BuildHEAT

EU H2020 BuildHEAT - Standardized approaches and products for the systemic retrofit of residential Buildings, focusing on HEATing and cooling consumptions attenuation.

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BuildHEAT
  • Project duration: August 2015 - February 2022
  • Project status: finished
  • Funding:
    Societal Challenge (Horizon 2020 /EU funding /Project)
  • Total project budget: €9,136,072.50
  • Website: http://www.buildheat.eu/

The total floor area of residential buildings in the EU-28 is approximately 18 billion m estimated to need heating to ensure comfort conditions. Heating needs are quite uniform all over Europe, amounting to around 140-170 kWh/m2y final energy consumption, compared to around 25 kWh/m

Cooling consumption is an issue only in the southern countries, where it generally ranges between 30 and 50 kWh/m 2y. In absolute terms, heating consumption in the residential sector in Europe arrives at around 2300 TWh/y, DHW consumptions reaches 500 TWh/y, while cooling consumption is less than 100 TWh/y (the total heat consumption in Europe is around 6500 - 7000 TWh/y). From this picture, it is clear that heating demand needs to be addressed most urgently. Nonetheless, a solution that covers both aspects and avoids a future increase of cooling loads in absolute terms is more attractive.

In line with the European Directives and Policies, the construction sector offers unique opportunities to decarbonise the European economy. However, as the replacement rate of the existing stock is very small (1-1.5 % per year), acceleration is needed. This has been true particularly in the past few years, when the turnover of the construction sector decreased significantly due to the economic crisis and has not yet recovered.

On top of this, the reorganisation of the sector poses tremendous challenges due to its extreme fragmentation: more than 50% of the residential buildings are owned by private single owners, 20-30% are rented by single tenants, while only around 10% are owned by social housing companies. Moreover, whilst few major industrial players are active on the market, it is largely dominated (more than 95%) by SMEs both on the manufacturers’ and the professionals’ side.

On the other hand, this sector offers a unique opportunity for sustainable business and social growth if: Efficient, systemic (tackling envelope and HVAC systems renovation) and easy-to-implement solutions are elaborated, allowing renovated buildings to approach the net-zero-energy standard and, at the same time, enhancing both comfort and healthiness conditions.

Efficient, reliable, non-intrusive and cost-effective technologies are readily made available on the market, facilitating the implementation of the systemic solutions Large investments are mobilized both from the public and private sectors, covering renovation costs that rarely can be borne by single private owners Information and coherence about available solutions is brought into the market, facilitating the decision making and planning processes.

Il bando FESR 2017 prevede la realizzazione e il potenziamento di infrastrutture nel NOI-TechPark. Tramite E2I@NOI si vuole potenziare l’infrastruttura realizzata grazie all’accordo “Klimahaus 2014”, per mettere a disposizione del tessuto produttivo locale un Sistema di Laboratori che sia in grado di generare e permettere la diffusione di informazione affidabile e trasparente in merito a tecnologie abilitanti la costruzione di EEI. Lo stesso Sistema di Laboratori sarà in grado di fornire servizi atti allo sviluppo di nuove tecnologie.

Più in generale, il progetto E2I@NOI muove verso la creazione di infrastruttura, competenze e servizi che rispondono ad una serie di aspetti toccati dalla “smart specialisation strategy s3”, in particolare nelle aree tematiche:

•           3.3.1. Innovazione nelle produzioni di energia ed ambiente - CITTA’ ED INFRASTRUTTURE INTELLIGENTI: la casa intelligente intesa come integrazione di energia e architettura, automazione e materiali costruttivi assume un ruolo centrale, assieme al concetto di CasaClima, concetto costruttivo che richiede sia lo sviluppo di prodotti che di processi per le tecnologie costruttive, del riscaldamento, del clima e della domotica.

•           3.3.2. Innovazione nel campo delle tecnologie alpine - TECNOLOGIE ABILITANTI: biotecnologie, nanotecnologie, materiali innovativi ed avanzati per l’edilizia sono fondamentali per la realizzazione di sistemi di involucro a basso impatto ambientale. La presenza di laboratori che ne permettano la caratterizzazione e sviluppo sono indispensabili alla crescita di una industri florida nel particolare settore.

