abstract: City administrators and real-estate developers have been setting up rather aggressive energy efficiency targets. This, in turn, has led the building science research groups across the globe to focus on urban scale building performance studies and level of abstraction associated with the simulations of the same. The increasing maturity of the stakeholders towards energy efficiency and creating comfortable working environment has led researchers to develop methodologies and tools for addressing the policy driven interventions whether it’s urban level energy systems, buildings’ operational optimization or retrofit guidelines. Typically, these large-scale simulations are carried out by grouping buildings based on their design similarities i.e. standardization of the buildings. Such an approach does not necessarily lead to potential working inputs which can make decision-making effective. To address this, a novel approach is proposed in the present study. The principle objective of this study is to propose, to define and evaluate the methodology to utilize machine learning algorithms in defining representative building archetypes for the Stock-level Building Energy Modeling (SBEM) which are based on operational parameter database. The study uses “Phoenix- climate” based CBECS-2012 survey microdata for analysis and validation. Using the database, parameter correlations are studied to understand the relation between input parameters and the energy performance. Contrary to precedence, the study establishes that the energy performance is better explained by the non-linear models. The non-linear behavior is explained by advanced learning algorithms. Based on these algorithms, the buildings at study are grouped into meaningful clusters. The cluster “mediod” (statistically the centroid, meaning building that can be represented as the centroid of the cluster) are established statistically to identify the level of abstraction that is acceptable for the whole building energy simulations and post that the retrofit decision-making. Further, the methodology is validated by conducting Monte-Carlo simulations on 13 key input simulation parameters. The sensitivity analysis of these 13 parameters is utilized to identify the optimum retrofits. From the sample analysis, the envelope parameters are found to be more sensitive towards the EUI of the building and thus retrofit packages should also be directed to maximize the energy usage reduction. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Architecture 2017

Urban energy system planning can play a pivotal role in the transition of urban areas towards energy efficiency and carbon neutrality. With the building sector being one of the main components of the urban energy system, there is a great opportunity for improving energy efficiency in cities if the spatio-temporal patterns of energy use in the building sector are accurately identified. A bottom-up engineering energy model of buildings, known as urban building energy model (UBEM), is an analytical tool for modeling buildings on city-levels and evaluating scenarios for an energy-efficient built environment, not only on the building-level but also on the district and city-level. Methods for developing an UBEM vary, yet, the majority of existing models use the same approach to incorporating already established building energy simulation software into the main core of the model. Due to difficulties in accessing building-specific information on the one hand, and the computational cost of UBEMs on the other hand, simplified building modeling is the most common method to make the modeling procedure more efficient. This thesis contributes to the state-of-the-art and advancement of the field of urban building energy modeling by analyzing the capabilities of conventional building simulation tools to handle an UBEM and suggesting modeling guidelines on the zoning configuration and levels of detail of the building models. According to the results from this thesis, it is concluded that with 16% relative difference from the annual measurements, EnergyPlus is the most suitable software that can handle large-scale building energy models efficiently. The results also show that on the individual building-level, a simplified single-zone model results in 6% mean absolute percentage deviation (MAPD) from a detailed multi-zone model. This thesis proposes that on the aggregated levels, simplified building models could contribute to the development of a fast but still accurate UBEM.

