polito.it
Politecnico di Torino (logo)

Energy and financial evaluation of thermal comfort : the case study of the hotel residence l'Orologio

Carola Lingua

Energy and financial evaluation of thermal comfort : the case study of the hotel residence l'Orologio.

Rel. Stefano Paolo Corgnati, Marta Carla Bottero, Cristina Becchio, Valentina Fabi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città, 2017

Abstract:

Il progetto di ricerca nasce dalla consapevolezza della stretta relazione tra ambiente interno e benessere psicofisico dell'occupante che, quotidianamente, trascorre negli spazi confinati il 90% del proprio tempo. Per garantire condizioni di benessere soddisfacenti nello spazio in cui l'uomo vive e lavora è necessario monitorare, verificare e ottimizzare la qualità ambientale interna.

Il presente lavoro mostra criticamente i risultati di una ricerca letteraria volta ad analizzare e valutare come la qualità dell'ambiente interno agli edifici influenzi il benessere umano. La ricerca è finalizzata a raccogliere informazioni utili per entrambe le valutazioni energetico-ambientale ed economico-finanziarie del comfort interno.

La prima parte dell'elaborato si focalizza sull'individuare i metodi per la valutazione energetica del comfort, andando ad indagare la qualità degli ambienti interni attraverso quattro principali categorie: il comfort termico, la qualità dell'aria interna, il comfort acustico e il comfort visivo. Vengono individuati e analizzati in dettaglio i parametri ambientali e gli indici di valutazione del benessere basandosi sulla normativa UNI EN 15251 come principale riferimento.

La seconda sezione della tesi ha riguardato un'ampia literature review focalizzata sulla ricerca delle diverse metodologie di valutazione finanziaria delle condizioni di comfort interno. Sono state analizzate differenti destinazioni d'uso (hotel, residenza, scuola, ufficio) al fine di dare un maggior margine di confronto nelle considerazioni finali, volte a individuare il metodo più adatto da utilizzare nel settore alberghiero.

L'obiettivo della terza parte riguarda l'applicazione dei metodi, precedentemente individuati e analizzati, al caso studio l'Hotel Residence L'Orologio. Sono state identificate tre zone distinte dell'hotel, le stanze degli ospiti, l'ufficio e la reception. Successivamente sono stati applicati due metodi differenti; in primis, il Contingent Valuation Method ha permesso di valutare il benessere del cliente individuando la sua disponibilità a pagare per condizioni di comfort eccellenti nelle camere d'albergo; in secondo luogo, attraverso la stima dei co-benefici derivanti da un miglior comfort interno, è stato valutato il benessere del dipendente sulla base della sua produttività e del suo salario.

I risultati emersi da questa analisi sono stati applicati ai vari scenari caratterizzati da diversi setting per ciascuna area dell'hotel, così che la differenza tra ciascuno di questi risultati e lo stato di fatto rappresenta il beneficio economico degli scenari proposti. Infine, la combinazione delle tre aree considerate con i quattro possibili setting di temperatura, ha permesso di individuare 64 differenti scenari che sono stati esaminati attraverso un'analisi costi-benefici con l'obbiettivo di individuare la situazione ottimale.

Relatori: Stefano Paolo Corgnati, Marta Carla Bottero, Cristina Becchio, Valentina Fabi
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: A Architettura > AM Estimo
S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
SS Scienze Sociali ed economiche > SSE Scienze economiche
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6328
Capitoli:

