energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/energy_results_for... ·...

50
1 Energy simulations results for case studies nZEB renovations February 2016 Project N°: IEE/12/711/SI2.644745 Project Coordinator: Private Foundation EURECAT (EURECAT) Leadership of WP3: Private Foundation EURECAT (EURECAT) Report prepared by EURECAT and NKUA

Upload: others

Post on 17-Oct-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Energy  simulations  results  for  case  studies nZEB renovations  

February 2016  Project N°: IEE/12/711/SI2.644745 

Project Coordinator: Private Foundation EURECAT (EURECAT) 

Leadership of WP3: Private Foundation EURECAT (EURECAT) 

Report prepared by EURECAT and NKUA 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 2: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

 

 

 

 

 Contributors: Eri Vázquez, (FUNDITEC), Roberta Ansuini (PROVAN), Claudia Boude (GEFOSAT), Michael Gerber (ALEM), Lorena  Vidas  (ANCI),  Anna  Laura  Lacerra  (PROVAN),  Valeria  Vangelista  (Eurosportello),  Paula  Garcia (ENSENYAMENT), Joan Ramon Dacosta (ENSENYAMENT) 

 

Intelligent Energy Europe 

The  ZEMedS  project  is  co‐funded  by  the  European  Union  under  the  Intelligent  Energy  Europe Programme (Contract No. IEE/12/711). 

 

 

 

 

 

 

 

The sole responsibility  for  the content of this publication  lies with the authors.  It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission is responsible for any use that may be made of the information contained therein. 

   

Page 3: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

 

 

Table of Content 1.  Introduction ............................................................................................................................. 4 1.1.  Overview .............................................................................................................................. 4 1.2.  ZEMedS goals in case studies selected ................................................................................ 5 2.  AN OVERVIEW OF THE CASE STUDIES SELECTED ..................................................................... 6 2.1.  Building type: school typology in the Mediterranean zone ................................................. 9 2.2.  Building envelope ............................................................................................................... 10 2.3.  Energy building services and current energy values .......................................................... 14 2.4.  Health and comfort ............................................................................................................ 18 3.  METHODOLOGY FOR THE DEVELOPMENT OF CASE STUDIES ............................................... 19 4.  NZEB RENOVATION MEASURES ............................................................................................. 21 4.1.  nZEB renovation measures ................................................................................................ 21 5.  ENERGY RESULTS AND PAYBACKS ......................................................................................... 27 6.  CONCLUSIONS ........................................................................................................................ 34 7.  ANNEXES ................................................................................................................................ 36 7.1.  nZEB renovation measures for case studies ...................................................................... 36   

 

 

 

Page 4: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

1. Introduction

Buildings  represent  the  largest  available  source  of  cost  effective  energy  saving  and  CO₂  reduction potential  within  Europe.  In  Mediterranean  regions  of  Italy,  Greece,  Spain  and  France,  there  are approximately 87.000 schools, consuming in a rough estimation around 2Mtoe/year. 

The aim to reduce energy consumption  in buildings has  led to Zero Energy Building  (ZEB) concept. EU energy policy encourages MS and Public Authorities to start converting building stock  into nearly Zero Energy  Buildings  and  adopting  exemplary  actions.  The  Energy  Efficiency Directive  (EED,  2012/27/EU)1 alongside  with  the  recast  of  Energy  Performance  of  Buildings  Directive  (EPBD,  2010/31/EU)2,  sets requirements for MS to develop long term renovation strategies for their national building stocks. So far there is not any national law in MED countries that embodies the 2012/27 EED as far as renovation rates of public buildings are concerned. 

ZEMedS3  (Zero  Energy  MEDiterranean  Schools)  is  a  3‐year  Project  Co‐funded  by  the  European Commission within the Intelligent Energy Europe Programme (IEE), which focuses on the issues related to the refurbishment of Mediterranean schools to nZEB. Currently, there  is no clear definition of nZEB concept  in  national  regulation  of  Mediterranean  countries  to  embody  the  2012/27  EED,  as  far  as renovation  rates of public buildings are  concerned. A  roadmap  for nZEB, with numerical  indicator  for energy demand and the share of renewable energy sources is needed.  

The aim of ZEMedS project  is  to map  the energy conservation potentials  in Mediterranean schools  in relation to the environmental quality perspectives. School buildings feature poor indoor air quality while their  energy  consumption  and  overall  environmental  quality  could  be  improved  significantly.  Many studies  have  identified  the  lack  of  date  base,  knowledge,  experience  and  best‐practice  examples  as barriers in refurbishment projects.  

The specific objectives of the project are to: 

Increase  the  knowledge  and  know‐how  on  the  nZEB  renovation  of  schools  in Mediterranean climates  and  give  support  to  several  new  initiatives  on  the  nZEB  refurbishment  of  schools  in Mediterranean climate regions;  

Promote the necessary actions for the renovation of school buildings in a Mediterranean climate to be nearly zero‐energy buildings; 

Ensure a reduced energy demand, to be partially covered by renewable energy sources and, at the same time, guarantee a good indoor environment that will impact positively on occupants’ health and result in higher learning outcomes for the pupils concerned;  

The project  covers a  complete  renovation path,  tackling  strategies  for  the envelope,  the  systems and renewable energy applications as well as the energy management and users' behaviour. In this context, the results are presented with case studies of school buildings that have been analyzed in terms of the energy efficiency and cost optimality so as to define a detailed renovation action plan. 

1.1. Overview

A  typical  Mediterranean  school  built  in  the  period  60‐80’s  consumes  roughly  100kWh/m2/y  (final energy); counts up a great number of overheating hours with glare problems and low ventilation rates. 

                                                            1 http://eur‐lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2012:315:0001:0056:en:PDF 

2 http://eur‐lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:153:0013:0035:EN:PDF 

3 http://www.zemeds.eu/ 

Page 5: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

Even if the building stock is quite varied; there are a number of schools that require holistic renovation in order to reduce energy bills and improve learning environment. The design phase is a crucial step to include criteria concerning both energy performance and indoor environmental quality (IEQ). Moreover, all the actors and users concerned should be involved during this phase with the motivation to have a high performance building. 

The development of new toolkits, case studies and tendering specifications are some of the key outputs that  will  help  setting  up  successful  renovation  procedures.  The  aim  of  these  actions  is  to  ensure  a reduced energy demand,  to be partially covered by renewable energy sources and, at  the same time, offer  a  good  indoor  environment  that  will  effect  positively  occupants’  health  and  result  in  higher learning outcomes for the pupils concerned. 

ZEMedS gives priority to deep renovation approach; nonetheless well‐designed step‐by‐step procedures can pave the way to nZEB when problems of funding or schedule are encountered. In this context, this paper presents the first results of ZEMedS toolkits and case studies. Toolkits are addressed to building designers and policy makers and contain technical and financial resources, whereas case studies are real school buildings that have been energy and cost‐analyzed so as to define specific renovation strategies. These  include energy upgrade of  the envelope, enhanced ventilation,  re‐sizing of heating and  lighting equipment,  installing  renewable  energy,  controls  and  user  behavior.  The  developed  material  will support mentoring and dissemination activities among the target groups, having an impact within and beyond the project duration. 

The  aim of  the  simulations was  to  evaluate  the  energy  performance,  impact,  applicability,  cost,  time efforts, etc. associated to NZEB renovation of these schools. The ZEMeds project intents to elucidate the relationship between nearly zero‐energy and cost‐optimal measures and to develop an argumentation on how to ensure a smooth transition from current MED schools to nearly zero energy school buildings.  

1.2. ZEMedSgoalsincasestudiesselected

The aim was to thoroughly analyse the transition from current MED schools to nearly zero energy school buildings in terms of energy efficiency and cost optimality. In order to have a common framework to support the replication potential to other countries, a common methodology has been developed. Τhe ten case studies (two school buildings per participant) have been selected according to the following criteria:  

To ensure replication and savings potential;  

To have energy data for the last three years available (energy bills or measured data with energy meters are acceptable); 

To be a priority for refurbishment for the public institutions of the regions  

Α  nearly  Zero  Energy  Building  (nZEB)  should  have  a  very  high  energy  performance  and  the  very  low amount of energy required should be covered to a significant extent by renewable energy sources. 

As energy strategies contribute correspondingly to better architectural concepts, the case studies have been examined  in a holistic way. The energy consumption of  these buildings have been analysed and simulated with dynamic software tools, including the solutions issued from the developed nZEB toolkits and  the  uses  indicated  in  EPBD  recast  – NZEB  definition  (heating,  lighting,  domestic  hot water,  etc.). Comfort criteria also have been examined. Specific simulations have been performed to dimension RES installations, in order to cover the resulted low energy demand. The paybacks of the measures for the case  studies  have  been  calculated.  High  energy  efficiency  renovations  are  often  associated  to  high construction costs, but there is no reliable data about how much higher are these costs.  

Specifically,  in  ZEMedS  project  the  following  requirements  have  been  set  in  order  to  define  a  nZEB definition for a school definition: 

Page 6: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

 

Requeriment 1: CPE‐ProdRES≤ 0 Primary energy consumption yearly (heating, cooling, ventilation, DHW and lighting) is produced by local renewable energies.  

Requeriment 2: CFE≤ 25 kWh/m2 y FE consumption yearly (heating, cooling, ventilation and lighting) per conditioned area  

Requeriment  3:  Indoor  air  quality  guaranteed  (CO2≤1000 ppm)  and  temperature  above 28ºC  ≤40 hours yearly during occupancy 

 

2. ANOVERVIEWOFTHECASESTUDIESSELECTED

The following list resumes the responsible for the administration of the schools in each area and the educational age range available in their building stock: 

Catalonia, Department d’Ensenyament, Elementary and secondary schools; 

Toscana, ANCI Toscana, Elementary and lower secondary; 

Ancona, Province of Ancona, Upper secondary; 

Peristeri, Municipality of Peristeri, Elementary and secondary; 

Montpellier, No public responsible (Municipality) in the consortium., ALEM & GEFOSAT, Elementary and secondary 

 

Page 7: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

 

 

 

SCHOOL_ENERGY DATA_TEMPLATE_we  

 

Page 8: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

 

Name of school  Location  Educational age  Year of construction (brief note of last 

upgrade in brackets) 

Conditioned net floor area 

Miguel  Hernandez School 

Badalona,  Catalonia, Spain 

Pre‐school  and  Primary school (ages 3‐11/12) 

1979  1147 

Sta. Maria Avià School   Avià, Catalonia, Spain  Pre‐school  and  Primary school (ages 3‐12) 

1977  1366 

13th‐33th  Primary School 

Peristeri, Greece  Primary  school  (ages  5‐12) 

Buildings 1, 2, 3: 1977 

Building 4: 2000 

2005 

25th Primary  School & Kindergarten 

Peristeri, Greece  Kindergarten  and Primary  school  (ages  5‐12) 

1982  1030 

ITC Benincasa  Ancona, Marche, Italy  High  Secondary  School (ages 14‐19) 

1975‐1977  4942 

ITC Einstein  Loreto, Marche, Italy  High  Secondary  School (ages 14‐19) 

1966  2998 

ITC Salvetti   Colle  di  Val  d’  Elsa, Tuscany, Italy 

 Primary school  (ages 6‐11) 

early 60s  2300 

Don  Milani  Primary School 

San  Miniato  Basso, Tuscany, Italy 

 Primary school  (ages 6‐11) 

1982  1265 

Salamanque  Group School 

Montpelier, France  Kindergarten  and Primary  school  (ages  3‐12) 

1965  2303 

Langevin  Wallon School Group 

Bédarieux, France  Pre‐school  and  Primary school (ages 3‐11) 

The older building was constructed before 1900 and partially renovated in 1999.  

3445 

 According to the Köppen classification, the Mediterranean climate can be attributed to an area where: (i)  the  mean  temperature  of  the  coldest  month  is  between  –3  and  18oC;  (ii)  the  summer  season  is generally dry and the rainfall amount of the wettest month is at least three times greater than that of the driest month; (iii) the mean temperature of the warmest month is above 22oC; (iv) the mean annual rainfall amount (in mm) is higher than 20 times the mean annual temperature in degrees Celsius (Lavee et  al,  1998).  The  Mediterranean  Sea  contributes  to  the  temperate  warm  climate,  retaining  heat  in summer  and  releasing  it  in  winter.  The  majority  of  the  regions  with  Mediterranean  climates  have relatively mild winters and hot summers. Although significant variations can be found among the places that  satisfy  the  Mediterranean  climate  criteria,  the  countries  bordering  the  basin  share  some similarities:  in almost all  the coastline  cities,  the minimum yearly average  temperature  is between 5–10oC and the maximum is between 27–34oC. Another characteristic of the Mediterranean climate is that the higher the maximum air temperature, the wider the average temperature fluctuation of the hottest month  is. Moreover,  inland  locations  tend  to  have  a more  severe  climate,  with  lower  temperatures during  winter  and  higher  temperatures  during  summer.  For  the  past  few  decades  there  has  been  a sizeable  increase  in  summer  cooling  demand  in  the  Mediterranean  area,  especially  in  urban  areas (Santamouris  et  al,  2001). Global warming  is  expected  to  adversely  affect  both  the  environment  and human  activities  in  the  Mediterranean  area,  with  scenarios  for  average  yearly  air  temperatures predicting an increase between 2.2 and 5.1oC by 2100, or even sooner than that (Hanson et al., 2007). According to the IPCC (2007), an average temperature rise above 1.5oC is likely to have severe impacts in local environments and ecosystems, while  increased temperatures are expected to bring about  longer heat waves, decreased precipitation and a longer summer in general. 

