizione del progetto

4.2.2 Parte 2: progettazione del sistema di misurazione

5. CONCLUSIONI

5.1 Sviluppi futuri

FIGURE

TABELLE

BIBLIOGRAFIA

Bibliografia:

[1] P. J. van der L. and C. E. H. M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, IPCC, 2007: Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, 2007.

[2] "Database - Eurostat." [Online]. Available: http://ec.europa.eu/eurostat/data/database. [Accessed: 20- Sep-2017],

[3] "Strategic Energy Technology Plan - European Commission." [Online]. Available: https://ec.europa.eu/energy/en/topics/technology-and-innovation/strategic-energy-technology-plan. [Accessed: 17-0ct-2017].

[4] Parlamanto Europeo, "DIRETTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 23 aprile 2009," vol. 2008, no. 5. pp. 16-62, 2009.

[5] A. Kylili and P. A. Fokaides, "European smart cities: The role of zero energy buildings," Sustain. Cities Soc., vol. 15, pp. 86-95, 2015.

[6] V. Albino, U. Berardi, and R. M. Dangelico, "Smart cities: Definitions, dimensions, performance, and initiatives," / Urban Technol., vol. 22, no. 1, pp. 1-19, 2015.

[7] C. Harrison et al., "Foundations for Smarter Cities," IBM J. Res. Dev., vol. 54, no. 4, pp. 1-16, 2010.

[8] R. Fedrizzi and C. Dipasquale, "Progetto EURAC - Fabbisogni energetici: case e uffici sotto la lente," Casaclima, voi. 54, pp. 10-12, 2015.

[9] U. Bertelè and V. chiesa, "Energy Efficiency Report - L'efficienza energetica in Italia: soluzioni tecnologiche ed opportunità di business nell'industria, i servizi e la Pubblica Amministrazione," 2013.

[10] "Roadmap 2050." [Online]. Available: http://www.roadmap2050.eu/. [Accessed: 14-0ct-2017].

[11] European committee for standardization, "EN ISO 14040 Environmental management — Life cycle assessment — Principles and framework." Brussels, 2006.

[12] P. Graham, Building ecology : first principles for a sustainable built environment. Blackwell Science, 2002.

[13] Parlamento Europeo, "DIRETTIVA 2002/91/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 16 dicembre 2002," no. 11, pp. 65-71, 2003.

[14] Parlamento Europeo, "DIRETTIVA 2010/31/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 19 maggio 2010," pp. 13-35, 2010.

[15] European committee for standardization, "UNI EN 15232 - Energy performance of buildings - Impact of Building Automation, Controls and Building Management." Brussels, 2007.

[16] F. K. Aldrich, Inside the Smart Home - Smart Homes: Past, Present and Future. 2003.

[17] V. Fabi, G. Spigliantini, and S. P. Corgnati, "Insights on Smart Home Concept and Occupants' Interaction with Building Controls," Energy Procedia, vol. Ill, no. September 2016, pp. 759-769, 2017.

[18] European Commission, "Towards an Integrated Strategic Energy Technology (SET) Plan: Accelerating the European Energy System Transformation," dim. Chang. 2013 - Phys. Sci. Basis, vol. 1, pp. 1-30, 2015.

[19] International Energy Agency - EBC, "Total Energy Use in Buildings : Analysis and Evaluation Methods ( Annex 53 ) Project Summary Report," no. June, 2016.

[20] P. A. Fokaides, C. N. Maxoulis, G. P. Panayiotou, M. K. A. Neophytou, and S. A. Kalogirou, "Comparison between measured and calculated energy performance for dwellings in a summer dominant environment," Energy Build., vol. 43, no. 11, pp. 3099-3105, 2011.

[21] M. Sunikka-blank and R. Galvin, "Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption," vol. 3218, no. October 2013, pp. 37-41, 2012.

[22] "My Energy Meter - Iren Mercato." [Online]. Available: http://www.irenmercato.it/iren_my_energy_meter.asp. [Accessed: 16-Sep-2017],

[23] A. C. K. Lai, K. W. Mui, L. T. Wong, and L. Y. Law, "An evaluation model for indoor environmental quality (IEQ) acceptance in residential buildings," Energy Build., vol. 41, no. 9, pp. 930-936, 2009.