Al fine di soddisfare l’innovazione prevista con il bando FESR 2017, il progetto E2I@NOI si pone diversi obiettivi:

1.         Definizione di indicatori di comfort e prestazione energetica per tecnologie abilitanti la costruzione di EEI. L’obiettivo finale è quello tradurre lo Smart Readiness Indicator definito a livello comunitario in base al contesto locale, affinchè permetta di misurare sinteticamente il livello di intelligenza energetica di un edificio.

2.         Completamento dell’infrastruttura di laboratorio di EURAC e UNIBZ per poter misurare in maniera trasparente gli indicatori per le tecnologie attualmente presenti sul mercato e per quelle più promettenti attualmente in fase di sviluppo per la costruzione di EEI.

3.         Sviluppo di metodologie innovative laddove i test normati siano carenti o non disponibili ad oggi. Le metodologie di test sviluppate considereranno condizioni di lavoro simili a quelle reali al fine di avere una valutazione affidabile delle prestazioni.

4.         Progettazione e dotazione di una serie di archetipi di involucro, di generazione e distribuzione dell’energia, tipici di soluzioni costruttive di EEI. Tali archetipi permetteranno i) di verificare le procedure di test sviluppate e ii) il trasferimento tecnologico di soluzioni e buone pratiche verso il tessuto produttivo locale.

5.         Per quanto riguarda il trasferimento tecnologico, l’obiettivo è quello di fare trasparenza sulle tecnologie in esame, generando informazione affidabile e dando accesso a tale informazione agli operatori attraverso attività di laboratorio. Agenzia Casa Clima includerà inoltre tale informazione nel proprio software di certificazione.

L’obiettivo è infine quello di dare accesso ai produttori ad un’infrastruttura utile allo sviluppo di nuove tecnologie.

Gli output sono:

•           Definizione di indicatori di prestazione per EEI, inclusivi di uno Smartness Readiness Indicator. Gli indicatori devono essere in grado di dare un’informazione completa e affidabile. Con informazione “completa” si vuole includere nell’indicatore le informazioni sul comfort e sulle prestazioni energetiche. Con il termine “affidabile” si vuole che la prestazione attesa deve corrispondere a quella reale. Inoltre gli indicatori devono consentire all’utente/proprietario di apprezzare il reale valore del proprio EEI il quale verrebbe invogliato nell’investire sulla riqualificazione energetica del proprio edificio.

•           Linee di indirizzo per sistemi BEMS e BIM per facilitare la comunicazione ad utenti e professionisti per la trasmissione delle informazioni e il miglioramento del comportamento. Tramite l’interazione con esperti di scienze cognitive si vogliono sviluppare approcci di comunicazione con l’utente (implementati in sistemi BEMS e BIM) al fine di motivarlo ad un’interazione ottimale con gli EEB. In questo modo, si riesce a ridurre gli sprechi energetici dovuti al non corretto utilizzo delle tecnologie degli EEI.

•           Attualizzazione dell’infrastruttura di laboratorio per permettere test e sviluppo di tecnologie abilitanti EEI. Con il potenziamento delle infrastrutture di Eurac e Unibz, si riesce a offrire un servizio aggiornato che consenta di seguire le evoluzioni ottenute con la R&I (sviluppata internamente o dalle aziende). In questo modo si può contribuire sinergicamente con le imprese allo sviluppo sostenibile delle tecnologie abilitanti degli EEI. L’acquisto di nuove infrastrutture o componenti del laboratorio sono intese come output di progetto e sono:

o          Costruzione camera di prova per la caratterizzazione mediante metodo calorimetrico per il test di pompe di calore con sorgente aria. La costruzione della camera prevede la struttura, l’involucro, i circuiti di condizionamento e la componentistica che serve per il collegamento al laboratorio “Heat Pumps Lab”.

o          Sviluppo e costruzione di Moduli Idraulici che sono utilizzati per il test di impianti di riscaldamento e raffrescamento e per la formazione degli installatori. Laboratorio di riferimento “Heat Pumps Lab”.

o          Costruzione di due camere riverberanti speculari per le prove acustiche e la valutazione del comfort acustico. Acquisto di strumentazione per la misurazione acustica in camera riverberante e per la misurazione acustica in campo.