Page 9: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

 

2.1. Buildingtype:schooltypologyintheMediterraneanzone

School  buildings  typologies  are  quite  varied  in  Spain.  School  buildings  in  Catalonia,  especially  those built up during 80s, count generally on a brick, heavy wall  (with air gap) with medium to  large glazed façade,  according  to  the  construction  period,  and  a  horizontal  roof.  Only  in  some  exceptions,  and  in mountain regions, roofs are pitched. In general, school classrooms (pupils from 6‐17 years) are oriented to North face of the building and kindergarten classrooms are oriented to the South and protected by a 3 meters porch. Schools built before the first thermal regulation dating back from 1979  lack from any insulation,  and  those  built  between  1980  and  2006  count  poor  requirements  regarding  thermal insulation.  It can be expected that older schools consume more energy, but, for example  in Catalonia, schools built until 1980 have higher compactness than those built since this date, so it cannot be taken for granted. Last decades, in Catalonia, there has been a tendency to increase the development of the envelopes  and  the  glazed proportion of  the  façades. Regarding  construction materials,  in  some  cases precast  elements  (including  thermal  insulation  when  later  than  1980)  have  been  used  in  façades. Regarding the roof, this one is generally made of a concrete slab. So, buildings usually have high thermal inertia. Heating system  is generally a gas boiler and only  some rural  schools are equipped with an oil boiler. Heat distribution is done by water radiators. Only in the gyms, a fan coil connected to the boiler is the generally system used. Solar protections are very common. Generally, windows are equipped with sunscreen grills and sometimes with external roller shutters (in oldest buildings). There are additionally overhangs and porches, too. Nowadays, classroom windows are in general aluminium sliding windows. Their thermal properties are varied, from single glazing and no thermal break up to double glazed with thermal  break  for  the  recent  replaced windows.  Finally,  integration  of  solar  energy  has  been  already done  in  some particular  cases  (see  section  “energy  consumption”)  and  for nZEB purposes  it  could be easily done on the existing flat roofs, when they are accessible. Sometimes, access to the roof may be a technical barrier. 

The Greek  school buildings are divided  into  two main  categories:  those  that were built before 1960 and  are  usually  stone  with  a  wooden  roof  and  the  ones  that  were  built  after  1960  and  represent typologies  of  Greek  School  Buildings  Organisation  SA  (SBO).  These  typologies  generally  have  similar construction  features  in all  climatic  zones of  the country; are built with concrete and bricks and have metal  frames.  The  different  typologies  show many  similarities mainly  in  construction  but  also  in  the proportions of  classes,  corridors  and other  spaces.  Basic differences usually  occur  in  the number  and arrangement  of  classrooms.    The  design  may  be  linear  or  Γ  shaped,  or  less  commonly  Π  shaped. Commonly,  the  schools encountered  in  compact arrangement, with  rooms arranged around a  central inner space. The linear buildings and those that are arranged in Γ shaped, showing the rooms face in the yard, or outdoor with an enclosed hallway toward the rear or, more rarely, open hallway from the main side. The typologies appear with 1, 2, or 3 floors according to the school building program. 

A  "typical”  Hellenic  school  building  has  the  following  architectural  characteristics:  a  two‐floor  school building with  an  average  floor  height  between  3  and  4m,  no  basement,  rectangular  shape,  the main corridor running inside the building in front of the classrooms, conventional construction, roof made of slate and schoolyard extending outside the main building. 

Considering the construction year of Italian Schools, 5.6% was built before 1900, 15.0% between 1901 and 1940,  40.7% between 1941 and 1974,  29.2% between 1975 and 1990,  4.70% between 1991 and 2000,  4.8% between 2001  and 2012. Only  0.6% of  the buildings were designed  following  Sustainable Building Criteria. About 50% of the school buildings include a gymnasium. 

In French Mediterranean climate, there are 2,066 pre‐schools and 4,057 primary schools, so 12% of the stock  in France.  There  is not much  information on  the  typology  of  these buildings. However, building schools has undergone several phases and several laws which determined constructive and architectural 

Page 10: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

10 

 

features.  The  first  main  phase  begins  in  1881,  when  public  schooling  became  free,  mandatory  and secular.  This  led  to  the  building  of  numerous  schools,  often  dependant  on  the  town  hall.  Building regulations were set. These schools, named “Jules Ferry” have been mostly built of red brick and stone. After the WWI, in the 1930’s, an increase in building schools took place. Schools built during this period often have a symbolic character of modernity: reinforced concrete buildings equipped with continuous canopies and metallic windows, for more space and more indoor lighting. Following the WWII, with the re‐building of towns and the demographic explosion, another boom in school building occurred. This led to  a  policy  of  standardization  and  industrialization.    A  construction  program was  based  on  standard plans:  schools  were  built  according  to  a  particular  frame  to  unify  dimensions  and  reduce  the  cost through  the  use  of  prefabricated  elements.  Then,  schools  have  been  built  on  2  or  3  levels,  with standardized windows uniformly aligned on  facades.  In 1970, new  instructions were given: build one‐storey schools or one‐level schools and incorporate new locals : libraries, workshops areas, rest rooms, outdoor games and green spaces. 

 

2.2. Buildingenvelope

Miguel Hernandez School: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

  

Wall   Brick  wall  with  wall  cavity.  No insulation 

1.3 

Windows  and exterior doors 

Single‐glazed  windows  with aluminium  frames  with  thermal bridge 

Ug=5.7 Uf=4  

Roof  Ventilated  roof,  sloping  and supported by partition walls on the first floor celling with no insulation 

2.5 

Ground  Air  chamber  for  ventilation underneath  floor  structure.  No insulation 

1.9 

Solar protection  Exterior roller shutters  ‐ 

 

Sta. Maria Avià School 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)    

 

Wall   Wall 1: Brick wall. Air cavity.  Wall 2: Brick wall. No insulation. Wall 3: Brick wall. No insulation.  

1/1.98/1.41 

Windows  and exterior doors 

Double‐glazed  windows  with aluminium  frames  with  thermal bridges 

Ug=3.3 Uf=4  

Roof  Pitched roof sloping and supported by partition walls on  the  first  floor celling with no insulation 

1.3 

Ground  Suspended  concrete  slab.  No insulation 

2.2 

Solar protection  Exterior roller shutters  ‐ 

 

 

 

 

Page 11: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

11 

 

13th‐33th Primary School: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

  

Wall   Concrete  and  brick  wall  with  in between cavity. No insulation 

1.7 

Windows  and exterior doors 

Single‐glazed  windows  with aluminum  frames  with  thermal bridges 

Ug=5.7 Uf=5.7 

 

Roof  Asphalt  covered  flat  roof.  No insulation. 

0.9 

Ground  Concrete  slab  with  mosaic  finish. No insulation. 

3.1 

Solar protection  ‐  ‐ 

 

25th Primary School & Kindergarten: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

 

Wall   Concrete  and  brick  wall  with  in between cavity. No insulation 

1.7 

Windows  and exterior doors 

Single‐glazed  windows  with aluminum  frames  with  thermal bridges 

Ug=5.7 Uf=5.7 

 

Roof  Asphalt  covered  flat  roof.  Limited EPS insulation 

0.9 

Ground  Concrete  slab  with  mosaic  finish. No insulation. 

3.1 

Solar protection  ‐  ‐ 

 

ITC Benincasa: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

 

Wall   Brick  wall  with  wall  cavity.  No insulation 

1.17 

Windows  and exterior doors 

Single‐glazed  windows  with aluminium  frames  with  thermal bridge 

Ug=5.7 Uf=5.7 

 

Roof  Insulated terrace roof  0.42 

Ground  Hollow block. No insulation.  0.9 

Solar protection  ‐  ‐ 

 

ITC Einstein: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

Wall   Brick wall with wall cavity  1 

Windows  and exterior doors 

Single‐glazed  windows  with wooden frames 

Ug=5.7 Uf=3 

Roof  Roof  with  insulation  and waterproofing 

0.4 

Page 12: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

12 

 

Ground  Hollow block. No insulation.  0.9 

  

Solar protection  ‐  ‐ 

 

ITC Salvetti: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

  

Wall   Brick wall   

1.5‐2.0 

Windows  and exterior doors 

Double‐glazed windows 4/6/4  low‐e with aluminum frames 

Ug=3 Uf=4  

Roof  Roof made of reinforced concrete  

2.6 

Ground  Concrete  

3.9 

Solar protection  ‐  ‐ 

 

Don Milani Primary School: 

Building component 

Brief description  U value (W/m2K)   

 

Wall   Brick wall   

1.5‐2.0 

Windows  and exterior doors 

Double‐glazed windows 4/6/4 with aluminum frames without  thermal break 

Ug=2.8 Uf=4  

Roof  Roof  with  rock  wool  and corrugated steel roofing sheets 

0.5 

Ground  Expanded clay aggregate  1.7 

Solar protection  ‐  ‐ 

 

Salamanque Group School (France): Building 

component Brief description  U value (W/m2K)   

Primary building  

 

Wall   Primary  school:  Panels  walls without  insulation  and  cinderblock walls without insulation. Pre‐school:  Panels  walls  without insulation  and  cinderblock  walls with internal insulation. 

2.7/3.1   

2.7/0.23 

Windows  and exterior doors 

20  years  old  double  glazing windows  4/6/4  with  aluminium frame with no thermal bridge. 5  years  old  low‐e  double  glazing windows and exterior doors 4/16/4 with aluminium frame with thermal bridge. 

Ug=3.3 Uf=5.7 

 Ug = 1.9 Uf=4 

Page 13: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

13 

 

Roof  Primary  school:  Flat  roof  with insulation Pre‐school:  Flat  roof  without insulation 

0.19  

3.2 

Pre‐school building 

Ground  Ground floor without insulation  

2.2 

Solar protection  Exterior roller shutters   ‐ 

  Langevin Wallon Group School (France): 

Building component  Brief description  U value (W/m2K) 

  LW1 building 

 

 LW2 building 

 

  Pre‐school building 

 

 Gym building 

Wall  LW1:  Brick  walls  without  insulation  and concrete block walls without insulation LW2:  Composite  stone  brick  wall  with  wall cavity  and  Brick  walls  without  insulation (restaurant) Pre‐school: Brick walls without insulation and concrete block walls without insulation Gym: Concrete blocks walls without insulation and  insulated  metallic  cladding  walls  and insulated concrete block walls 

1.42/2.16  

1.15/1.42   

1.42/2.16  

2.52/0.38/0.22 

Window  LW1:  Double‐glazed  windows  4/8/4  with aluminium  frame  with  thermal  bridge  and single‐glazed  windows  with  wood  frame  in corridors and staircases LW2:  Double‐glazed  windows  4/10/4  with aluminium  frame  with  thermal  bridge  and single‐glazed  windows  with  wood  frame  in corridors and staircases Pre‐school:  Double‐glazed  windows  4/10/4le with aluminium frame with thermal break and single‐glazed windows with wood frame 

Ug=3.6/5.7 Uf=4/3 

  

Ug=3.6/5.7 Uf=4/3 

  

Ug=3/5.7 Uf=4/3 

 

Roof  LW1:  Insulated  flat  roof  (insulation  panels 25mm),  insulated  flat  roof  (insulation  panels 80mm)  in  corridors  and  flat  roof  without insulation LW2:  Insulated  roof  in  attic  floor  and insulated flat roof  (restaurant) Pre‐school: Flat roof without insulation 

0.84/0.4/2.28    

0.15/0.84  

2.28 

Ground  LW1,  LW2:  Floor  on  crawl    space  without insulation and exterior  floor on  yard without insulation Pre‐school: Floor  in contact with a basement without insulation and floor  in contact with a garage  without  insulation  and  exterior  floor on yard without insulation 

1.4/2.5   

1.4/1.58/2.5 

Exterior door  LW1,  LW2,  pre‐school:  Single‐glazed  with aluminium frames and wood frames  

1.4/1.58/2.5 

Solar protection  Partially  existing  exterior  slats  in  some windows. 

