The Impact of Building Insulation Techniques on Envelope Performance and Economic Outcome in Iran

Abstract

A causa del riscaldamento globale, l'urgente necessità di controllare le emissioni di carbonio ha spinto l'industria edile a migliorare l'efficienza energetica è a regolare il consumo di energia. Gli edifici contribuiscono per circa il 40% a queste emissioni e possono essere adottate varie misure per ottenere risparmi energetici, come l'utilizzo di materiali ad alta efficienza energetica, sistemi di gestione dell'energia degli edifici, pratiche di progettazione sostenibili ed energie rinnovabili. In questa tesi, ci proponiamo di valutare le prestazioni energetiche di due edifici esistenti in Iran attraverso 41 simulazioni, sia prima che dopo l'isolamento. I risultati si sono concentrati sull'impatto dell'orientamento dell'edificio e dei guadagni energetici passivi sulla domanda di energia. Lo studio ha esaminato il caso studio sia in orientamento nord-est che nord, dove l'intervento ha comportato l'applicazione di cinque diversi spessori di isolante (compresi tra 8 e 24 cm) relativi alle direzioni ordinali e cardinali sulle superfici opache verticali. Inoltre, l'esecuzione di altri interventi, come l'isolamento dell'involucro e l'aggiornamento dei sistemi HVAC, ci ha dato la possibilità di analizzare il miglior intervento di efficienza energetica considerando politiche economiche come PBP e ROI. Un altro caso di studio in una posizione geografica calda e desertica in Iran è stato valutato per due tipi di vita: il primo prevedeva l'utilizzo di stanze stagionali distinte, mentre l'altro utilizzava stanze dotate di sistemi HVAC. I risultati hanno mostrato che, nonostante l'intervento nelle stanze con sistemi HVAC, l'edificio con stanze stagionali distinte ha ottenuto risultati molto migliori in termini di risparmio energetico. Gli esperimenti mostrano che le strategie costruttive tradizionali, come stanze stagionali distinte, possono essere più efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai moderni sistemi HVAC in edifici con involucri ad alta inerzia termica.

Due to global warming, an urgent need to control carbon emissions and greenhouse effects has prompted the building industry to improve energy efficiency and regulate energy consumption. Buildings contribute around 40% of these emissions, and various measures can be taken to achieve energy savings, such as using energy-efficient materials, building energy management systems, sustainable design practices, and renewable energies. In this thesis, we aim to assess the energy performance of two existing buildings in Iran through 41 simulations, both before and after insulation. The findings focused on the impact of building orientation and passive energy gains on energy demand. The study examined the case study in both northeast and north orientations, where the intervention involved applying five different thicknesses of insulation (ranging from 8-24 cm) concerning the ordinal and cardinal directions on the vertical opaque surfaces. The simulations revealed that although the building on the north side consumed less thermal energy, it required higher insulation thickness for positive energy savings in cooling and heating loads compared to the northeast orientation of the building. Performing other interventions, such as insulating the envelope and upgrading HVAC systems, gave us the possibility to analyse the best energy-efficient intervention while considering economic policies such as PBP and ROI. Another case study in a hot, dry-desert geographical location in Iran was evaluated for two types of living: the first involved using distinct seasonal rooms, while the other used rooms equipped with HVAC systems. The results showed that despite the intervention in the rooms with HVAC systems, the building with distinct seasonal rooms performed much better in energy savings. The experiments show that traditional building strategies, such as distinct seasonal rooms, can be more energy-efficient than modern HVAC systems in buildings with high thermal inertia envelopes.