•           Progettazione e realizzazione di archetipi per verificare i metodi di test e per la definizione di attività di formazione pratica in laboratorio. La costruzione di archetipi consente di validare le metodologie di test che vengono sviluppate all’interno del progetto. In aggiunta, gli archetipi verranno utilizzati per attività di formazione pratica utilizzando i laboratori. I corsi di formazione con attività pratica consentono di creare le competenze necessarie a ridurre gli errori di installazione: questi spesso sono un ostacolo per l’utilizzo efficiente dei componenti implementati negli EEI. In aggiunta agli acquisti di componenti per il laboratorio, in questo output si prevede l’acquisto di:

o          Impianto a pompa di calore: pompa di calore con sorgente aria collegata ad un serbatoio mediante modulo idraulico considerando diverse configurazioni di collegamento e di controllo.

o          Schede di comunicazione: sviluppo di schede di scambio dati per la comunicazione tra componenti di EEI, tra EEI ed EEI, tra EEI e reti. Valutazione di diverse soluzioni commerciali e miglioramento di esse mediante modifica HW.

o          Facciata adattiva tipo 1: elemento continuo con telaio in metallo, con parte opaca alla base e parte vetrata superiore. La parte vetrata sará composta da vetro elettrocromico o a cristalli liquidi (con sistema di controllo remoto collegato al controllo della stanza), o vetro termocromico, con integrazione di PCM.

o          Facciata adattiva tipo 2: elemento continua metallo-vetro con sistema schermante integrato nel vetrocamera. La parte opaca integra una macchina di ventilazione con recupero termico, pompa di calore elettrica, controllo on-board, sensoristica e collegamento al controllo della stanza di riferimento.

•           Definizione di una serie di corsi di alta formazione. Con lo sviluppo di corsi di alta formazione si vuole consentire il trasferimento tecnologico:

o          Corsi di formazione pratica per l’aggiornamento professionale di artigiani e installatori;

o          Corso di alta formazione per l’aggiornamento professionale di progettisti (architetti e ingegneri);

o          Corso universitario e master universitario per la formazione degli studenti universitari

•           Attualizzazione del software di certificazione CasaClima.

Le attività del progetto sono:

1)         Nel WP3 si lavorerà alla definizione di criteri di comfort e di prestazione energetica per EEI. L’attenzione sarà concentrata sull’individuazione di quali indicatori sono più appropriati per lo specifico utilizzatore e sul adattamento della definizione di Smart Readiness Indicator al contesto locale Inoltre, si definiranno le metodologie per l’asseverazione di tali valori attraverso procedure strumentali e di calcolo.

2)         Il WP4 sarà dedicato alla valutazione della relazione tra comfort e comportamento degli utenti. Questo approccio permetterà di valutare l’influenza degli utenti sulle prestazioni finali delle tecnologie. In base a questi risultati, sarà possibile dare ad utenti e professionisti le informazioni su come utilizzare al meglio le tecnologie.

3)         Sulla base dei risultati di WP3 e WP4, saranno definite metodologie di test per la caratterizzazione di indicatori di comfort e prestazione energetica di tecnologie abilitanti la costruzione di EEI (WP5). Le metodologie di test saranno sviluppate seguendo dei requisiti che consentano alle metodologie di essere attrattive per il mercato:

a.         Studio delle prestazioni secondo condizioni realistiche di utilizzo, al fine di ottenere valori affidabili di prestazioni.

b.         Semplicità e chiarezza delle procedure, al fine che queste possano essere replicate ed applicate da diversi laboratori. I risultati non devono quindi essere influenzati dall’attore che esegue la procedura di test.

c.         Minimizzare i costi della fase sperimentale tramite la riduzione dei tempi di preparazione laboratorio, esecuzione test e automatizzazione delle analisi dei risultati.

d.         Possibilità di estendere i risultati al fine di valutare le prestazioni stagionali.

e.         Possibilità di estendere i risultati per soluzioni della stessa famiglia di prodotto ma di taglia diversa.