 

     

Page 14: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

14 

 

2.3. Energybuildingservicesandcurrentenergyvalues

Miguel Hernandez School: 

Energy services  Brief description 

heating  Natural gas boiler of 95 kW for heating in primary school, and a natural gas boiler of 24 kW for heating and DHW in pre‐school building. The terminal units are mainly radiators. 

Lighting  Mainly, T8 FL 58Wx2. T8 FL 36W in corridors and T8 FL 36Wx2 in toilets 

DHW  Electric heater of 150l for DHW in kitchen of primary school. Natural gas boiler of 24 kW for the heating and DHW in pre‐school building. 

Appliances  38 computers  4 projector of 280 W  4 printers of 1000 W 2 copiers of 1850 W distributed in offices 1 vending coffee machine of 1500 W 1 server of 250 W 

Cooking/kitchen  1 electric heater for meals 2600 W 1 refrigerator of 200 W and 3 domestic fridges 2 microwave of 800 W 1 dishwasher  of 3600 W 1 coffee machine of  4700 W 

Energy values (kWh/m2 y)  Natural gas: 92 Electricity: 42 

Energy costs (euros/y)  Natural gas: 6363 Electricity: 8768 

 

Sta. Maria Avià School: 

Energy services  Brief description 

Heating  Natural gas boiler of 95 kW for heating in primary school, and a natural gas boiler of 24 kW for heating and DHW in pre‐school building. The terminal units are mainly radiators. 

Lighting  Mainly, luminaries of TL‐D  2X36W fluorescent lamps (low ‐ pressure mercury discharge).  

DHW  Propane boiler in the kitchen for cooking service, and electric heaters for DHW in pre‐school. 

Appliances  49  computer  equipment,  mainly  distributed  in  the  library,  offices  and  classrooms;  computer equipment (1 tower PC 70 W and 1 TFT monitor) and 1 projector 450 W in each classroom.  16 total number of sound equipment 36 W in classrooms. 2 Ink printers and 1 laser printer 550 W placed in the library and offices. 2 copiers and 1 scanner distributed in offices. 1 land server 250 W. 

Cooking/kitchen  1 dishwasher  of 3600 W 2 cold rooms of 1500 W 2 frezzers of 270 W 3 Kitcken extractor fan  of 2500 W 1 microwave of 900 W 

Energy values (kWh/m2 y)  Fuel: 109 Electricity: 34 

Energy costs (euros/y)  Fuel: 13,411 Electricity: 9,044 

 

13th‐33th Primary School: 

Energy services  Brief description 

Heating  2 Oil boilers (256 kW + 46 kW) supplying radiators. Central heating system. Manual control. 

Lighting  Mainly, T8 2x26 W and T8 2x58 fluorescent tubes controlled by users 

DHW  ‐ 

Appliances  Office equipment in teachers’ offices 

Cooking/kitchen  ‐ 

Page 15: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

15 

 

Energy values (kWh/m2 y)  Diesel: 25 Electricity: 12 

Energy costs (euros/y)  Diesel: 5,762 Electricity: 1,764 

 

25th Primary School & Kindergarten: 

Energy services  Brief description 

Heating  1 Oil boiler (256 kW) supplying radiators. Central heating system. Manual control. Heat pumps for cooling only at the teachers’ offices. 

Lighting  Mainly, T8 2x26 W and T8 2x58 fluorescent tubes controlled by users 

DHW  ‐ 

Appliances  Electronic boards and computer equipment in classrooms and computer lab Office equipment in teachers’ offices 

Cooking/kitchen  ‐ 

Energy values (kWh/m2 y)  Diesel: 30 Electricity: 15 

Energy costs (euros/y)  Diesel: 3,234 Electricity: no data 

 

ITC Benincasa: 

Energy services  Brief description 

Heating  3 natural gas boilers. Two of them are dedicated to space heating (387 kW, 645 kW), while the other one is smaller and is dedicated to DHW. The terminal units are mainly radiators. The only exception are 6 ventilation convector heaters (3.5 kW), used in some offices at level 0 and 8 unit heaters  (12 kW)  in  the gymnasiums. Manual  regulation  is managed by a Service Company that has to be called in case of need. 1  heat pump outdoor unit,  located  in  the  terrace  at  level  1,  and  a  network of    furthermore 2 autonomous air conditioner  (1660 W) are installed in two rooms at level 1: in the server room and in the teacher room 

Lighting  Mainly, T8 FL 58W/840 x1 (75 units), T8 FL 58W/840 x2 (201 units) and metal halide 400W/645 (40 units). 

DHW  Natural gas boiler for the domestic hot water (84 kW). 

Appliances  26 computer equipment; computer equipment (tower PC of 100 W and monitor of 40 W)  21 interactive projector of 340 W in almost all classrooms.  7 B/W laser printer and 9 colour laser printer of 380 W. 2 copiers of 1500 W distributed in offices. 

Cooking/kitchen  Little bar at lebel 1 2 electric oven of 800 W 4 refrigerator of 750 W 1 coffee machine of  4700 W 

Energy values (kWh/m2 y)  Natural gas: 138 Electricity: 21 

Energy costs (euros/y)  Natural gas: 51,836 Electricity: 26,990 

 

ITC Einstein: 

Energy services  Brief description 

Heating  2  natural  gas  boilers  (347  kW).  A  secondary  system,  fed  by  a  separated  boiler  (cargomax  31) placed  on  the  terrace  roof  (first  level)  provide  heating  to  the  gymnasium,  through  two  wall mounted air heaters. All the other spaces of the school are heated through radiators, fed by the two boilers placed in the thermal central. 

Lighting  Mainly, fluorescent tubes controlled by users 

DHW  DHW is present just in the Gym, managed through the CARGOMAX 31 boiler 

Appliances  Lab: PC, Projector, Printer Office:  PC, Printer, Copy Machine Gym:  PC, Refrigerator, Dryer 

Cooking/kitchen  ‐ 

Page 16: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

16 

 

Energy values (kWh/m2 y)  Natural gas: 263 Electricity: 12 

Energy costs (euros/y)  Natural gas: 65,202 Electricity: 8,148 

 

Don Milani Primary School: 

Energy services  Brief description 

heating  Natural gas boiler 456 kW  

Lighting  Mainly, fluorescent tubes controlled by users 2x18W fluorescent tubes in all spaces 

DHW  Boiler 27 kW 

Appliances  ‐ 

Cooking/kitchen  Kitchen equipment  

Energy values (kWh/m2 y)  Natural gas: 130 Electricity: 21 

Energy costs (euros/y)  64,160 

 

Salamanque Group School (France): 

Energy services  Brief description 

Heating  2 natural gas boilers (230 kW each) situated in the primary school feeds pre‐school. Electric fans are installed in some spaces. 

Lighting  Primary  school:    T8  fluorescents  18Wx4  and  T8  fluorescents  36Wx2  in  classrooms.  T5 fluorescents 14Wx3 in offices. T8 fluorescents 36Wx2 in corridors, staircases and toilets. Pre‐school:    T8  fluorescents  18Wx4  in  classrooms  and  corridors.  LBC  15Wx1,  LBC  15Wx2  in offices and toilets. 

DHW  Primary: 2 electric heaters of  75L (teacher room) and 300L (kitchen) Pre‐school: 1 electric heater of 200L 

Appliances  Primary: 2 printers/copiers, 27 computers (1 computer/classroom) Pre‐school:  1 printers/copiers, 9 computers (1 computer/classroom) 

Cooking/kitchen  Primary: Just catering. 1 electric oven of 6kW, 1 refrigerator of 150W, 1 dishwasher of 10kW. Pre‐school: no cooking service 

Energy values (kWh/m2 y)  Natural gas: 81 Electricity: 18 

Energy costs (euros/y)  Natural gas: 11,299 Electricity: 5,631 

 

Langevin Wallon School Group: 

Energy services  Brief description 

Heating  A  central  boiler  (400  kW)  situated  in  the  basement  of  the  LW1  feeds  the  LW1  building,  a substation  located  in  LW2  building  (which  feeds  LW2  and  pre‐school)  and  part  of  another building. The gym is equipped with 2 gas radiant and 2 electric heaters in the locker room. They are regulated manually.  

Lighting  LW1: fluorescents 36Wx2, fluorescents 36Wx1, fluorescents 58Wx2, lamps 18W in corridors with presence detector and incandescent bulbs 100W. Standard class: 12 units of fluorescent 36Wx2 and 1 unit fluorescent of 36Wx1. LW2:  fluorescents  36Wx2  (119  units),  fluorescents  36Wx1  (14  units),  lamps  18Wx4  (12  units), incandescent  bulbs  100W  (44  units)  and  lamps  18W  in  corridors  with  presence  detector  (23 units). Standard class: 12 units of fluorescent 36Wx2 and 1 unit of fluorescent 36Wx1. Pre‐school: fluorescents 58Wx2 (6 units) and T8 fluorescent 18Wx4 (33 units). Standard class: 5 units of T8 fluorescent of 18Wx4. Gym:  fluorescents  36Wx2  (4  units),  lamps  400W  (10  units),  neon  60W  (1  unit)  and  halogen spotlights 35W (18 units).  

DHW  LW1: 3 electric heaters of 1200 W LW2: Electric heater of 830 W. Also a heat pump (1200 W, COP 3.6) in LW2 in sub‐station Pre‐school: Electric heaters 2400 W+2000 W in kitchen and toilets Gym: Electric heater 2400 W in changing‐room 

Page 17: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

17 

 

Appliances  LW1: 2 printers/copiers, 20 computers, 2 TV, and 1 projector LW2: 2 photocopiers, 13 computers, 1 TV and 1 internet box. 1 washing machine and 1 dryer Pre‐school: 3 computers and 1 printer Gym: no appliances 

Cooking/kitchen  LW1: 2 fridges, 2 microwaves and 1 stove with 4 plates and oven (electric) LW2:  2  gas  cooking  range,  5  freezer  cabinets,  1  oven,  2  pans,  1  peeling  machine,  1  coffee machine, 1 fridge and 1 microwave. Pre‐school:  1  fridge,  1  stove  with  4  plates  and  oven  (electric),  1  microwave  and  1  washing machine 

Energy values (kWh/m2 y)  Natural gas: 155 Electricity: 24 

Energy costs (euros/y)  Natural gas: 30,950 Electricity: 11,797 

 

 

Existing school buildings: 

According to invoice information of the case studies, the energy consumptions of existing buildings are distributed like: 

 

Figure 1. Final energy of existing schools (data from invoice information) 

From the information of existing energy consumption can be seen that:  

In all cases studied,  the higher energy consumption  in schools appears to be  in heating  (more than the 65% of the energy consumption) supported mainly by boilers of natural gas (methane) or oil (Greek schools); central heating systems supplying radiators and of manual control are the most common.  

Low consumption of cooling; only in some cases (Primary school 25 th, ITC Benincasa, Sta. Maria Avià School) and used in some administration offices, at the teachers’ offices and library, but no in classrooms. 

Page 18: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

18 

 

Mainly,  the use of DHW  in  schools  is  low  (around 2  to 7  kWh/m2)  and  it  is  restricted  in pre‐schools toilets, kitchens and gyms toilets. Electric heaters and gas boilers are used. Specifically, no DHW in the Greek cases studied, however existing DHW in high secondary school toilets  in Italian case studies. There is one case study (ITC Benincasa) which DHW service is supposed to be higher  (around 22 kWh/m2) because  the use of  the gym used  in different  slots hours and managed by external sport association from 16.00 to 23.00. 

In relation to the ventilation, the schools are ventilated by the opening of windows. 

 

2.4. Healthandcomfort

In general, natural ventilation is the existing solution for ventilation in European schools. Nevertheless, this  one  does  not  guarantee  a  good  indoor  air  quality  and  the  tendency  is  to  implement  “hybrid” solutions (natural and mechanical ventilation) in order to offer a guarantee and to take advantage of the external air conditions when they are convenient. 

In France, the existing schools use natural ventilation. For low energy schools, it is used a mix of natural and  mechanical  ventilation  (only  few  projects  include  heat  recovery).  Currently,  there  is  the requirement that local authorities carry out measures of IAQ in schools. They have to demonstrate that there is a good IAQ. When it is not good, measures have to be implemented to improve it. Since 2001, through the national plan about health and environment (Plan National Santé Environment (PNSE)), the Indoor  Air  Quality  Observatory  (OQAI)  carries  out  studies  and measures.  Particularly,  specific  studies were led between 2006 and 2009, while in 2011 was launched a national campaign to measure indoor air in order to know its quality in scholar buildings. 