[24] M. Vellei, S. Natarajan, B. Biri, J. Padget, and I. Walker, "The effect of real-time context-aware feedback on occupants' heating behaviour and thermal adaptation," Energy Build., vol. 123, pp. 179-191, 2016.

[25] M. F. Silva, S. Maas, H. A. de Souza, and A. P. Gomes, "Post-occupancy evaluation of residential buildings in Luxembourg with centralized and decentralized ventilation systems, focusing on indoor air quality (IAQ). Assessment by questionnaires and physical measurements," Energy Build., vol. 148, pp. 119-127, 2017.

[26] O. Guerra-Santin and C. A. Tweed, "In-use monitoring of buildings: An overview of data collection methods," Energy Build., vol. 93, pp. 189-207, 2015.

[27] R. Haas, H. Auer, and P. Biermayr, "The impact of consumer behavior on residential energy demand for space heating," Energy Build., vol. 27, no. 2, pp. 195-205,1998.

[28] "Vocabolario - Treccani." [Online]. Available: http://www.treccani.it/vocabolario/monitoraggio/. [Accessed: 03-0ct-2017],

[29] C. Peretti, Monitorare per migliorare: verifica e ottimizzazione del sistema edificio-impianto. Vicenza: Milanofiori-Assago (Mi) : Utet scienze tecniche, 2016, 2016.

[30] M. Nardello, M. Rossi, and D. Brunelli, "An Innovative Cost-Effective Smart Meter with embedded Non Intrusive Load Monitoring," 2017.

[31] L. Zhao, J. Zhang, and R. Liang, "Development of an energy monitoring system for large public buildings," Energy Build., vol. 66, pp. 41-48, 2013.

[32] S. Darby, "The effectiveness of feedback on energy consumption - A review for Defra of the literature on metering, billing and Direct Displays," Environ. Chang. 1st., p. 21, 2006.

[33] C. Foulds, R. A. V. Robison, and R. Macrorie, "Energy monitoring as a practice: Investigating use of the ¡Measure online energy feedback tool/' Energy Policy, vol. 104, no. February, pp. 194-202, 2017.

[34] M. Pasqualetto, P. Colombo, L. Rossetto, and R. Zecchin, "Sistema di monitoraggio energetico di edifici," Università degli Studi di Parova, 2013.

[35] "Agenzia europea dell'ambiente — EEA." [Online]. Available: https://www.eea.europa.eu/it. [Accessed: 13-Oct-2017],

[36] ARPA Torino, "Uno sguardo all'aria - Relazione annuale sui dati rilevati dalla rete metropolitana di monitoraggio della qualità dell'aria," 2016.

[37] "Accordo tra il Ministro della salute, le regioni e le province autonome sul documento concernente: Linee-guida per la tutela e la promozione della salute negli ambienti confinati"" 2001.

[38] P. Wargocki, "Productivity and Health Effects of High Indoor Air Quality," Encycl. Environ. Heal., vol. 4, pp. 688-693, 2011.

[39] S. Kubba, Indoor environmental quality (IEQ). 2016.

[40] M. Frontczak and P. Wargocki, "Literature survey on how different factors influence human comfort in indoor environments," Build. Environ., vol. 46, no. 4, pp. 922-937, 2011.

[41] F. Napoleone, G. Mutani, and A. Mazzotta, "L'analisi del comfort termico nell'ambiente esterno: un nuovo campo di indagine per una città," Politecnico di Torino, 2014.

[42] P. O. Fanger, Thermal comfort - Analysis and Applications in Environmental Engineering. Copenhagen, 1970.

[43] American Society of Heating Refrigerating and Air- conditioning Engineers, "ASHRAE Standard 55: Thermal Environmental Conditions dor Human Occupancy." Atlanta, 2010.

[44] American Society of Heating Refrigerating and Air- conditioning Engineers, "ASHRAE Standard 62.1. Ventilation for acceptable indoor air quality." Atlanta, 2007.