4)         Tali metodi saranno poi testati su archetipi di sistemi di involucro e impianti di generazione e distribuzione di energia termica ed elettrica (WP6). Ciò richiederà:

a.         La progettazione e l’installazione dell’infrastruttura a completamento dei laboratori EURAC e UNIBZ. La progettazione dell’infrastruttura deve considerare i requisiti imposti dalle metodologie sviluppate nel WP5. Inoltre il laboratorio deve essere flessibile al fine di potersi adattare a eventuali modifiche delle caratteristiche dei componenti degli EEI ottenuti all’interno delle attività di R&I.

b.         La progettazione, realizzazione e test degli archetipi. La realizzazione degli archetipi consente di validare le metodologie di test, verificare il corretto funzionamento dei laboratori, verificare la fattibilità di soluzioni e consente di poter organizzare corsi con attività pratica per l’aggiornamento professionale degli installatori.

c.         La progettazione, realizzazione di dispositivi per la misura, il controllo e l’attuazione di flussi energetici per i test di elementi di involucro e sistemi di distribuzione del calore all’interno di case intelligenti. Questi dispositivi saranno in comunicazione tra loro connessi ad energy gateways.

5)         A completamento dell’operazione di trasparenza messa in atto, nel WP7 EURAC si occuperà di definire la fattibilità tecno-economica di EEI e di delineare scenari di diffusione a livello provinciale. Ciò potrà essere preso a contributo per l’aggiornamento continuo del Piano Climatico locale (KlimaPlan). Inoltre i risultati ottenuti potranno essere implementati nel software di certificazione di CasaClima.

6)         L’attività di trasferimento tecnologico è raggruppata all’interno del WP8, dove saranno definiti i temi di formazione e le metodologie per i corsi di alta formazione in collaborazione con le associazioni coinvolte (Agenzia CasaClima, APA-LVH, CNA - la somministrazione continuativa dei corsi sarà parte di ulteriori collaborazioni esterne al progetto). Il trasferimento tecnologico si sviluppa su più livelli

a.         Corsi di formazione per artigiani/installatori con attività pratiche sfruttando i laboratori (vedere punto 4)

b.         Moduli all’interno di corsi universitari offerti dall’università di Bolzano e del master CasaClima.

c.         Corsi di aggiornamento per progettisti (ingegneri e architetti)

d.         Offerta di servizi alle imprese al fine di migliorare le prestazioni degli EEI.

7)         Infine è prevista attività di comunicazione e di networking verso le aziende (ingegneri, architetti, artigiani e produttori) e decisori locali (WP2).

Publications
BUILTHeat: Approcci e prodotti standardizzati per il retrofit sistemico degli edifici residenziali
Fedrizzi R (2022)
Journal article
InnovAzioni per la sostenibilità locale

More information: http://bogelso.sinanet.isprambiente.it/files/innovazioni_4_2 ...

https://hdl.handle.net/10863/20194

Energy savings with a three-in-one heat pump for renovation works in residential buildings
Dipasquale C (2021)
Conference proceedings article

Conference: Climamed - 10th HVAC Mediterranean Congress | online | 11.5.2021 - 11.5.2021

More information: http://www.climamed.org/en/

Development of an Offsite Prefabricated Rainscreen Façade System for Building Energy Retrofitting
Avesani S, Andaloro A, Ilardi S, Orlandi M, Terletti S, Fedrizzi R (2020)
Journal article
Journal of Facade Design and Engineering

More information: https://journals.open.tudelft.nl/jfde/issue/view/831/JFDE%20 ...

https://doi.org/10.7480/jfde.2020.2

https://hdl.handle.net/10863/15492

Un condominio modello progettato da 28 Paesi
Fedrizzi R (2020)
Journal article
Condominio: Quotidiano del Sole 24 Ore

More information: https://www.quotidianocondominio.ilsole24ore.com/art/il-cond ...

https://hdl.handle.net/10863/16458

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