Mathematical modelling to aid in the transition towards more sustainable buildings

Author

Torres Rivas, Alba

Director

Jiménez Esteller, Laureano

Codirector

Boer, Dieter-Thomas

Date of defense

2020-06-10

Pages

191 p.



Department/Institute

Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Química

Abstract

L’objectiu d’aquesta tesis es desenvolupar eines que ajudin a les primeres fases del disseny d’edificis i ajudin al procés de presa de decisions amb l’objectiu d’aconseguir alternatives més sostenibles. La societat actual està més conscienciada respecte l’eficiència energètica i busca alternatives més respectuoses per el medi ambient. Per aquest motiu, companyies i autoritats busquen alternatives més respectuoses però mantenint la seva eficiència econòmica. En aquesta tesis ens centrarem en l’eficiència energètica del parc d’edificis, proposant alternatives que redueixen la demanda energètica i s’analitzarà l’efecte de les alternatives a escala regional. Els aïllaments formats per agromaterials semblen una opció interesant degut a les seves propietats tèrmiques i el seu pressuposat baix impacte ambiental. Pretenem generar un eina d’optimització que ajudi a identificar les solucions optimes amb mínim cost i impacte ambiental sense risc de generar humitats. També es proposa la generació sistemàtica de materials combinats que ajudin a ampliar el mercat de agromaterials d’aïllament i, finalment, s’ha avaluat l’efecte de la rehabilitació d’edificis a escala regional. Per il·lustrar les possibilitats de les metodologies proposades, s’ha modelat una edificació tipus cubicle com a cas d’estudi i s’ha analitzar el stock de l’àrea regional de Catalunya. Tot i això, s’ha de considerar que aquestes metodologies son prou generals per poder incorporar diferents models de construcció, funcions objectius o variables.


El objetivo de esta tesis es desarrollar herramientas que ayuden en les primeras fases del diseño de edificios y ayuden en el proceso de toma de decisiones con el objetivo de conseguir alternativas más sostenibles. La sociedad actual está más concienciada respecto la eficiencia energética y busca alternativas más respetuosas con el medio ambiente. Por este motivo, compañías y autoridades buscan alternativas más respetuosas, pero manteniendo su eficiencia económica. En esta tesis nos centraremos en la eficiencia energética del parque de edificios, proponiendo alternativas que reduzcan la demanda energética y se analizará el efecto de las alternativas a escala regional. Los aislantes formados per agromateriales parecen una opción interesante debido a sus propiedades térmicas i el su presupuesto bajo impacto ambiental. Pretendemos generar una herramienta de optimización que ayude a identificar las soluciones optimes con menor coste e impacto ambiental sin riesgo de generar humedades. También se propone la generación sistemática de materiales combinados que ayuden a ampliar el mercado de agromateriales de aislamiento y, finalmente, se ha evaluado el efecto de la rehabilitación de edificios a escala regional. Para ilustrar las posibilidades de las metodologías propuestas, se ha modelado una edificación tipo cubículo como caso de estudio i se ha analizado el stock del área regional de Cataluña. Pese a esto, hay que considerar que estas metodologías son suficientemente generales para poder incorporar diferentes modelos de construcción, funciones objetivo o variables.


The goal of this thesis is to provide tools to assess the early design steps of buildings and support the decision-making process towards more sustainable alternatives. Nowadays society is more concern about energy efficiency and seek for more environmental alternatives. As a result, companies and authorities are seeking for alternatives that are environmentally friendly but also cost-effective. In this thesis we will be focus in the energy efficiency in the building sector, providing alternatives that reduces the energy demand and analyse the regional effect of the alternatives. Bio-based building insulation seems an appealing alternative since it reduces the energy demand of buildings with what seems as low embodied material. We aim to provide an optimization tool to assess the search of optimal solutions in terms of cost and environmental impact without condensation risk. We also assess a systematic generation of bio-based composites to improve the market share for bio-based insulation and a regional assessment has been assessed to identify the potential of building retrofit un large areas. To illustrate the capabilities of those methodologies, a cubicle-like house has been considered as the case study and the building stock of the regional area of Catalonia has been assessed. Despite that, the proposed methodology can be applied with other building models, objective functions and variables.

Keywords

Modelització d'edificis; Edificis sostenibles; Optimització; Modelización de edificios; Edificios sostenibles; Optimitzación; Building modelling; Sustainable buildings; Optimization

Subjects

504 - Threats to the environment; 62 - Engineering. Technology in general

Knowledge Area

Enginyeria i Arquitectura

Documents

TESI.pdf

6.886Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)