In Spain, “RITE” regulation requires high ventilation rates for new or big renovations of school buildings (72 m3/h; around 7‐8  renovations/hour). A mechanical  system  is  required, with heat  recovery obliged when a certain rate is achieved. For most new school buildings this  is applied. In Catalonia, the rate is slightly  reduced  with  Catalan  Energy  Agency  (ICAEN)  agreement  when  it  is  justified  with  the corresponding Spanish norm (UNE). 

In Italy, since 1975 a mechanical ventilation system is required for new school buildings, with too strict requirements,  so  just  around 5% of buildings  follow  this  regulation.  For  low energy  schools,  they  are using  CO2  sensors, which  are  easy‐integrated  and  allow  easy management  of  ventilation  rates.  For  a particular  school,  integrating CO2 sensors within  the ventilation  system,  for 20 classrooms, had a cost around 1000 €. Real success cases count on mechanical systems and user behaviour at the same time: pupils open the windows between courses and mechanical ventilation works during the course with the sensor inputs. In some particular cases, a “flag” system indicates when extra ventilation is needed and then windows are opened. In Italy, official ventilation rates deal with noise problems. 

In Greek schools,  there  is no mechanical  ventilation at all. New regulations  (adopted  following EPBD) require around 8 l/s/person. In some schools, the solution adopted then is a fan in the window. Studies have  been  performed  in  Greek  schools  showing  that  IAQ  is  not  guaranteed  for  naturally  ventilated schools. Noise  is also a problem, so windows are not open as often as  it  is needed. Usually a pupil  is responsible  to  open  the  windows  between  courses.  In  Greece,  an  IAQ  measuring  campaign  was performed in 10 existing schools, measuring infiltrations, humidity, temperature, CO2 and VOCs. Results showed poor indoor air quality. Using tracer gases, it was measured the ventilation rate. Results showed that  infiltrations had very different values,  ranging  from 0.1 up to 1.9 air  changes/hour depending on the case. When considering infiltration and natural ventilation (opening windows) rates ranged between 1.3 and 11 air changes/hour. 

Page 19: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

19 

 

Measuring  air  quality  directly  is  quite  difficult.  A  combination  of  sensors will  be  the  best  solution  to monitor  IAQ. When  it  is not possible, CO2 sensors seem to apply as good  indicators of occupancy and ventilation rates.  

Ventilation  with  heat  recovery  is  poorly  implemented  in  Mediterranean  climates.  For  summer conditions,  cooling  recovery  system has  efficiency  around  10%  less  than  heat  recovery  system.  LIMA residential prototype in Barcelona region has a heat recovery unit, with “cold” efficiency value around 50%. Standard use for heat recovery unit could be: winter with heat recovery, spring and fall by‐pass, and summer with cooling recovery (if no active cooling, it may be by‐passed). 

Which are the actions towards Indoor Air Quality at Schools? 

‐ Step 1: Measure CO2 and establish a “flags” system to improve ventilation rate (when yellow or red colours appear, windows should be opened) 

‐ Step 2: Implement a decentralized mechanical ventilation unit with heat recovery (1‐2 units per class) 

Night  ventilation deals with  security  issues. Where  open windows  are  the  ventilation  inlets,  this may cause problems when the building is unoccupied at night, especially on the ground floor. 

Existing  schools  have  manual  shadings  that  are  not  working  properly,  due  to  both  design  and  use phase’s  failures. This  leads to around 88 hours of overheating per year, meanwhile retrofitted passive schools  count  around  247  hours.  Currently,  overheating  problems  are  reported,  as  no  attention was paid to summer comfort during the design phase of schools.  

As  new  buildings  are  built  with  more  thermal  insulation  and  improved  standards  of  airtightness, concerns are emerging of an increased risk of overheating.  Alongside the key issue of indoor air quality, overheating  is a risk that needs to be managed carefully as we move further towards the aim of nZEB and now ranks among greatest concerns that need to be addressed as a priority. 

The potential of  improving indoor conditions and thus the related pupils’ outcomes, together with the social benefit coming from “energy and environmental education in early ages” are very important and should motivate the different actors. For this reason, the focus should not be only on energy targets, but also  on  all  the  additional  benefits  of  having  a  better  learning  environment.  It  is  recognised  that improving comfort is a need in most of the school buildings, although this is not clearly stated by public authorities. 

 

3. METHODOLOGYFORTHEDEVELOPMENTOFCASESTUDIES

A methodology has been developed  in order to have a common framework to support the replication potential to other countries. This methodology is based on: 

1. Information of  the data collection and the energy audit of each case study, based  in main energy audit  parameters  (location,  building  use,  architectural  description  of  building,  annually  energy consumptions from invoice information, facilities/equipment description with technical information and  outdoors).  This  information  has  been  collected  in  the  template  SCHHOOL_ENERGY DATA_TEMPLATE. 

2. Simulation campaign criteria adopted in terms of: 

o Main data integrated on dynamic simulation environment4 and analysis 

                                                            4 The energy performance of the selected school buildings calculated with Energy plus simulation program 

Page 20: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

20 

 

o Definition  of  internal  conditions  of  spaces  (in  terms  of  type  and  use,  conditioned and  non‐conditioned  spaces,  typical  schedule),  insulation  levels  and  solar protection, ventilation rates, window ventilation rates, heating equipment efficiency and set point temperatures, etc.  

o Existing materials and technologies for renovation  in each case study (identified  in ZEMedS School Toolkit); a number of measures dealing with the building envelope and energy systems have been taken into account and listed below: 

Renovation of the façade; 

Renovation of the roof; 

Replacement of existing windows; 

Installation of external solar protections; 

Replacement of existing lighting with LED; 

Installation  of  ventilation  system  (i)  natural,  (ii)  mechanical  without  heat recovery, (iii) mechanical with heat recovery; 

Change of heating system; 

Installation of  PV panels 

3. Definition  of  a  common  cost  criteria  in  order  to  homogenise  cost  analysis:  investment  €/m2  in thermal insulation of envelope and solar protection, roofs; replacement €/m2 of windows, external doors, solar protection, lighting system, heating system and investment €/m2 of PV panels, etc. 

 

The  simulation  campaign  has  been  set  in  steps  in  order  to  assess  the  paybacks  of  deep  renovation process implemented in different stages (considered each 4 years). Paybacks are also measured up for renovation process carried out in a unique stage. 

 

The  thickness  of  the  insulation  together  with  the  windows  quality,  were  examined  step  wisely,  as fundamental variants: 

U thermal transmittance (W/m2K)  Variant A  Variant B  Variant C 

Walls  0.40 0.30 0.20 

Roofs  0.30 0.22 0.15 

Windows and external doors 1.80 1.50 1.30‐1.40 

Table 1. Transmittances for each variant 

 

The main parameters considered in the simulation campaign of case studies are the following: 

Set  point  temperature  for  heating/cooling:  21‐22/26ºC  (in  existing  building),  20/26ºC  (in  renovated building) 

Main occupancy:  classrooms (0.44 per/m2), offices (0.21 per/m2), corridors (0 per/m2), W.C. (0 per/m2), dining room (1 per/m2) 

Schedules: facility schedulers (use of spaces, heating on/off etc.) have been simulated as real as possible in each case study 

Mechanical ventilation when occupancy at 6.5 l/s person in renovated building. No mechanical ventilation in existing building. 

Page 21: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

21 

 

Infiltration rate of 30 m3/h m2 at 50 Pa in existing building (corresponding to old windows) and 6 m3/h m2 at 50 Pa in renovation (class 3 in air permeability classification corresponding to high efficiency sliding window5) 

Natural  ventilation  for  opened  windows  (5  ACH)  1  hour  during  break  time  and  half  an  hour during cleaning tasks, in existing building and in renovation when non occupancy 

Main  thermal  bridges  considered  in  building  envelope  of  existing  building,  as  result  of  no insulation or no continuity of the wall cavity 

Considered 1 to 5 l/person day for the demand of DHW (5 l/person day demand is supposed in schools with cooking service) 

Environment conditions (nearby buildings, trees, etc.) considered in order to study shadowing of school building 

As  a  design  approach,  the  proposal  of  energy  renovation  has  been  planned  as  a  deep  renovations towards  ZEMedS  nZEB  Schools  requirements  (cited  in  1.2).  These  renovations  have  been  studied  by steps and all at once, in order to assess the decreasing of energy consumption and the cost implication. 

 

4. NZEBRENOVATIONMEASURES

4.1. nZEBrenovationmeasures

The following table is a summary of the packages of measures for the case studies. 

 

Name school  Location  Results (R)  Package of measures 

Miguel Hernandez School  

Catalonia, Spain 

result 1 

envelope  renovation +  mechanical  ventilation  with heat recovery + lighting + PV system covering (heating by natural gas, ventilation, lighting, DHW by electricity (primary school) and natural gas (pre‐school)) 

result 2 

envelope  renovation +  mechanical  ventilation  with heat  recovery  +  lighting  +  gas  condensing  boiler  for heating  in  primary  school  +  PV  system  covering (heating  by  natural  gas,  ventilation,  lighting, DHW by electricity  (primary  school)  and  heating  and  DHW  by natural gas (pre‐school) 

Sta. Maria d'Avià School  

Catalonia, Spain 

result 1 

envelope  renovation +  mechanical  ventilation  with heat  recovery +  lighting + gas  condensing boiler + PV system covering  (heating by  fuel,  ventilation,  lighting, DHW by electricity (pre‐school) 

result 2 

envelope  renovation +  mechanical  ventilation  with heat recovery +  lighting + biomass boiler + PV system covering (heating by fuel, ventilation, lighting, DHW by electricity (pre‐school) 

                                                            5 In school buildings, windows are preferably sliding to prevent possible impacts 

Page 22: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

22 

 

Primary school 13‐33 th 

Peristeri, Greece 

result 1 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with natural  ventilation  +  heating  system  (boiler)+  PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 2 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  +  heating  system  (boiler)+  PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 3 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  with  heat  recovery  +  heating system (boiler)+ PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

Primary school 25 th Peristeri, Greece 

result 1 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with natural  ventilation  +  heating  system  (boiler)+  PV system covering (heating, cooling, lighting, ventilation) 

result 2 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  +  heating  system  (boiler)+  PV system covering (heating, cooling, lighting, ventilation) 

result 3 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  with  heat  recovery  +  heating system (boiler)+ PV system covering (heating, cooling, lighting, ventilation) 

ITC Benincasa  Marche, Italy  result 1 

envelope  renovation +  mechanical  ventilation  with heat recovery + lighting + PV system covering (heating by  natural  gas,  cooling,  ventilation,  lighting,  DHW  by natural gas) 

ITC Einstein  Marche, Italy 

result 1 envelope renovation + ventilation with natural ventilation + heating system (condensing boiler)+ PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 2 

envelope  renovation +  ventilation  with  mechanical ventilation  +  heating  system  (condensing  boiler)+  PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 3 

envelope  renovation +  ventilation  with  mechanical ventilation  with  heat  recovery  +  heating  system (condensing  boiler)+  PV  system  covering  (heating, lighting, ventilation) 

Primary school Salvetti 

Tuscany, Italy 

result 1 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with natural  ventilation  +  heating  condensing  boiler  +  PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 2 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  +  heating  condensing  boiler  + PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 3 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  with  heat  recovery  +  heating condensing  boiler  +  PV  system  covering  (heating, lighting, ventilation) 

ITC Don Milani  Tuscany, Italy  result 1 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with natural  ventilation  +  heating  condensing  boiler  +  PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

Page 23: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

23 

 

result 2 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  +  heating  condensing  boiler  + PV system covering (heating, lighting, ventilation) 

result 3 

envelope  renovation +  lighting  +  ventilation  with mechanical  ventilation  with  heat  recovery  +  heating condensing  boiler  +  PV  system  covering  (heating, lighting, ventilation) 

Salamanque Group school  

Montpellier, France 

result 1 

envelope  renovation +  lighting  +  mechanical ventilation  with  heat  recovery  +  PV  system  covering (heating  by  natural  gas,  lighting,  ventilation, DHW by electricity) 

Bédarieux Group school  

Bédarieux, France 

result 1  (step 1+ step 2.1)

envelope renovation + heating system (biomass boiler) + PV system covering (lighting, DHW by electricity) 

result 2  (step 1+ step 2.2)

envelope  renovation +  lighting  +  heating  system (biomass boiler)  + PV  system covering  (lighting, DHW by electricity) 

Table 2. Packages of energy measures considered in simulation campaign 

The packages of measures have been structured  in  steps  in order  to study the paybacks each 4 years (more  extended  information  of  each measure  and  steps  in  7.1).  The  energy  results  of  each  package renovation (results) are showed in Table 3. 