Kvarteret Tjället, vid Stadshagens tunnelbanestation. Där tunnelbaneuppgången möter den kuperade marken föreslås bostäder enligt Stockholms stad. Anvisningen inrymmer kring 30 lägenheter, och enligt kommunen är det i princip klart att det handlar om bostadsrätter som ska byggas. För att motverka den ökade likriktningen i klientel föreslår detta projekt att tomten upplåts till ett blandat boende. Två punkthus som inrymmer 109 lägenheter, blir bostäder åt seniorer och studenter. Två grupper som lätt slås ut från den i Stockholm mycket hårda marknaden för boende. 64 studentlägenheter och 45 seniorlägenheter. Att maximera antalet bostäder på tomten har varit ett mål. Förutsättningen med den sluttande smala tomten har givit byggnaden dess organisation och form - smala höga hus med ett litet fotavtryck placeras på en sockel som inrymmer entré till tunnelbana samt diverse offentliga verksamheter. En butikslokal, en kontorslokal - samt högst upp en lokal som med fördel kan användas som dagverksamhet eller förskola. Sluttningen gör att lokalen mer får kontakt med bakomvarande park än med gata. Lite av varje är tänkt att få plats i byggnaden, utan att för hårt programmera den. Byggnaden tar stor plats på tomten, ett parkeringsgarage och källarvåningar gör att ingreppet blir stort. Men ibland kan det tyvärr inte hjälpas att värdefull parkmark blir till bostäder. Tanken är att bjälklaget varpå innergården är vilande, förses med grönska och inte avskärmas för mycket från parken. En ramp och en trappa har placerats på var sin sida, för att leda trafik genom fastigheten. Likt ett filter ska det offentliga gå genom det halvt privata. Planteringar och gräsläggningar ska ge subtila signaler om ytornas karaktär, men inte ge ett allt för förbjudande intryck för allmänhet som passerar. Med sin höjd syns husen på håll. Det är ett tillägg i stadens silhuett som blir märkbart. Nordvästra Kungsholmen har idag försetts med höga hus i nybyggnation och tanken är att spinna vidare på denna typologi. Trots det kraftiga motståndet mot hus byggda på höjden i Stockholm, kan det motiveras om det kan erbjuda människor ett boende. Just denna del av staden har inte heller någon påtaglig karaktär av innerstad, utan efterkrigstidens stad i park-känsla råder. Byggnaden ger gatufasad med sin glasning, samt kopplar till befintlig typologi med hus i park. / Housing on Tjället. Two programmes, share a single plot. Above the Stadshagen subway station a complex is proposed compromised of two residential towers – one for elderly, and one for students. The aim with this project has been to maximize the number of apartments, which the city itself has said would be around 30. 109 flats are proposed, as a way to also cater to the catastrophic nightmare of finding somewhere to live, in the Stockholm of today.

Projektet avser att undersöka hur en byggnad som ska möta en divers användning i urban miljö kan dela på resurser. Projektet avser att fungera som en tvärprogrammerad yta där olika användare växelverkar med sina aktiviteter över dygnets timmar likt ett stafettlopp där avlämningen blir en spännande kontaktyta. De kommersiella aktiviteterna över dagen ska samtidigt kunna fungera som allmän service på kvällstid. Kontaktytan för detta ska verka främjande för spontan social kontakt för både boende passerande och arbetande.

Vertical village är ett tätt kvarter på östermalm med sammanlänkande trappor och gator som tar dig upp i stadsrummet, en förlängning av staden upp över takåsarna med vidsträckt utsikt. Längs din väg upp mellan gator och gränder nns liv och rörelse. För att skapa denna o-entlighet krävs en öppen byggnad med god förankring till marknivån men istället för ett traditionellt kvarter med o-entlig verksamhet i markplan valde jag att lyfta det o-entliga rummet över takåsarna med utblick över staden. Detta skulle bli ett o-entligt rum på Östermalm som man söker sig till på samma sätt som observatorielunden eller söders höjder. I mitt projekt har jag valt att arbeta med två skalor, den mindre som blir det o-entliga stadsrummet medan bostäder och kontor ger byggnaden sin höjd. Sett från staden ska byggnaden upplevas som en upphöjd fortsättning av gatan med en mindre skala som på ett spännande sätt bjuder in till detta stadsliv. Det o-entliga rummet blir som en hel servisyta i direkt anknytning till din bostad eller kontor och på så vis skapar ett naturligt liv för de verksamma på platsen men även ett öppet stadsrum som alla kan ta del av. Detta gör denna byggnad till en del av staden samtidigt som byggnaden själv blir en stad i staden. Jag ser på byggnaden som ett omprogrammerat kvarter men mer vertikalt än horisontellt, staden får istället bästa läge med utblick över hela Stockholm genom vertikala gator som klättrar upp i stadsrummet. Byggnaden består av vertikala hus för bostäder och i det mellanrummet som uppstår mellan husen bildas kontorsytor en delad programindelning i symbios med två garageplan och ett underliggande Plaza som ger byggnaden sitt podium. Garaget blir även en urban plats i staden som kan användas till mycket mer än bara parkering, det bildar ett torg i tre plan med en hel pelarskog som blir rumbildande

Förslag på hur Arkitekturskolan kan ritas och programmeras om för att bli en offentlig byggnad i staden som ger mycket tillbaka till Stockholms invånare. Form och program är utformat att ge alla som befinner sig i och utanför byggnaden en ny syn på staden där inte bara gatuplan är offentligt och takplan är privat. Runt byggnaden slingras sig en offentlig promenad som leder upp till det öppna takplanet med bra utsikt över staden. Byggnaden har delats upp för att skapa torg på plan 2. GA är en offentlig plats likt en galleria 2.0.

