A study on morphology and energy consumption of high-density residential blocks in Shanghai based on simulation

Energy conservation and emission reduction have become important directions for future urban development. As the main part of the city, residential area’s energy consumption accounts for a large proportion of the city’s total energy consumption. Reducing its energy consumption has great value for achieving the above goal. Researches have shown that the energy consumption in residential areas is affected by the shapes of buildings and their group morphological character. This thesis uses software simulation as the method to study the relationship between residential block’s morphological character and its energy consumption. First of all, this thesis investigates several high-density residential blocks in Shanghai, simplifies them and the ideal models form, and summarizes multiple morphological parameters such as architectural types, F.A.R.(Floor area ratio), glazing ratio and orientation and range values. Then multiple ideal models are generated based on typology, and simulation software are used to simulate energy consumption and finally the analysis results are compared. Through the work above, the thesis establishes a deep understanding between the morphological characters of typologies and their energy consumption, and obtains guidelines for morphological operations in planning and design of residential neighborhoods. The results show that the south-and-north-faced slab block in row layout is energy saving. The high-rise slab type achieves low energy consumption above all types. Generally, lower floor area ratio achieves lower energy consumption. Also, lower glazing ratio cause lower energy consumption. And when its glazing ratio is 0.2, the energy use intensity is the lowest. Half court (made up of slabs) block is the second energy-saving type. Besides, pavilion type causing maximum energy consumption.

Risparmio energetico e riduzione delle emissioni sono diventati importanti indicazioni per il futuro sviluppo urbano. Come parte principale della città, il consumo energetico di un'area residenziale rappresenta una parte importante del consumo energetico totale della città. Ridurre il suo consumo di energia ha un grande valore per raggiungere l'obiettivo di cui sopra. Ricerche hanno dimostrato che il consumo di energia nelle aree residenziali è influenzato dalle forme degli edifici e dal loro carattere morfologico di gruppo. Questa tesi utilizza la simulazione software come metodo per studiare la relazione tra il carattere morfologico del blocco residenziale e il suo consumo di energia. Prima di tutto, questa tesi indaga su diversi blocchi residenziali ad alta densità a Shanghai, li semplifica e forma i modelli ideali, e sintetizza molteplici parametri morfologici come i tipi di architettura, F.A.R. (rapporto area pavimento), rapporto vetrata e valori di orientamento e gamma. Quindi vengono creati più modelli ideali in base alla tipologia e il software di simulazione viene utilizzato per simulare il consumo di energia e infine i risultati dell'analisi vengono confrontati. Attraverso il lavoro di cui sopra, la tesi stabilisce una profonda comprensione tra i caratteri morfologici delle tipologie e il loro consumo di energia, e ottiene linee guida per le operazioni morfologiche nella pianificazione e progettazione dei quartieri residenziali. I risultati mostrano che il blocco di lastre con faccia a sud e nord in fila è un risparmio energetico. Il tipo di lastra a più piani consente un consumo energetico ridotto rispetto a tutti i tipi. Generalmente, il rapporto tra area inferiore del pavimento consente un minore consumo di energia. Inoltre, il minor numero di vetrature causa un minor consumo di energia. E quando il suo grado di vetratura è 0,2, l'intensità di utilizzo dell'energia è la più bassa. Il blocco a metà campo (costituito da lastre) è il secondo tipo di risparmio energetico. Inoltre, il tipo di padiglione causa il massimo consumo di energia.