 

Renovation of the façade  

In the cases studied, the current façades consist in: 

Brick walls with wall  cavity  and without  insulation material  –  U wall  transmittance  (excluding thermal bridges) are around 1 ‐1.5 W/m2K 

Others non‐insulated like brick walls, cinder block walls, wooden panel walls, etc. – high values of wall transmittance in more than 1.5 W/m2K 

U transmittance of walls has been studied step wisely to reach values of 0.4, 0.3 and 0.2 W/m2K in each case  study.  External  wall  insulation  system  have  been  considered  in  all  cases  (ETICS  and  ventilated façade) avoiding thermal bridges. The thickness of the insulation (standard expanded polystyrene 0.04 W/mK) is around 70 mm, 100 mm and 160 mm, respectively, for brick walls with wall cavity and without insulation material, and 90 mm, 120 mm and 180 mm for non‐insulated walls. 

In some case studies, Greek and Italian examples, additional cool coating products have been applied in facades in order to reduce solar radiation over façade during summer time. 

 

Renovation of the roof 

Some of the current roofs of cases studies have already been renovated with U transmittance between 0.80  and  0.40 W/m2K  (even  0.20 W/m2K  in  primary  school  of  Salamanque  Group  School).  For  non‐renovated cases U transmittance values are more than 2.5 W/m2K. 

The renovation of the roofs has been studied in the project step wisely to reach values of 0.30, 0.22 and 0.15 W/m2K:  

For terrace roofs, external roof insulation system including wind/moisture barriers with new tiles (thickness of the insulation ‐ standard expanded polystyrene 0.04 W/mK ‐ are around 120 mm, 170 mm and 250 mm) 

Page 24: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

24 

 

For  pitched  roofs  with  unheated  space  under  cover,  insulation  system  applied  internally (thickness of the insulation ‐ standard mineral wool rolls 0.04 W/mK‐ are around 120 mm, 170 mm and 250 mm) 

In some case studies, Greek and Italian examples, additional cool coating products have been applied in roofs in order to reduce solar radiation during summer time. 

 

Renovation of ground floor 

Renovation on ground floors have not been taken into account in any case because of no energy savings estimated. 

 

Renovation of the windows and external doors 

In the current state, most of the case studies have single‐glazed windows with aluminium frames with thermal bridge, U window transmittance of 5.7 W/m2K and old shutter rollers as shading systems. Other cases,  in some renovation updates, have double‐glazed windows with aluminium frames with thermal bridges, U = 3.3 W/m2K in average.  

The proposal renovations of existing windows are with low‐e double‐glazed windows (air or argon cavity of 16 mm) and frames with thermal break (aluminium and wood frames). Also the correct installation of windows is heavily considered in order to assure low airtightness (on the order of 6 m3/h m2 at 50 Pa for sliding windows class 3, in window classification of air permeability UNE‐EN 12207). 

Concerning  the  solar  protection,  exterior  mobile  slats  have  been  considered  in  replacement  of  old shutter  rollers  or  inexistent  solar  protection  in  order  to  prevent  internal  overheating,  especially  in classrooms.  

 

Replacement of existing lighting 

Current  T8  fluorescent  lamps  are  proposed  to  be  replaced  when  necessary  with  T8  LED  tubes  in classrooms, offices and corridors in 6.3 W/m2, 10 W/m2 and 4 W/m2, respectively.  

 

Installation of ventilation system 

No mechanical  ventilation  systems  exist  in  typical  schools  in  Mediterranean  countries;  ventilation  is produced  by  opening  windows.  However,  new  school  buildings  and  deep  renovations  must  follow thermal building regulations concerning heating, cooling and ventilation equipment, in order to assure, among  others  requirements,  indoor  environmental  quality,  removing  contaminants  and  reducing internal temperatures in spaces with high level of human occupation. 

6.5  l/s  person  has  been  considered  in  the  energy  simulation  campaign  of  case  studies  following  the Europe  tendency  rates.  In  particular,  5  case  studies  have  been  simulated  in  3  versions  of  ventilation systems  in  order  to  assess  energy  saving  differences:  natural, mechanical without  heat  recovery  and mechanical with heat recovery. For the rest cases, only heat recovery system has been considered.  

 

Replacement of heating system 

Old natural gas or oil boilers are proposed to be replaced for condensing boilers or biomass boilers,  if locally feasible.  

In  general, DHW  is  supposed  to  be poorly  used  in  schools,  so  no  replacements  are  proposed,  except when DHW is supported by the same boiler producing heating. 

Page 25: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

25 

 

 

Installation of PV panels 

In  order  to  achieve  requirement  1  (annual  energy  balance of  non‐renewable  energy  sources  to meet zero), renewable energy needs to be  installed to cover heating, cooling, ventilation, DHW and  lighting when that energy demands are not supplied by renewable sources. 

 

The cost of the investments are grouped in the next table. In façade and roofs, preparation works and assembling, disassembling and daily amortization of scaffolds are included.  

 

Renovation measures  Cost investments   

Façade  U=0.4  W/m2K:  External  insulation  system (ETICS) with 7 cm EPS (scaffold included) 

86‐89 €/m2  

 

In Greece: around: 50 €/m2 

Façade  U=0.3  W/m2K:  External  insulation  system (ETICS) with 10 cm EPS (scaffold included) 

96‐94 €/m2 

 

In Greece: around: 60 €/m2 

Façade  U=0.2  W/m2K:  External  insulation  system (ETICS) with 16 cm EPS (scaffold included) 

98‐103 €/m2  In Greece: around: 90 €/m2 

Ventilated  façade  (U=0.4 W/m2K)  with  6  cm  ‐  9  cm EPS  

120 – 130 €/m2  6 cm EPS for brick walls with wall cavity and 9 cm for wood panel (Group School Salamanque)  

Ventilated  façade  (U=0.3 W/m2K) with 9  cm  ‐  12  cm EPS 

130 – 140 €/m2  9 cm EPS for brick walls with wall cavity and  12  cm  for  wood  panel  (Group School Salamanque) 

Ventilated  façade  (U=0.2 W/m2K) with 15 cm ‐18 cm EPS 

140 – 150 €/m2  15  cm  EPS  for  brick  walls  with  wall cavity and 18 cm for wood panel (Group School Salamanque) 

Roof  (U=0.3 W/m2K):  Internal  insulation  system with 12 cm MW 

27 €/m2   

Roof (U=0.22 W/m2K): Internal insulation system with 17 cm MW 

31 €/m2   

Roof (U=0.15 W/m2K): Internal insulation system with 25 cm MW 

36 €/m2   

Roof  : External  insulation system (3cm roof  tiles with cool material coating and 7.5cm EPS attached) 

50 €/m2   

Roof:  External  insulation  system  (3cm  roof  tiles  with cool material coating and 10.5cm EPS attached) 

65 €/m2   

Roof:  External  insulation  system  (3cm  roof  tiles  with cool material coating and 14.5cm EPS attached) 

70 €/m2   

Window:  low‐e  double‐glazed,  air  cavity  of  16  mm, aluminium frames with thermal break  

395 €/m2   

Window: low‐e double‐glazed, argon cavity of 16 mm, aluminium frames with thermal break 

400 – 480 €/m2   

Window: low‐e double‐glazed, argon cavity of 16 mm, wood frames with thermal break 

425 – 435 €/m2  In France: around 665 €/m2   

solar protection with mobile slats  162 €/m2   

LED technology efficiency 66lm/W  1462 – 1500 €/classroom 55 m2 

 

Page 26: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

26 

 

Mechanical ventilation without heat recovery  35 €/m2  In Greece: around 20 €/m2 

Mechanical ventilation with heat recovery  45 – 55 €/m2  In Greece: around 25 €/m2 

PV panels   1.5 €/Wp   

 

 

Page 27: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

27 

 

 

5. ENERGYRESULTSANDPAYBACKS

The packages of energy efficiency measures in Table 2,  implemented by simulation campaign, concern envelope  renovation,  heating  system  replacement,  ventilation  system  installation,  lighting  system replacement,  and  renewable energy production  (photovoltaic)  in  order  to  achieve nearly  zero energy schools (considered balance 0).  

In  the  following  table,  resulting  values  (RES production,  final  energy  consumption  in heating,  cooling, ventilation  and  lighting,  final  energy  savings  and  paybacks)  after  implementation  of  the  packages  in deep renovation processes in case studies (column “Results” represent each energy package of Table 2): 

 

Existing building (simulation values) 

Building renovation (simulation values) 

School n

ame 

Area (m

2) 

Total final energy 

(kWh/m2) (heating, cooling, 

ventilation,  lighting and 

DHW) 

Results 

Final energy (kWh/m2 y) in heating, cooling, ventilation and 

lighting 

Ave

rage

 in total FE (kWh/m

2) 

Total final energy 

6saving % 

RES production  (kWp) / (kWh/m2 y)  

 surface PV panels 

Paybacks ‐ all at once (ye

ars) 

Energy efficiency measures 

Envelope renovation 

Ventilation System 

installation 

Ligh

ting system  

replacement 

Heating system 

replacement 

Natural gas or oil 

Electricity 

Total 

Var A

Var B

Var C

Var A  

Var B 

Var C 

Miguel H

ernandez School  

1147  81  35  116  1  23  21  20  41  0,64

14/16  

76 m2 PV  

13/15  

70 m2 PV  

12/14  

65 m2 PV  

23‐24 

yes  MVHR  LED no 

1147  81  35  116  2  20  18  17  38  0,67

12/14 

65 m2 PV  

11/13 

59 m2 PV  

11/13 

59 m2 PV  

24‐25 

yes  MVHR  LEDgas 

condensing boiler 

Sta. M

aria d'Avià School  

1366  90  33  123  1  32  25  21  51  0,59

20/22 

108 m2 PV  

17/19 

92 m2 PV  

16/18 

86 m2 PV  

22  yes  MVHR  LEDgas 

condensing boiler 

1366  90  33  123  2  35  27  23  53  0,57

9/10  

49 m2 PV  

9/10  

49 m2 PV  

9/10  

49 m2 PV  

27  yes  MVHR  LEDbiomass boiler 

Primary 

school 1

3‐

33th 2005  38  10  48  1  26  25  23  27  0,44

22/17  

119 m2 PV  

21/16  

113 m2 PV  

20/16  

108 m2 PV  

35‐38 

yes  NV  LEDgas 

condensing boiler 

                                                            6 In this document, total final energy refers to the final energy in heating, cooling, ventilation, lighting and DHW. 

7 Var A refers to the envelope transmittances: Ufacade=0.4, Uroof=0.3, Uglass=1.64, Uf=2.2 (W/m2K) 

8 Var B refers to the envelope transmittances: Ufacade=0.3, Uroof=0.22, Uglass=1.34, Uf=2.2 (W/m2K) 

9 Var C refers to the envelope transmittances: Ufacade=0.2, Uroof=0.15, Uglass=1.34, Uf=1.8 (W/m2K) 

Page 28: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

28 

 

Existing building (simulation values) 

Building renovation (simulation values) School n

ame 

Area (m

2) 

Total final energy 

(kWh/m2) (heating, cooling, 

ventilation,  lighting and 

DHW) 

Results 

Final energy (kWh/m2 y) in heating, cooling, ventilation and 

lighting 

Ave

rage

 in total FE (kWh/m

2) 

Total final energy 

6saving % 

RES production  (kWp) / (kWh/m2 y)  

 surface PV panels 

Paybacks ‐ all at once (ye

ars) 

Energy efficiency measures 

Envelope renovation 

Ventilation System 

installation 

Ligh

ting system  

replacement 

Heating system 

replacement 

Natural gas or oil 

Electricity 

Total 

Var A

Var B

Var C

Var A  

Var B 

Var C 

2005  38  10  48  2  26  26  25  27  0,43

20/16  

108 m2 PV  

20/16  

108 m2 PV  

20/16  

108 m2 PV  

36‐40 

yes  MV  LEDgas 

condensing boiler 

2005  38  10  48  3  17  15  14  17  0,64

15/12  

81 m2 PV  

13/10  

70 m2 PV  

12/9  

65 m2 PV  

33‐36 

yes  MVHR  LEDgas 

condensing boiler 

Primary school 2

5th 

1030  21  23  44  1  24  22  21  29  0,33

9/13   

49 m2 PV  

8/12  

43 m2 PV  

8/12  

43 m2 PV  

39‐41 

yes  NV  LEDgas 

condensing boiler 

1030  21  23  44  2  33  31  29  38  0,14

11/16  

59 m2 PV  

10/15  

54 m2 PV  

10/15  

54 m2 PV  

52‐50 

yes  MV  LEDgas 

condensing boiler 

1030  21  23  44  3  19  17  16  24  0,45

7/10 

38 m2 PV  

7/10 

38 m2 PV  

6/9 

32 m2 PV  

36‐38 

yes  MVHR  LEDgas 

condensing boiler 

ITC Benincasa 

4942  117  27  144  1  25  22  20  54  0,63

109/32 

589 m2 PV  

102/30 

551 m2 PV  

98/28  

529 m2 PV  

22‐23 

yes  

MVHR  

LED no 

ITC Einstein 

2998  158  11  169  1  66  65  64  82  0,54

83/38 

448 m2 PV  

81/37 

437 m2 PV  

81/37 

437 m2 PV  

22‐23 

yes  NV  no gas 

condensing boiler 

2998  158  11  169  2  105  104  104  121  0,32

124/57 

670 m2 PV  

122/56 

659 m2 PV  

122/56 

659 m2 PV  

36‐37 

yes  MV  no gas 

condensing boiler 

2998  158  11  169  3  75  74  73  91  0,49

92/42 

497 m2 PV  

92/42 

497 m2 PV  

90/41 

486 m2 PV 

26‐27 

yes  MVHR  no gas 

condensing boiler 

Primary school Salve

tti  2300  97  4  101  1  27  24  22  33  0,68

27/15  

146 m2 PV  

23/13  

124 m2 PV  

21/12  

113 m2 PV  

29‐30 

yes  NV  LEDgas 

condensing boiler 

2300  97  4  101  2  57  55  54  64  0,37

55/32  

297 m2 PV  

53/30  

286 m2 PV  

51/29  

275 m2 PV  

46‐47 

yes  MV  LEDgas 

condensing boiler 

2300  97  4  101  3  35  33  31  41  0,59

34/20 

183 m2 PV  

32/18 

172 m2 PV  

30/17 

162 m2 PV  

35‐36 

yes  MVHR  LEDgas 

condensing boiler 

Page 29: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

29 

 