ABSTRACT

ROAD MAP

1. INTRODUCTION

1.1. Background

1.2. Objective

1.3. Methodology

PART I ENERGY EVALUATION OF INDOOR ENVIRONMENTAL COMFORT

2. INTRODUCTION TO DIFFERENT TYPES OF COMFORT

2.1. Thermal comfort

2.1.1. Background on mainStandards 2.1.1.1 Standard EN 15251

2.1.2. Fanger Method

2.1.2.1. Personal variables

2.1.2.2. Physical variables

2.1.2.3. Thermal comfort indices

2.1.3. Adaptive Method

2.1.4. Local discomfort

2.2. Indoor air quality

2.2.1. Indoor air quality indices

2.2.1.1. Olf and decipol to evaluate IAQ.

2.3. Visual comfort

2.3.1. Visual comfort indices

2.3.1.1. Indices for assessing the quantity of light

- Illuminance

- Daylight Factor

2.3.1.2. Indices for assessing the distribution of light

- Illuminance uniformity

2.3.1.3. Indices for assessing glare

- Luminance

- Discomfort Glare Index

- Unified Glare Rating

2.3.1.4. Indices for assessing the quality of light

- Color Rendering Index

2.4. Acoustic comfort

2.4.1. Acoustic comfort indices

PART II ECONOMIC EVALUATION OF INDOOR ENVIRONMENTAL COMFORT

3. LITERATURE REVIEW

3.1. Hotel buildings' analysis

3.2. Residential buildings' analysis

3.3. School buildings' analysis

3.4. Office buildings' analysis

3.5. Discussion and conclusion

PART III CASE STUDY OF THE HOTEL RESIDENCE L'OROLOGIO

4. DESCRIPTION OF THE CASE STUDY

4.1. The Hotel and its context

4.1.1. Plants of the building

4.2. Characteristics of the building-plant system

4.2.1. Building envelope

4.2.2. Building system

4.3. Flow of guests

5.1. Basic scenario: state of art

5.1.1. Hotel rooms

5.1.1.1. Guests' WTP in hotel rooms

5.1.2. Office

5.1.2.1. Temperature and work performance

5.1.2.2. Ventilation rates and work performance

5.1.3. Reception

5.1.3.1. Temperature and work performance

5.1.3.2. Ventilation rates and work performance

5.1.3.3. Guests' WTP in reception

5.1.4. Energy consumption and costs

5.2. Different scenarios analyzed

6. CONCLUSION

6.1. To sum up

Bibliografia:

• D. Raimondo, S. P. Corgnati, and B. W. Olesen, "Evaluation methods for indoor environmental quality assessment", REHVAJ., vol. 49, pp. 14-19, 2012.

• F. P.O., "Thermal Comfort", 1970.

• R. de Dear, G. Brager, and D. Cooper, "Developing an adaptive model of thermal comfort and preference", ASHRAE Trans., vol. 104, pp. 1-18, 1998.

• Fanger P.O., "Introduction of the olf and the decipol units to quantify air pollution perceived by humans indoors and outdoors", Energy Build., 1998.

• S. Carlucci, F. Causone, F. De Rosa, and L. Pagliano, "A review of indices for assessing visual comfort with a view to their use in optimization processes to support building integrated design", Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 47, pp. 1016-1033, 2015.

• "ANSI/ASHRAE 55:2004 Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy", Ashrae, vol. 2004, p. 30, 2004.

• "EN 15251: Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics", Geneva: International Standard Organization. p. 54, 2007.

• "UNI EN ISO 7730: Ergonomics of the thermal environment, Analytical determination

and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria", vol. 2004, 2009.

• "UNI EN ISO 7726:2000 Ergonomics of the thermal environment - Instruments for

• measuring physical quantities", 2000.

• "ASHRAE Standard 62.1:2007 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality", Health Care (Don. Mills)., 2007.

• EN 12464-1, "Light and lighting - Lighting of work places - Part 1: Indoor work", Eur. Stand., vol. 3, pp. 1-43, 2002.

• CIE (Commission Internationale de I'Eclairage). Discomfort Glare in interior lighting,

1995.

• D.P.C.M 5/12/97. Evaluation of buildings passive acoustic requirements, 1997.

• G. ISO 140/IV Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of

• building elements. Part IV: Field measurements of airborne sound insulation

• between rooms, International Standards Organization, 1998.

• G. ISO 140/V. Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of building elements. PartV: Field measurements of airborne sound insulation between facade, International Standards Organization, 1998.

• G. ISO 140/VII. Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of building elements. Part VII: Field measurements of impact sound insulation of floors, International Standards Organization, 1998.

• G. ISO 717/1. Acoustics - Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Part 1: Airborne sound insulation, International Standards Organization, 1996.

• G. ISO 717/11. Acoustics - Rating of sound insulation in buildings and of building elements. Part 2: Impact sound insulation, International Standards Organization,

• 1996.

• U. E. I. 11367. T. acoustics classification of the building Units, 2010.

• T. Buso, F. Dell'Anna, C. Becchio, M. C. Bottero, and S. P. Corgnati, "Of comfort and cost: Examining indoor comfort conditions and guests' valuations in Italian hotel rooms", Energy Res. Soc. Sci., pp. 1-18, 2016.

• B. Abramson, "Indoor Air Quality In The Hotel Industry", Am. Soc. Heat. Air- Conditioning Eng., pp. 1-2, 2000.

• P. Bohdanowicz and I. Martinec, "Thermal comfort and energy savings in the hotel industry", Kansas City, 2002.

• M. Qi, X. Li, E. Zhu, and Y. Shi, "Evaluation of perceived indoor environmental quality of five-star hotels in China: An application of online review analysis", Build. Environ., vol. Ill, pp. 1-9, 2017.

• E. Dimara, E. Manganari, and D. Skuras, "Consumers' willingness to pay premium for green hotels : Fact or Fad?", Proc. Int. Mark. Trends Conf., 2015.

• S. P. C. Tiziana Buso, Cristina Becchio, A. Zerrin Yilmaz, "Energy Efficiency and Financial Performance of a Reference Hotel - Proposing a Global Cost-Benefit Analysis", 2016.

• A. Acosta, A. I. González, J. M. Zamarreño, and V. Alvarez, "Energy savings and guaranteed thermal comfort in hotel rooms through nonlinear model predictive

• controllers", Energy Build., vol. 129, pp. 59-68, 2016.

• X. Fang, M. V Bianchi, and C. Christensen, “Monetization of Thermal Comfort in Residential Buildings Comfort Model Description", Natl. Renew. Energy Laboraory, pp. 64-75, 2012.

