Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

A meglévő épületállomány energetikai állapota kedvezőtlen, az Európai Unióban az épületek kb. 75%-a nem megfelelő energiahatékonysági szempontból. A meglévő épületek felújítása nélkül nem érhetőek el a karbonsemlességi célkitűzések, ezért ez lesz a következő időszak legnagyobb kihívása. Műszaki szempontból a mélyfelújítás lenne a kívánatos, de jelenleg inkább a részleges felújítások a jellemzőek és a felújítási ráta is alacsony.
A kutatás célja egy olyan döntéstámogató rendszer kidolgozása, amelynek segítségével azonosíthatóak az optimális mélyfelújítási stratégiák. A több célfüggvényű optimalizálás figyelembe veszi az energiaigényt, a teljes életciklusra vetített karbonkibocsátást és költségeket, a komfortérzetet és a bizonytalanságokat.
A kutatás oktatási épületek felújítási lehetőségeire fókuszál. Egy esettanulmányként kiválasztott épületre építményinformációs (BIM) modell készül, majd dinamikus épületenergetikai szimulációk segítségével elemezhetőek a felújítási változatok. A szimulációk kalibrálására, valamint a termikus komfort vizsgálatának céljából az épületben monitoring rendszer kerül kiépítésre, amelynek segítségével valós időben megfigyelhetőek a komfort paraméterek (pl. hőmérséklet, relatív páratartalom, CO2 szint), valamint a használói szokások hatása. Az optimalizáció célja az energiaigény, a CO2-kibocsátások és a költségek minimalizálása, a termikus komfort maximalizálása mellett. A bizonytalanságok elemzése (pl. jövőbeli időjárás, használói szokások) Monte Carlo szimulációval és egyéb érzékenység elemzési technikákkal történik. A kifejlesztett optimalizációs rendszer kiterjeszthető más oktatási épületekre is.
A kutatás az optimális mélyfelújítás változatok azonosítása révén hozzájárul az épületállomány dekarbonizációjához.

Fő kutatási feladatok:
- Szakirodalmi áttekintés
- Épületmonitoring rendszer megtervezése és kiépítése
- Épületinformációs modell kidolgozása
- Dinamikus épületszimulációs modellek felépítése
- Optimalizációs rendszer fejlesztése
- Esettanulmány validálás
- Bizonytalanságok elemzése

***

The energy performance of the existing building stock is poor; approximately 75% of buildings in the European Union are energy-inefficient. Carbon neutrality goals cannot be achieved without renovating existing buildings, so this will be the biggest challenge of the coming period. From a technical standpoint, deep renovation would be ideal, but currently partial renovations are more common, and the renovation rate is also low.
The aim of the research is to develop a decision-support system that can identify optimal deep renovation strategies. Multi-objective optimization takes into account energy demand, carbon emissions and costs over the entire life cycle, as well as comfort levels and uncertainties.
The research focuses on renovation options for educational buildings. A building information model (BIM) is created for a selected case study building, and renovation options are analyzed using dynamic building energy simulations. To calibrate the simulations and assess thermal comfort, a monitoring system will be installed in the building, enabling real-time observation of comfort parameters (temperature, relative humidity, CO2 levels) and the impact of user behaviour.
The goal of optimization is to minimize energy demand, CO2 emissions, and costs, while maximizing thermal comfort. Uncertainties (e.g., future weather, user behaviour) are analyzed using Monte Carlo simulation and other sensitivity analysis techniques. The developed optimization system can be extended to other educational buildings.
By identifying optimal deep renovation options, the research contributes to the decarbonization of the building stock.

Main research tasks:
- Literature Review
- Design and implementation of a building monitoring system
- Development of a building information model
- Development of dynamic building simulation models
- Development of the optimization system
- Case study validation
- Uncertainty analysis