Existing building (simulation values) 

Building renovation (simulation values) School n

ame 

Area (m

2) 

Total final energy 

(kWh/m2) (heating, cooling, 

ventilation,  lighting and 

DHW) 

Results 

Final energy (kWh/m2 y) in heating, cooling, ventilation and 

lighting 

Ave

rage

 in total FE (kWh/m

2) 

Total final energy 

6saving % 

RES production  (kWp) / (kWh/m2 y)  

 surface PV panels 

Paybacks ‐ all at once (ye

ars) 

Energy efficiency measures 

Envelope renovation 

Ventilation System 

installation 

Ligh

ting system  

replacement 

Heating system 

replacement 

Natural gas or oil 

Electricity 

Total 

Var A

Var B

Var C

Var A  

Var B 

Var C 

ITC Don M

ilani 

1265  113  8  121  1  51  51  51  55  0,55

29/30 

157 m2 PV 

panel 

29/30 

157 m2 PV 

panel 

29/30 

157 m2 PV 

panel 

34‐36 

yes  NV  LEDgas 

condensing boiler 

1265  113  8  121  2  59  59  59  63  0,48

33/34 

178 m2 PV 

panel 

33/34 

178 m2 PV 

panel 

33/34 

178 m2 PV 

panel 

39‐41 

yes  MV  LEDgas 

condensing boiler 

1265  113  8  121  3  51  49  48  53  0,56

28/29 

151 m2 PV 

panel 

28/29 

151 m2 PV 

panel 

28/29 

151 m2 PV 

panel 

37‐38 

yes  MVHR  LEDgas 

condensing boiler 

Salaman

que 

Group school  

2303  85  15  100  1  45  44  43  56  0,44

45/30  

243 m2 PV  

45/30  

243 m2 PV  

45/30  

243 m2 PV  

28‐29 

  

yes   

MVHR  LED no 

Bédarieux  Group school  

3445  107  28  135  1  38  36  33  51  0,62

49/9  

265 m2 PV  

49/9  

265 m2 PV  

49/9  

265 m2 PV  

20‐21 

yes  no  no biomass boiler 

3445  107  28  135  2  34  31  29  46  0,77

32/6 

173 m2 PV  

32/6 

173 m2 PV  

32/6 

173 m2 PV  

23‐24 

yes  no  LEDbiomass boiler 

Table 3. Results of the implementation of energy measures to achieve nearly zero energy schools (m2 refers to conditioned 

area except for PV panels) 

According to each result, the values for var A, var B and var C don’t change significantly; only cases with low compactness (like Sta. Maria d'Avià School) or high percentage of window surface are sensitive to an  insulation  increase  of  the  envelope  (from  var  A  to  var  C).  Then,  globally  speaking  variant  A  is appropriate for reducing energy demand in most of the cases. 

 

 Final energy kWh/m2

(in heating, cooling, ventilation and lighting)

  Current building 

After renovation 

% savings 

Heating after renovation (gas or oil) kWh/m2) 

Miguel Hernandez School ‐result 1  89  22  64%  13 

Miguel Hernandez School ‐result 2  89  19  67%  10 

Sta. Maria d'Avià School ‐result 1  100  26  59%  17 

Sta. Maria d'Avià School ‐result 2  100  28  57%  20 

Page 30: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

30 

 

Primary school 13‐33 th‐result 1  46  25  44%  22 

Primary school 13‐33 th‐result 2  46  25  43%  23 

Primary school 13‐33 th‐result 3  46  15  64%  13 

Primary school 25 th‐result 1  37  22  33%  17 

Primary school 25 th‐result 2  37  31  14%  27 

Primary school 25 th‐result 3  37  17  45%  13 

ITC Benincasa‐result 1  112  22  63%  10 

ITC Einstein‐result 1  163  65  54%  60 

ITC Einstein‐result 2  163  104  32%  100 

ITC Einstein‐result 3  163  74  49%  69 

Primary school Salvetti‐result 1  93  24  68%  24 

Primary school Salvetti‐result 2  93  55  37%  55 

Primary school Salvetti‐result 3  93  33  59%  33 

ITC Don Milani‐result 1  117  59  55%  49 

ITC Don Milani‐result 2  117  59  48%  57 

ITC Don Milani‐result 3  117  49  56%  47 

Group school Salamanque‐result 1  98  44  44%  35 

Group school Bédarieux ‐result 1  113  36  62%  22 

Group school Bédarieux ‐result 2  113  31  77%  24 

Table 4. Average of final energy in heating, cooling, ventilation and lighting before and after renovation (simulation values) 

 

Figure 2. Final energy consumption in (heating, cooling, ventilation and lighting) in current situation and after renovation 

 

Page 31: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

31 

 

 

 

Figure 3. Kg of CO2/m2 y during the use of case studies 

 

To  accomplish  with  requirement  2  [CFE  ≤  25  kWh/m  conditioned  area².year  in  heating,  cooling, ventilation and lighting] the following is observed:   

Results depend strongly on the current situation of case studies (see Table 4); in general terms, school buildings with less than 100 kWh/m2 y in gas or oil consumption reaches values around 25 kWh/m2. 

Results  related  to  ventilation  system;  in  the  5  case  studies  in which  3  versions  of  ventilation systems  have  been  simulated  (Primary  school  13‐33  th,  Primary  school  25  th,  ITC  Einstein,  Primary 

school Salvetti and ITC Don Milani), mechanical ventilation with no heat recovering appears not be an  energy  and  costly  efficiency  measure  compared  with  natural  ventilation  or  mechanical ventilation with heat recovering, even in Mediterranean climates as higher energy consumption in current schools is in heating. 

The 56% are the energy savings in heating, cooling, ventilation and lighting for the case studies accomplishing the requirement 2. 

1‐floor  buildings  don’t  have  an  improvement  potential  as  buildings with  higher  compactness, e.g. ITC Don Milani. 

Furthermore,  energy  strategies  such  as  the  reduction  of  the  internal  loads  with  the improvement of lighting with LED technology can contribute to less than 25kWh/m2 in FE. The average of lighting consumption in current case studies is 9 kWh/m2 y, and with LED lighting can reach 5 kWh/m2 y. 

The  case  of  Salamanque  Group  School  (with  2  buildings  and  one  of  them  1‐floor  building), consumes  in  heating,  85  kWh/m2  y  in  current  situation  and  35  kWh/m2  after  proposed renovations. Its current envelope compounded mainly by wood panels makes a special case to be studied deeply. 

Page 32: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

32 

 

It  is highly recommended to produce fresh air by natural ventilation with dynamic systems in terms of energy  saving,  but  it  will  depend  of  each  case  if  natural  ventilation  is  feasible  in  front  of  forced ventilation. In general terms, the requirements about interior air quality (requirement 3) are guaranteed with mechanical ventilation more easily than with natural ventilation, especially in renovation works.  

In relation to avoid overheating during summer time, mobile horizontal slats have been suggested as a general  rule  in  classrooms,  but  there  have  been  some  cases  (e.g.  Group  school  Salamanque,  ITC Benincasa) which  ventilated  façades  and  roofs  have  been  an  option  in  some  facades.  In  other  cases, relatively  little  spaces  that  have  some  appliances  installed  have  given  more  hours  than  40;  special attention in ventilation rate is recommended to evacuate heat loads in these cases. 

Following  requirement  1,  in  which  primary  energy  yearly  (heating,  cooling,  ventilation,  lighting  and DHW) is produced by renewable energies, next values are the prediction of RES production for the cases accomplishing requirement 2: 

 

 

Final energy kWh/m2(in heating, cooling, ventilation 

and lighting) 

 

  

Current building 

After renovation 

RES production kWh/m2 y 

% RES in energy balance 

Miguel Hernandez School ‐result 1 89  22  15  70% 

Miguel Hernandez School ‐result 2 89  19  14  73% 

Sta. Maria d'Avià School ‐result 1  100  26  20  76% 

Sta. Maria d'Avià School ‐result 2  100  28  10  35% 

Primary school 13‐33 th‐result 1  46  25  17  66% 

Primary school 13‐33 th‐result 2  46  25  16  63% 

Primary school 13‐33 th‐result 3  46  15  10  67% 

Primary school 25 th‐result 1  37  22  13  56% 

Primary school 25 th‐result 3  37  17  10  55% 

ITC Benincasa‐result 1  112  22  30  134% 

Primary school Salvetti‐result 1  93  24  13  55% 

Table 5. Percentage of predicted RES 

The  average  of  RES  production  is  62% of  the  final  energy  consumption  in  heating,  cooling,  vent.  and lighting.  In  the  case  of  Benincasa,  high  production  of  DHW  in  the  gyms  raises  the  RES  production  in comparison  to  others  cases.  For  Avià  case  study,  76%  (heating  by  gas  condensing  boiler)  versus  35% (heating produced by biomass). 

In terms of payback periods10, deep renovation processes implemented by different stages (considered each  4  years)  take  more  than  50  years  in  total  in  all  case  studies,  otherwise,  for  deep  renovation processes carried out in a unique stage, not less than 20 years, but around 25 – 35 years (see Table 3).  

Nevertheless, it has to be highlighted that case studies have been developed in order to be conservative in terms of energy saving final results, and have not considered two steps of the nZEB Energy Steps as presented  in  the  toolkits:  the  use  and management  of  the measures,  and  the  building management systems. The reason  is  that energy systems of case studies have been simulated by  ideal  systems and seasonal  average  performances  and  with  some  just  elementary  timer  controls.  This  means  that  the 

                                                            10  The  calculations  are based on  a  constant  average  yearly  energy prices  increases  and  inflation  rates  obtained from the last 10 years in each country (source Eurostat). 

Page 33: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

33 

 

resulting  simulations  used  for  case  studies,  are  conservative,  giving  a  "worse  case"  results,  while literature  shows are highly  cost‐effective e.g. a good use and  simple energy management actions  can result in average energy savings of around 10% (even though savings can differ widely depending on the status quo).  

 

 

 

 

   

Page 34: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

34 

 

 

6. CONCLUSIONS

The ZEMeds project intents to elucidate the relationship between nearly zero‐energy and cost‐optimal measures and to develop an argumentation on how to ensure a smooth transition  from current MED schools to nearly zero energy school buildings.  

Following a deep renovation strategy, different packages of measures have been examined dealing with the building envelope and energy systems. In this context, the results are presented with case studies of school buildings that have been analysed in terms of the energy efficiency and cost optimality so as to define a detailed renovation action plan.  