• F. Noris et al., "Indoor environmental quality benefits of apartment energy retrofits", Build. Environ., vol. 68, pp. 170-178, 2013.

• J. P. Clinch and J. D. Healy, "Valuing improvements in comfort from domestic energy- efficiency retrofits using a trade-off simulation model", Energy Econ., vol. 25, pp. 565-583, 2003.

• A. S. Wheeler, "The Sustainable School : Effective and Energy Efficient Ventilation in the Classroom, and the Question of Educational Performance and Wellbeing", World Conf. Sustain. Build., pp. 6-13, 2014.

• D. J. Clements-Croome, H. B. Awbi, Z. Bako-Birô, N. Kochhar, and M. Williams, "Ventilation rates in schools", Build. Environ., vol. 43, pp. 362-367, 2008.

• G. Loisos, "Daylighting in Schools, an investigation into the relationship between daylight and human performance", Submitt, to Georg. Loisos Pacific Gas Electr. Co. behalf Calif. Board Energy Effic. Third Party Progr., 1999.

• M. Klatte, J. Hellbrück, J. Seidel, and P. Leistner, "Effects of Classroom Acoustics on Performance and Well-Being in Elementary School Children: A Field Study", Environ. Behav., vol. 42, pp. 659-692, 2010.

• C. Becchio, S. P. Corgnati, L. Orlietti, and G. Spigliantini, "Proposal for a modified cost- optimal approach by introducing benefits evaluation", Energy Procedia, vol. 82, pp.

• 445-451, 2015.

• G. S. Brager, "Benefits of Improving Occupant Comfort and Well-being in Buildings", 4th Int. Holcim forum Sustain. Constr. Econ. Sustain. Constr., pp. 181-194, 2013.

• M. De Carli, V. De Giuli, and R. Zecchin, "Review on visual comfort in office buildings and influence of daylight in productivity", Indoor Air, pp. 17-22, 2008.

• S. 0. H. P. Wargocki, O. Sappanen, J. Andersson, A. Boerstra, D.C Clements-Croome, K. Fitzner, "Clima interno e produttività negli uffici".

• R. Djukanovic, P. Wargocki, and P. Fanger, "Cost-Benefit Analysis of Improved Air Quality in an Office Building", Energy, 2002.

• O. Seppànen, W. Fisk, and Q. Lei, "Effect of Temperature on Task Performance in Office Environment", Lawrence Berkeley Natl. Lab., 2006.

• O. Seppànen, W. J. Fisk, and D. Faulkner, "Control of Temperature for Health and Productivity in Offices Control of Temperature for Health and Productivity in Offices", ASHRAE Trans., voi. Ili, 2005.

• O. Seppànen, "A Procedure to Estimate the Cost Effectiveness of the Indoor Environment Improvements in Office Work", Proc. Clima 2005 Conf. Lausanne. Plenary Lect., pp. 17-30, 2005.

• R. Valancius, A. Jurelionis, and V. Dorosevas, "Method for cost-benefit analysis of improved indoor climate conditions and reduced energy consumption in office buildings", Energies, vol. 6, 2013.

• W. J. Fisk, "Benefits and Costs of Improved IEQ in U.S. Offices", 2011.

• L. Berkeley, "Health-related Costs of indoor, dampness and mold in the United State and in California", pp. 308-313, 2005.

• 0. Seppanen and W. Fisk, "Some Quantitative Relations between Indoor Environmental Quality and Work Performance or Health", HVAC&R Res., vol. 12, pp. 957-973, 2006.

• P. Wargocki and R. Djukanovic, "Estimate of an economic benefit from investment in improved indoor air quality in an office building", Heal. Build., 2003.

• W. J. Fisk, "Review of Health and Productivity Gains From Better IEQ", SIY Indoor Air Inf., vol. 4, pp. 23-34, 2000.

• R. Valancius and A. Jurelionis, "Influence of indoor air temperature variation on office work performance", / Environ. Eng. Landsc. Manag., vol. 21, pp. 19-25, 2013.

• W. Fisk and O. Seppanen, "Providing Better Indoor Environmental Quality Brings Economic Benefit", Indoor Environ., 2007.

• "EN 15259:2007. Energy Performance of Buildings. Economic Evaluation Procedure for Energy Systems in Building", 2007.

• SiTi, "Relazione di audit energetico", 2015.

• O. Corino, T. Buso, and J. Kurnitski, "A future nearly Zero Energy Hotel in Italy", REHVAJ., pp. 7-11, 2015.

• 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, pp. 960-975, 2016.

• U. Sammarinese, C. Sammarinese, O. Sammarinese, C. Democratica, and L. Sammarinesi, "Contratto Collettivo Nazionale di Lavoro per i dipendenti delle Aziende del settore Alberghi, Ristoranti, Bar e Mense", pp. 1-35, 2010.

• "UNI 10339. Impianti di ventilazione" .

Modifica (riservato agli operatori) Modifica (riservato agli operatori)