[45] European committee for standardization, "EN 12665. Light and lighting - basic terms and criteria for specifying lighting requirements." Brussels, 2002.

[46] M. Navai and J. A. Neitch, "Acoustic satisfaction in open-plan offices: review and recommendations.," Ottawa, 2003.

[47] L. Tronchin, Elementi di fisica tecnica e controllo ambientale. Bologna: Progetto Leonardo, 2010.

[48] Indoor Air Pollution: An Introduction for Health Professionals. U.S. Environmental Protection Agency, Indoor Environments Division, Office of Air and Radiation, 1997.

[49] M. Bullinger, M. Morfeld, S. von Mackensen, and S. Brasche, "The Sick-Building-Syndrome —Do women suffer more?," Zentralblattfür Hyg. und Umweltmedizin, vol. 202, no. 2, pp. 235-241,1999.

[50] C.-A. Roulet, Santé et qualité de l'environnement intérieur dans les bâtiments. Lausanne: Presses polytechniques et universitaires romandes, 2004.

[51] O. H. Koenigsberger, T. G. Ingersoll, and S. V. Szokolay, Manual of tropical housing and building. Hyderabad, 2013.

[52] European committee for standardization, "EN 15251 Indoor environmental parameters for assessment of energy performance of buildings- addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics." Brussels, pp. 1-52, 2006.

[53] European committee for standardization, "UNI EN ISO 7726 Ergonomics of the thermal environment - Instruments for measuring physical quantities." Brussels, 2001.

[54] European committee for standardization, "UNI EN ISO 7730 Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort." Brussels, 1997.

[55] American Society of Heating Refrigerating and Air- conditioning Engineers, "ASHRAE Handbook 2015-Chapter 41." Atlanta, 2015.

[56] M. P. Ternes, "Single Family Building Retrofit Performance Monitoring Protocol: Data Specification Guideline." Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, 1987.

[57] M. Deru, N. Blair, and P. Torcellini, "Procedure to measure indoor lighting energy performance," Natl. Renew. Energy Lab., no. October, 2005.

[58] "Incertezza delle misure." [Online], Available: http://www.di.univr.it/documenti/0ccorrenzalns/matdid/matdidll7036.pdf. [Accessed: 17-0ct-2017],

[59] G. Fasano, C. Romeo, M. Zinzi, and P. Signoretti, "Sviluppo di metodologie, strumenti di misura ed analisi dei consumi energetici degli edifici," 2013.

[60] F. Faini and S. Pietropaoli, Scienza giuridica e tecnologie informatiche. 217AD.

[61] B. R. K. Mantha, C. C. Menassa, and V. R. Kamat, "A taxonomy of data types and data collection methods for building energy monitoring and performance simulation," Adv. Build. Energy Res., vol. 10, no. 2005, pp. 1-31, 2015.

[62] V. M. Barthelmes, C. Becchio, and S. P. Corgnati, "Occupant behavior lifestyles in a residential nearly zero energy building: Effect on energy use and thermal comfort," Sci. Technol. Built Environ., vol. 22, no. 7, pp. 960-975, 2016.

[63] Blight, "Modelling occupant behaviour in Passivhaus buildings: Bridging the energy gap," in CIBSE Technical Symposium 2011, 2011.

[64] J. Chen, X. Wang, and K. Steemers, "A statistical analysis of a residential energy consumption survey study in Hangzhou, China," Energy Build., vol. 66, pp. 193-202, Nov. 2013.

[65] C. Paper, "Occupancy Patterns and Building Performance - Developing occupancy patterns for Portuguese residential buildings.," no. October, 2016.

[66] EA-EBC, "Definition and Simulation of Occupant Behavior in Buildings - Annex 66," 2014.

[67] M. J. Brandemuehl and K. M. Field, "Effects of variations of occupant behavior on residential building net zero energy performance," in Proceedings of the 12th Conference of lBPSA, 2011, pp. 14-16.

[68] O. Guerra-Santin and C. A. Tweed, "In-use monitoring of buildings: An overview and classification of evaluation methods," Energy Build., vol. 86, pp. 176-189, 2015.

[continua…]

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