• A typical Mediterranean school built in the period 60‐80’s may consume around 110 kWh/m2/y (final  energy),  count    with  many  overheating  hours,  has  glare  problems  and  inefficient ventilation;  

• With  the suggested measures,  classrooms used during summertime  reduce overheating hours to less than 40h; 

• There  is  a  lack  of    information of  the  costs  in maintenance  and  replacements  concerning  the existing building; 

• The  payback  periods  are  not  less  than  20  years  for  deep  renovation  works  carried  out  in  a unique stage; for work plans in different stages it takes more than 50 years  

• Although improving building efficiency is often profitable, investments are hindered by barriers   In general  in any case, actual NZEB renovation requires the implementation for the "deep renovation" measures that are necessary for achieving the almost zero consumption level but also economically not sustainable. This lead to the final effect that NZEB renovation usually requires very high ROI periods, and this seems to be quite critical for the actual implementation of the NZEB plan and measures. Setting the priorities  for  building  renovations  will  be  based  on  different  needs  (safety,  maintenance,  spatial requirements, energy savings, etc.) and will heavily depend on the budget availability and the existing funding  channels. Nowadays,  the  economic  crisis  in most  of Mediterranean  countries  has  led  to  very reduced self‐financing capacity, being the budgets allocated to cover only urgent needs and significantly reducing  the  capacities  of  municipalities  and  regional  administrations.  This  fact  highlights  how overlooked are other funding opportunities, such as the use of ERDF funds.  Specifically,  it  is  expected  that  ‐especially  for  school  manager  with  a  wide  school  building  heritage‐ authorities will prefer to implement few cost effective measures in more schools than the whole NZEB plan (with also high ROI measures) in just one or few schools. It is important to consider that this choice can  be  reasonable  also  in  a  global  climate  change  perspective,  as with  the  same  funding,  probably  a Public Authority can achieve higher energy saving and CO2 reduction implementing more cost‐effective measures in more schools, than investing for having just one of few NZEB buildings.   A foremost recommendation that can be given is to “carefully evaluate the project design, viability and expected results”. Precisely on this topic the ZEMedS project has developed and extensive set of tools and  resources  that  will  greatly  help  administrators  to  carry  out  this  preliminary  evaluation.  Furthermore,  the  consortium  strongly  recommends  that  regional  energy  agencies  or  other  regional related organisms become trained to provide practical and detailed advice to any interested parties.  Considering  the  previous  points  and  the  existing  budgetary  constraints  throughout  Europe  and especially in the Mediterranean Region the following recommendations should be considered: 

Page 35: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

35 

 

a.  Prioritize renovations in the least energy performing buildings and infrastructures. 

b.  Prioritize NZEB‐like renovations in buildings that already have a normal renovation plan. 

c.  When doing  the  calculation of  the payback periods do not use  the  full  cost of  the  renovation action but rather calculate the difference in cost between a standard renovation and a NZBE renovation (on very rough terms this is normally between 15% to 25%).  For example if a school is well below the temperature  comfort  standards  it  may  decide  to  change  the  insolation  in  a  few  given  areas.    The cheapest solution which matches the legal construction requirements may be as low as 24€m2 whilst a system providing a much higher energy performance could be installed for 34€m2, thus the real cost of the  additional  investment  required  for  energy  performance  would  be  10€  m2,  and  any  payback calculation should be carried out using these differences in figures. 

It’s not always about the money; energy efficiency, suitable education facilities and the conservation of the  environment  are  not  costs  but  investments  that  have  to  be  done  for  the  wellbeing  of  future generations. 

     

Page 36: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

36 

 

 

7. ANNEXES

7.1. nZEBrenovationmeasuresforcasestudies

 

Miguel Hernandez School nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B  Variant C 

Step 1 

Uwindows and doors 

1.8 

6mm/16mm(AIR)/6mm  le  (<0.04)  aluminum window  frame  (with thermal  break)  . Ug=1.64 Uf= 2.2 

1.5 

6mm/16mm(ARGO)/6mm le  (<0.04)  aluminum window  frame  (with thermal  break)  .  Ug=1.34 Uf= 2.2 

1.4 

6mm/16mm(ARGO)/6mm le  (<0.04)  wooden window  frame.  Ug=1.34 Uf= 1.8 

Solar protection 

Exterior mobile slats  Exterior mobile slats  Exterior mobile slats 

Mechanical Ventilation 

Ventilation  system with heat  recovery  (control when occupancy)  6.5  l/s  person,  70% heat recovery 

Step 2 

Uroof  0.30Internal  insulation system  (12  cm  of MW Mineral Wool rolls) 

0.22Internal insulation system (17  cm  of  MW  Mineral Wool rolls) 

0.15 Internal insulation system (25  cm  of  MW  Mineral Wool rolls) 

Uwall  0.4 

External  insulation system    (7  cm  of  EPS Expanded  Polystyrene (standard)) 

0.3 

External  insulation system    (10  cm  of  EPS) Expanded  Polystyrene (standard)) 

0.2 

External  insulation system    (17  cm  of  EPS Expanded  Polystyrene (standard)) 

Ugroundfloor 

current (U groundfloor 1.4) 

Step 3.1 

Lighting  replacing T8 tubes for LED tubes in classrooms 6.3 W/m2 

Heating  system  &  DHW  in primary school and pre‐school 

current system: gas boiler for heating and electric heater for DHW in pre‐school, efficiency 0.81 

 current system: gas boiler for heating and DHW in pre‐school, efficiency 0.85 

Cooling system  no cooling system

PV system  27 kWp / 32 kWh/m2 (conditioned area)

Step 3.2 

Lighting  replacing T8 tubes for LED tubes in classrooms 6.3 W/m2 

Heating  system  in  primary school 

gas  condensing  boiler  (efficiency  1.05)  in  primary  school  for  heatingcurrent electric heater for DHW 

Heating system & DHW in pre‐school 

current system (gas boiler for heating and DHW, 0.85) 

Cooling system  no cooling system

Page 37: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

37 

 

PV system  26 kWp , 31 kWh/m2 

m2 (conditioned area) 

 

 

Miguel Hernandez School renovation under current Spanish regulation: 

 

Current regulation Technical Building Code (update 2013),  Thermal  Building Regulations  (Royal Decree 1027/2007)  and  Catalan  Decree  21/2006  and Decree 111/2009 

Uwindows  and doors 

Uw = 3.3 // 6mm/16mm/6mm metal window frame. Ug=2.6 Uf= 4.7 

Solar protection  Exterior mobile slats 

Mechanical Ventilation 

12.5  l/per  sec  (mechanical  ventilation,  70%  heat recovery) 

Uroof 0.41  (Internal  insulation  system    (8  cm  of  MW Mineral Wool rolls) 

Uwall 0.7  (External  insulation  system,  3  cm  of  EPS Expanded Polystyrene (standard)) 

Ugroundfloor  current (U groundfloor 1.4) 

DHW  current 

 

   

Page 38: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

38 

 

Sta. Maria Avià School nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B  Variant C 

Step 1 

Uwindows and doors 

1.8 

6mm/16mm(AIR)/6mm le  (<0.04)  aluminum window  frame  (with thermal  break)  . Ug=1.64 Uf= 2.2 

1.5 

6mm/16mm(ARGO)/6mm le  (<0.04)  aluminum window  frame  (with thermal  break)  .  Ug=1.34 Uf= 2.2 

1.4 

6mm/16mm(ARGO)/6mm le  (<0.04)  wooden window  frame.  Ug=1.34 Uf= 1.8 

Solar protection 

Exterior mobile slats  Exterior mobile slats  Exterior mobile slats 

Mechanical Ventilation 

Ventilation  system with heat  recovery  (control when occupancy) 6.5  l/s person, 70% heat recovery 

Step 2 

Uroof  0.30Internal  insulation system  (10 cm of MW Mineral Wool rolls) 

0.22Internal insulation system (14  cm  of  MW  Mineral Wool rolls) 

0.15 Internal insulation system (21  cm  of  MW  Mineral Wool rolls) 

Uwall  0.4 

External  insulation system  (6‐8 cm of EPS Expanded  Polystyrene (standard)) 

0.3 

External  insulation system    (10  ‐12  cm  of EPS)  Expanded Polystyrene (standard)) 

0.2 

External  insulation system  (16‐18 cm of EPS Expanded  Polystyrene (standard)) 

Ugroundfloor  current (U groundfloor 2.4) 

Step 3.1 

Ligthing  classrooms 6.3 W/m2. offices 10 W/m2. corridors 4.2 W/m2. LED tubes 10 W, 20 W, 25 W

Heating system 

Condensing boiler (efficiency 1,05) 

Cooling system 

current (library) 

PV system  20kWp / 22 kWh/m2  17 kWp / 19 kWh/m2  16 kWp / 18 kWh/m2 

Step 3.2 

Ligthing  classrooms 6.3 W/m2, offices 10 W/m2, corridors 4.2 W/m2. LED tubes 10 W, 20 W, 25 W 

Heating system  & DHW  

Biomass boiler, 320 kW / (>0,92) 

Cooling system 

current (library) 

PV system  9 kWp / 10 kWh/m2  9 kWp / 10 kWh/m2  9 kWp / 10 kWh/m2 

m2 (conditioned area) 

 

 

 

 

 

 

Page 39: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

39 

 

Sta. Maria Avià School renovation under current Spanish regulation: 

 

Current regulation Technical Building Code (update 2013),  Thermal  Building Regulations  (Royal Decree 1027/2007)  and  Catalan  Decree  21/2006  and Decree 111/2009 

Uwindows  and doors 

Uw = 3.3 // 6mm/16mm/6mm metal window frame with thermal break. Ug=2.6 Uf= 4.7 

Solar protection  Exterior mobile slats 

Mechanical Ventilation 

12.5 l/per sec with heat recovery 

Uroof 0.41  (Internal  insulation  system    (8  cm  of  MW Mineral Wool rolls) 

Uwall 0.7  (including  thermal  bridge)  (External  insulation system,  5  cm  of  EPS  Expanded  Polystyrene (standard))  

Ugroundfloor  current (U groundfloor 2.24) 

DHW  current 

 

   

Page 40: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

40 

 

13th‐33th Primary School nZEB renovation measures: 

    Variant A Variant B Variant C   

Step 1 

Uwindows  andexterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Replacement  of  existing  single  glazing  for:Variant A:    low‐e  double  glazing,  16mm(air)and  aluminum  frame  (with  thermal  break)  .Ug=1.6  Uf=  2.2Variant  B:    low‐e  double  glazing,16mm(argon)  and  aluminum  frame  (withthermal  break)  .  Ug=1.3  Uf=  2.2Variant  C:    low‐e  double  glazing,16mm(argon) and aluminum frame  . Ug=1.3Uf= 2.2 

Solar protection  Interior Curtains ‐

Uroof   0.3  0.22  0.15 

Variant  A:  3cm  roof  tiles with  cool materialcoating  and  7.5cm  EPS  attachedVariant  B:  3cm  roof  tiles with  cool materialcoating  and  10.5cm  EPS  attachedVariant  C  3cm  roof  tiles  with  cool  materialcoating and 145m EPS attached  

Uwall  0.4  0.3  0.2 

Variant A: External wall insulation 6cm EPS &plaster  with  cool  coatingVariant B: External wall  insulation 10cm EPS&  plaster  with  cool  coatingVariant C: External wall  insulation 12cm EPS& plaster with cool coating 

Ugroundfloor current ‐

Step 2  Lighting  led lamps efficiency 66lm/W and dimmer

Step 2.1 

Natural Ventilation Windows  open  sceanrio  (  0,008 m3/sec/person) 

Heating system   Boiler (COP 2)

Cooling system  no cooling system 

PV system  246m2 PV panels 

Step 2.2 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person 

Heating system   Boiler (COP 2)

Cooling system  no cooling system 

PV system  246m2 PV panels 

Step 2.3 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery (control  when  occupancy)  6.5  l/s  person, 70% heat recovery 

Heating system   Boiler (COP 2)

Cooling system  no cooling system 

PV system  246m2 PV panels 

 

13th‐33th Primary School renovation under current Greek regulation: 

Page 41: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

41 

 

Schedule 

Hours  8 

Days  5 

Months  8 (October till May) 

Envelope 

U wall   0,4 

U roof  0,4 

U floor  0,75 

Internal  Gains,  Ventilation and Set points 

Ventilation  11m3/h/m2 

Lighting  9,6 W/m2 

Equipment  5 W/m2 

Heating / Cooling  20˚C / 26˚C 

 

   

Page 42: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

42 

 

25th Primary School & Kindergarten nZEB renovation measures: 

    Variant A Variant B Variant C  

Step 1 

Uwindows  andexterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Replacement  of  existing  single  glazing  for:Variant  A:    low‐e  double  glazing,  16mm(air) and  aluminum  frame  (with  thermal  break)  . Ug=1.6  Uf=  2.2Variant B:  low‐e double glazing, 16mm(argon) and  aluminum  frame  (with  thermal  break)  . Ug=1.3  Uf=  2.2Variant C:  low‐e double glazing, 16mm(argon) and aluminum frame . Ug=1.3 Uf= 2.2 

Solar protection  Interior Curtains ‐

Uroof   0.3  0.22  0.15 

Variant  A:  3cm  roof  tiles  with  cool  material coating  and  7.5cm  EPS  attached Variant  B:  3cm  roof  tiles  with  cool  material coating  and  10.5cm  EPS  attached Variant  C  3cm  roof  tiles  with  cool  material coating and 145m EPS attached  

Uwall  0.4  0.3  0.2 

Variant A: External wall  insulation 6cm EPS & plaster  with  cool  coating Variant B: External wall insulation 10cm EPS & plaster  with  cool  coating Variant C: External wall insulation 12cm EPS & plaster with cool coating 