Buildings play a central role for livability and carbon footprint of urban areas. Ambitious energy saving and emission reduction targets created a need for a new generation of decisionsupport methods and tools that allow for detailed analysis of urban energy on a large scale. Urban building energy modeling (UBEM) that has emerged recently is an efficient approach to assess energy performance of multiple buildings and system effects from urban energy interventions. However, the further upscale of UBEMs is significantly limited due to the lack of automation for building energy performance (BEP) simulations required for such models in large amounts. This thesis aimed to explore challenges for automation of BEP simulations, and to develop a prototype tool that would serve as a middleware between UBEM and BEP simulation engine, focusing on the IDA ICE simulation software. The result of this thesis is icepy — a tool for automation of BEP simulations in IDA ICE. It uses IDA ICE API and Lisp scripting to provide interaction between UBEM process and IDA ICE in order to generate initial simulation model (IDM), execute simulation and manage results in an automated way. Being implemented as a Python package, it allows to modify multiple IDMs or export simulation results with a few lines of code. The developed tool has been tested and validated for the case building in Minneberg, Stockholm. The automation capabilities provided by icepy has allowed to perform sensitivity analysis for building design parameters as was demonstrated for the window-to-wall ratio (WWR) and three various algorithms for window distribution. The resulting tool has limited functionality as it addressed building envelopes which is only one component of building simulation. However, it has proved to be an efficient approach to automate simulation process and has shown a good potential for further development of such tools. / Byggnader spelar en central roll för urbana områdens levbarhet och koldioxidavtryck. Ambitiösa mål för energibesparing och utsläppsminskning har skapat ett behov av en ny generation beslutsstödmetoder och verktyg som möjliggör detaljerad analys av städers energianvändning i stor skala. Urban byggnadsenergimodellering (UBEM) har nyligen utvecklats och är ett effektivt tillvägagångssätt för att bedöma energiprestanda för flera byggnader och systemeffekter för olika energiåtgärder inom den urban miljön. Den ytterligare uppskalningen av UBEM är dock begränsad på grund av bristen på automation av simulering som är inriktade på byggnadsenergiprestanda (BEP), vilket krävs för att hantera stora byggnadsbestånd. Det här examensarbetet syftar till att utforska utmaningar med automatisering av BEP-simuleringar och att utveckla en prototyp som ska fungera som en mellanprogramvara mellan UBEM och BEP-simuleringsmotorer, med fokus på IDA ICE(som är en simuleringsprogramvara). Resultatet av examensarbetet är icepy, som är ett verktyg för att automatisera BEP-simuleringar i IDA-ICE. Icepy använder IDA ICE API och Lispskript för att tillhandahålla interaktion mellan UBEM-processen och IDA ICE för att generera en initial simuleringsmodell (IDM), utför själva simuleringen och slutligen hanterar resultatet på ett automatiserat sätt. Genom att icepy implementeras som ett Pythonpaket kan den modifiera flera IDM:er och även exportera simuleringsresultat med några få kodrader. Området Minneberg i Stockholm har använts i en fallstudie för att validera och testa verktyget. Automatiseringsfunktionerna i icepy har möjliggjort känslighetsanalyser för olika byggnadsdesignparametrar, exempelvis studerades påverkan av olika värden på förhållandet mellan fönster och väggar genom användning av tre olika algoritmer för fönsterdistributioner. Det utvecklade verktyget har begränsningar i funktionalitet framförallt på grund av att enbart byggnadens ytterskal studerades i byggnadsenergisimuleringarna. Verktyget har dock visat sig vara ett effektivt tillvägagångssätt för att automatisera simuleringsprocesser, vilket visar på en god potential att också vidareutveckla dessa verktyg.

