MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798297671850
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■035    ▼a(MiAaPQ)PennState29573yqy5442
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a333.79
■1001  ▼aYang,  Yizhi.
■24510▼aUnveiling  the  Nexus  of  Energy  Efficiency,  Carbon  Emissions,  and  Energy  Affordability  for  Sustainable  Buildings
■260    ▼a[Sl]▼bThe  Pennsylvania  State  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a212  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-04,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Zuo,  Wangda.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Pennsylvania  State  University,  2025.
■520    ▼aBuilding  operations  account  for  approximately  30%  of  global  carbon  emissions.  Retrofitting  existing  buildings  to  improve  energy  efficiency  can  indirectly  reduce  emissions  by  lowering  overall  energy  demand.  However,  the  quantifiable  impact  of  retrofit  measures  varies  significantly  across  different  climatic  and  regional  contexts,  necessitating  a  comprehensive  evaluation.  Moreover,  beyond  carbon  reduction,  affordability  must  also  be  considered,  as  retrofit  measures  can  have  substantial  economic  implications.  This  dissertation  develops  and  applies  multi-scale  building  energy  modeling  frameworks  to  assess  the  interconnected  impacts  of  energy  efficiency,  carbon  emissions,  and  energy  affordability,  aiming  to  support  the  development  of  affordable  and  sustainable  buildings.  To  achieve  this  objective,  it  comprehensively  evaluates  the  trade-offs  between  energy  consumption,  carbon  emissions,  and  affordability  by  analyzing  the  impact  of  these  measures  at  multiple  scales.  Furthermore,  to  enhance  multifaceted  decision-making,  an  innovative  large-scale  building  energy  modeling  (BEM)  framework  is  developed,  leveraging  online  housing  data  to  improve  the  effectiveness  and  applicability  of  building  assessments.First,  to  investigate  the  correlation  between  energy  efficiency  improvements  and  carbon  emissions  reduction,  this  dissertation  proposes  a  method  to  evaluate  the  long-term  carbon  reduction  potential  of  building  retrofits  quantitatively.  The  approach  is  initially  demonstrated  using  representative  school  buildings  in  hot  climate  zones.  The  results  indicate  that  the  aggregated  carbon  emissions  reduction  potential  will  decrease  from  3.33  to  2.01  megatons  between  2024  and  2050  due  to  the  increasing  penetration  of  renewable  energy.  To  scale  beyond  individual  regional  case  studies,  this  dissertation  conducts  a  national  assessment  of  K-12  school  buildings  to  examine  regional  variations  in  carbon  reduction  potential.  The  findings  indicate  that  even  within  the  same  climate  zone,  grid  composition  plays  a  critical  role  in  determining  retrofit  effectiveness.  Building  on  this  method,  it  is  further  integrated  with  large-scale  BEM  to  assess  the  broader  impacts  under  future  climate  trends,  demonstrated  using  commercial  buildings  in  the  northwestern  U.S.  The  results  suggest  that  while  the  long-term  carbon  reduction  potential  of  retrofitted  buildings  will  decline  with  increasing  clean  energy  penetration,  future  climate  trends  will  also  significantly  impact  carbon  intensity.  By  applying  both  representative  building  energy  models  and  large-scale  BEM,  this  study  provides  a  comprehensive  approach  to  understanding  and  quantifying  the  effectiveness  of  retrofit  measures  in  reducing  carbon  emissions  across  different  spatial  and  temporal  scales.While  building  retrofits  contribute  to  carbon  reduction,  addressing  energy  affordability  in  residential  buildings  is  crucial  for  balanced  decarbonization.  This  dissertation  expands  its  scope  to  examine  how  retrofit  measures  impact  energy  affordability  for  homeowners  across  diverse  climate  zones.  Hence,  to  address  these  challenges,  this  dissertation  develops  a  quantitative  assessment  framework  that  evaluates  the  trade-offs  between  energy  efficiency,  carbon  emissions,  and  economic  impacts  of  building  retrofit  measures.  Then,  the  method  is  demonstrated  using  single-family  detached  houses  with  common  energy  efficiency  retrofit  (EER)  and  electrification  measures.  While  electrification  successfully  lowers  emissions  in  cooling-dominant  climates,  it  significantly  increases  energy  burdens  in  heating-dominant  regions,  with  household  energy  costs  rising  by  as  much  as  8.24%  in  some  cases.  This  underscores  the  need  for  tailored  decarbonization  strategies  based  on  regional  climate  characteristics.  In  addition,  EER  measures  in  highly  electrified  buildings  can  shorten  payback  periods  by  up  to  48.98%,  highlighting  the  trade-off  between  decarbonization  and  energy  affordability.
■590    ▼aSchool  code:  0176.
■650  4▼aEnergy  modeling
■650  4▼aEnergy  consumption
■650  4▼aClimate  change
■650  4▼aDecision  making
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aSustainability
■690    ▼a0404
■690    ▼a0791
■690    ▼a0640
■71020▼aThe  Pennsylvania  State  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-04A.
■790    ▼a0176
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360189▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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