Ugroundfloor current ‐

Step 2  Lighting  led lamps efficiency 66lm/W and dimmer

Step 2.1 

Natural Ventilation Windows  open  scenario  (0,008 m3/sec/person) 

Heating system   Boiler (COP 2)

Cooling system current cooling system 

PV system  9 kWh/m2/ 32 m2 PV panels 

Step 2.2 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person 

Heating system   Boiler (COP 2)

Cooling system current cooling system 

PV system  11 kWh/m2/ 38 m2 PV panels 

Step 2.3 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery (control when occupancy) 6.5  l/s person, 70% heat recovery 

Heating system   Boiler (COP 2)

Cooling system current cooling system 

PV system  8 kWh/m2/  27 m2 PV panels 

 

25th Primary School & Kindergarten renovation under current Greek regulation: 

Page 43: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

43 

 

Schedule 

Hours  8 

Days  5 

Months  8 (October till May) 

Envelope 

U wall   0,4 

U roof  0,4 

U floor  0,75 

Internal  Gains,  Ventilation and Set points 

Ventilation  11m3/h/m2 

Lighting  9,6 W/m2 

Equipment  5 W/m2 

Heating / Cooling  20˚C / 26˚C 

 

   

Page 44: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

44 

 

ITC Benincasa nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B  Variant C 

Step 1 

Uwindows and doors 

1.8 

6mm/16mm(AIR)/6mm le  (<0.04)  aluminium window  frame  (with thermal  break)  . Ug=1.64 Uf= 2.2 

1.5 

6mm/16mm(ARGO)/6mm le  (<0.04)  aluminium window  frame  (with thermal  break)  .  Ug=1.34 Uf= 2.2 

1.4 

6mm/16mm(ARGO)/6mm  le  (<0.04)  wooden window  frame.  Ug=1.34 Uf= 1.8 

Solar protection 

Mobile slats  Mobile slats  Mobile slats 

Mechanical Ventilation 

Ventilation  system  with  heat  recovery  (control  when  occupancy)  6.5  l/s  person,  70%  heat recovery 

Step 2 

Uroof  current (U roof 0.42) 

Uwall  0.4 Ventilated  facade  with insulation system   

0.3 Ventilated  facade  with insulation system   

0.2 Ventilated  facade  with insulation system   

Ugroundfloor 

current (U groundfloor 0.9) 

Step3 

Lighting  replacing T8 tubes for LED tubes in classrooms 6.3 W/m2 

Heating system  & DHW  

current 

Cooling system 

current 

PV system 69  kWp  /  20  kWh/m2  /  588 m2 PV panels 

66  kWp  /  19  kWh/m2  /551 m2 PV panels 

62 kWp / 18 kWh/m2 / 529 m2 PV panels 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ITC Benincasa renovation under current Greek regulation: 

 

Page 45: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

45 

 

 

Current regulation D.Lgs. 311/06 

Uwindows and doors Window Uw=2.2; Ug=1.9 

Solar protection  Mobile slats 

Mechanical Ventilation 

no mechanical ventilation 

Uroof  0.29 (interior insulation system) 

Uwall  0.36 (exterior insulation system) 

Ugroundfloor Ugroundfloor=  0.36  (interior insulation system) 

PV system 22  kWp  /  6  kWh/m2    (50%  of expected  energy  consumption  for DHW, heating, cooling) 

 

   

Page 46: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

46 

 

ITC Einstein nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B  Variant C   

Step 1 

Uwindows  and exterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Replacement  of  existing  single  glazing  for:Variant  A:    low‐e  double  glazing,  16mm(air)  and wooden frame (with thermal break)  . Ug=1.6 Uf= 2.2 Variant  B:    low‐e  double  glazing,  16mm(argon) and wooden frame (with thermal break)  . Ug=1.3 Uf=  2.2Variant  C:    low‐e  double  glazing,  16mm(argon) and wooden frame . Ug=1.3 Uf= 2.2 

Solar protection  Interior Curtains ‐

Uroof   0.3  0.22  0.15 

Variant  A:  3cm  roof  tiles  with  cool  material coating  and  4cm  EPS  attached Variant  B:  3cm  roof  tiles  with  cool  material coating  and  7cm  EPS  attached Variant C 3cm roof tiles with cool material coating and 14cm EPS attached  

Uwall  0.4  0.3  0.2 

Variant  A:  External  wall  insulation  5cm  EPS  & plaster  with  cool  coating Variant  B:  External  wall  insulation  8cm  EPS  & plaster  with  cool  coating Variant  C:  External  wall  insulation  13cm  EPS  & plaster with cool coating 

Ugroundfloor  current ‐

Step 2.1 

Natural Ventilation  Windows open sceanrio ( 0,008 m3/sec/person)

Heating system  Condensing boilers

Cooling system  no cooling system

PV system  448m2 PV panels

Step 2.2 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person 

Heating system   Condensing boilers

Cooling system  no cooling system

PV system  670m2 PV panels

Step 2.3 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery (control  when  occupancy)  6.5  l/s  person,  70% heat recovery 

Heating system   Condensing boilers

Cooling system  no cooling system

PV system  496m2 PV panels

 

   

Page 47: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

47 

 

ITC Salvetti nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B Variant C  

Step 1 

Uwindows  andexterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Replacement  of  existing  single  glazing  for:Variant  A:    low‐e  double  glazing,  16mm(air)  and aluminium  frame  (with  thermal  break)  . Ug=1.6 Uf= 2.2Variant  B:    low‐e  double  glazing,  16mm(argon)  and aluminium  frame  (with  thermal  break)  . Ug=1.3 Uf= 2.2Variant  C:    low‐e  double  glazing,  16mm(argon)  and aluminium frame . Ug=1.3 Uf= 2.2 

Solar protection  Interior Curtains ‐

Uroof   0.3  0.22  0.15 

Variant A: 3cm roof  tiles with cool material  coating and 10cm  EPS  attached Variant B: 3cm roof  tiles with cool material  coating and 15cm  EPS  attached Variant  C  3cm  roof  tiles with  cool material  coating  and 20cm EPS attached  

Uwall  0.4  0.3  0.2 

Variant A: External wall insulation 6cm EPS & plaster with cool  coating Variant  B:  External  wall  insulation  10cm  EPS  &  plaster with  cool  coating Variant  C:  External  wall  insulation  12cm  EPS  &  plaster with cool coating 

Ugroundfloor  current ‐

Step 2  Lighting  led lamps efficiency 66lm/W 

Step 2.1 

Natural Ventilation  Windows open scenario ( 0,008 m3/sec/person)

Heating system   Gas condensing boiler (COP 1.05) 

Cooling system  no cooling system

PV system  146‐113m2 PV panels

Step 2.2 

Mechanical Ventilation Ventilation systems without heat recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person 

Heating system   Gas condensing boiler (COP 1.05) 

Cooling system  no cooling system

PV system  297‐275m2 PV panels

Step 2.3 

Mechanical Ventilation Ventilation systems without heat recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person, 70% heat recovery 

Heating system   Gas condensing boiler (COP 1.05) 

Cooling system  no cooling system

PV system  184‐162m2 PV panels

   

Page 48: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

48 

 

Don Milani Primary School nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B Variant C  

Step 1 

Uwindows  andexterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Replacement  of  existing  single  glazing  for:Variant  A:    low‐e  double  glazing,  16mm(air)  andaluminum  frame  (with  thermal  break)  .  Ug=1.6  Uf=2.2 Variant  B:    low‐e  double  glazing,  16mm  (argon)  andaluminum  frame  (with  thermal  break)  .  Ug=1.3  Uf=2.2 Variant  C:    low‐e  double  glazing,  16mm  (argon)  andaluminum  frame  (with  thermal  break)    .  Ug=1.3 Uf=2.2 

Solar protection  Interior Curtains ‐

Uroof   0.3  0.22  0.15 

Variant  A:  3cm  roof  tiles  with  cool material  coatingand  4cm  EPS  attachedVariant  B:  3cm  roof  tiles  with  cool  material  coatingand  7cm  EPS  attachedVariant  C  3cm  roof  tiles  with  cool  material  coatingand 14cm EPS attached  

Uwall  0.4  0.3  0.2 

Variant A: External wall  insulation 6cm EPS & plasterwith  cool  coatingVariant B: External wall insulation 10cm EPS & plasterwith  cool  coatingVariant C: External wall insulation 14cm EPS & plasterwith cool coating 

Ugroundfloor  current ‐

Step 2  Lighting  led lamps efficiency 66lm/W 

Step 2.1 

Natural Ventilation  Windows open scenario ( 0,008 m3/sec/person)

Heating system   Gas condensing boiler (efficiency 1.05) 

Cooling system  no cooling system

PV system  157m2 PV panels

Step 2.2 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery  (control when occupancy) 6.5 l/s person 

Heating system   Gas condensing boiler (efficiency 1.05) 

Cooling system  no cooling system

PV system  178m2 PV panels

Step 2.3 

Mechanical Ventilation Ventilation  systems  without  heat  recovery  (control when occupancy) 6.5 l/s person, 70% heat recovery 

Heating system   Gas condensing boiler (efficiency 1.05) 

Cooling system  no cooling system

PV system  151m2 PV panels

 

   

Page 49: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

49 

 

Salamanque Group School nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B Variant C  

Step 1 

Uwindows  andexterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Decreasing  %  window  area  on  classrooms  inprimary  school  and  pre‐school Replacement  of  existing  20  years  old  windowsand  exterior  doors  for:Variant A:    low‐e double glazing, 16mm (air)  andaluminum frame (with thermal break). Ug=1.6 Uf=2.2 Variant  B:    low‐e  double  glazing,  16mm  (argon)and aluminum frame (with thermal break). Ug=1.3Uf=  2.2Variant  C:    low‐e  double  glazing,  16mm  (argon)and wooden frame. Ug=1.3 Uf= 1.8 

Solar protection  current ‐

Uroof  and  Ufloor  incontact  with  exteriorair 

0.3  0.22  0.15 

 Ventilated  roof  with  insulation  system  in  pre‐school  roofPaving concrete slabs in primary roof 

Uwall  0.4  0.3  0.2 Ventilated  facade with  insulation  system  (exceptthe  north  façade  in  primary  school  and  therenovated façade in pre‐school) 

Ugroundfloor  current ‐

Step 2  Lighting replacing  T8  tubes  for  T5  tubes  in  classrooms  of  pre‐school with  6.3 W/m2  (no saving in electricity consumption when replacing lighting in primary school) 

Step 3 

Mechanical ventilation 

mechanical ventilation 6,5l/per sec in classrooms and offices 

Heating system  current 

DHW  current 

Cooling system  no cooling system

PV system  42 kWp / 28 kWh/m2 

 

 

   

Page 50: Energy results for case studies renovationszemeds.eu/sites/default/files/Energy_results_for... · Intelligent Energy Europe ... It does not necessarily reflect the opinion of the

 

50 

 

Langevin Wallon School Group nZEB renovation measures: 

    Variant A  Variant B  Variant C  

Step 1 

Uwindows  and exterior doors  

1.8  1.5  1.4 

Replacement  of  existing  single  glazing  for:Variant  A:    low‐e  double  glazing,  16mm(air)  and aluminium  frame  (with  thermal  break)  .  Ug=1.6 Uf=  2.2Variant  B:    low‐e  double  glazing,  16mm(argon) and  aluminium  frame  (with  thermal  break)  . Ug=1.3  Uf=  2.2Variant  C:    low‐e  double  glazing,  16mm(argon) and wooden frame . Ug=1.3 Uf= 1.8 

Solar protection  current  ‐

Uroof and Ufloor in contact  with exterior air 

0.3  (for gym current U=0.27) 

0.22  0.15 

LW1  :  Ventilated  roof  with  insulation  system LW2 (restaurant):  Ventilated roof with insulation system  Pre‐school  :  Ventilated  roof  with  insulation system Gym (except toilets): Interior insulation system 

Uwall  0.4  0.3  0.2 LW1,  pre‐school  and  gym:  External  insulation system LW2: Ventilated facade with insulation system 

Ugroundfloor  current  ‐

Step 2.1 

Lighting  current  

Mechanical Ventilation  no ventilation systems  

Heating system & DHW   Biomass boiler, 500  kW / (>0.92) 

Cooling system  no cooling system 

PV system  49 kWp / 9 kWh/m2 

Step 2.2 

Lighting classrooms 6.3 W/m2, offices 10 W/m2, corridors 4.2 W/m2 with LED tubes 10 W, 20 W, 25 W 

Mechanical Ventilation  no ventilation systems  

Heating system & DHW   Biomass boiler, 500  kW / (>0.92) 

Cooling system  no cooling system 

PV system  32 kWp / 6 kWh/m2