Esta dissertação propõe que os Municípios tributem áreas urbanas de preservação permanente com parâmetros diferentes em relação às áreas urbanas comuns, com objetivo de incentivar os proprietários de áreas de preservação permanente. Diante disso, este trabalho analisou as condições para compensações de reserva legal que podem trazer benefícios reais para a natureza (implicações ambientais), enquanto reduz o impacto dessas medidas sobre a propriedade privada e/ou produção agrícola/comercial/industrial (implicações econômicas). Para efetivação desta pesquisa realizou-se com base em revisão bibliográfica, dados oficiais dos Municípios, teses publicadas e decisões judiciais que tenham discutido algum ponto relevante da pesquisa. Como resultado constatou-se a importância das ferramentas legislativas para que a propriedade abarque sua função socioambiental, assim como o Município que delibera o IPTU para uma função extrafiscal com o intuito de proteger a natureza está buscando, na verdade, estimular ou desestimular determinadas condutas relativas ao meio ambiente. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-12-19T16:50:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Naila Gonçalves.pdf: 1844133 bytes, checksum: b2b25dd9ab994e7bc4bd711d61af6911 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T16:50:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Naila Gonçalves.pdf: 1844133 bytes, checksum: b2b25dd9ab994e7bc4bd711d61af6911 (MD5) Previous issue date: 2016-12-19 / This dissertation proposes that the Municipalities tax urban areas of permanent preservation with different parameters in relation to the common urban areas, in order to encourage owners of permanent preservation areas. This paper analyzes the conditions for legal reserve compensation that can bring real benefits to nature (environmental implications), while reducing the impact of these measures on private property and / or agricultural / commercial / industrial production (economic implications). In order to carry out this research, it was carried out based on a bibliographical review, official data of the Municipalities, published theses and judicial decisions that have discussed some relevant point of the research. As a result, it was noted the importance of legislative tools for ownership to encompass its socio-environmental function, as well as the Municipality that deliberates the IPTU for an extra-fiscal function in order to protect nature is actually seeking to stimulate or discourage certain relative behaviors to the environment.

Esta dissertação propõe que os Municípios tributem áreas urbanas de preservação permanente com parâmetros diferentes em relação às áreas urbanas comuns, com objetivo de incentivar os proprietários de áreas de preservação permanente. Diante disso, este trabalho analisou as condições para compensações de reserva legal que podem trazer benefícios reais para a natureza (implicações ambientais), enquanto reduz o impacto dessas medidas sobre a propriedade privada e/ou produção agrícola/comercial/industrial (implicações econômicas). Para efetivação desta pesquisa realizou-se com base em revisão bibliográfica, dados oficiais dos Municípios, teses publicadas e decisões judiciais que tenham discutido algum ponto relevante da pesquisa. Como resultado constatou-se a importância das ferramentas legislativas para que a propriedade abarque sua função socioambiental, assim como o Município que delibera o IPTU para uma função extrafiscal com o intuito de proteger a natureza está buscando, na verdade, estimular ou desestimular determinadas condutas relativas ao meio ambiente. / This dissertation proposes that the Municipalities tax urban areas of permanent preservation with different parameters in relation to the common urban areas, in order to encourage owners of permanent preservation areas. This paper analyzes the conditions for legal reserve compensation that can bring real benefits to nature (environmental implications), while reducing the impact of these measures on private property and / or agricultural / commercial / industrial production (economic implications). In order to carry out this research, it was carried out based on a bibliographical review, official data of the Municipalities, published theses and judicial decisions that have discussed some relevant point of the research. As a result, it was noted the importance of legislative tools for ownership to encompass its socio-environmental function, as well as the Municipality that deliberates the IPTU for an extra-fiscal function in order to protect nature is actually seeking to stimulate or discourage certain relative behaviors to the environment.

The goal of this dissertation is to demonstrate that data from a remotely located building can be utilized for energy modeling of a similar type of building and to demonstrate how to use this remote data without physically moving the data from one server to another using Virtual Information Fabric Infrastructure (VIFI). In order to achieve this goal, firstly an EnergyPlus model was created for Greek Life Center, a campus building located at University of North Texas campus at Denton in Texas, USA. Three thermal comfort models of Fanger model, Pierce two-node model and KSU two-node model were compared in order to find which one of these three models is most accurate to predict occupant thermal comfort. This study shows that Fanger's model is most accurate in predicting thermal comfort. Secondly, an experimental data pertaining to lighting usage and occupancy in a single-occupancy office from Carnegie Mellon University (CMU) has been implemented in order to perform energy analysis of Greek Life Center assuming that occupants in this building's offices behave similarly as occupants in CMU. Thirdly, different data types, data formats and data sources were identified which are required in order to develop a city-scale urban building energy model (CS-UBEM). Two workflows were created, one for an individual scale building energy model and another one for CS-UBEM. A new innovative infrastructure called as Virtual Information Fabric Infrastructure (VIFI) has been introduced in this dissertation. The workflows proposed in this study will demonstrate in the future work that by using VIFI infrastructure to develop building energy models there is a potential of using data for remote servers without actually moving the data. It has been successfully demonstrated in this dissertation that data located at remote location can be used credibly to predict energy consumption of a newly built building. When the remote experimental data of both lighting and occupancy are implemented, 4.57% energy savings was achieved in the Greek Life Center energy model.