ZERU. Zero energy residential unit

The aim of the project is to realize a nearly zero energy building in a hot climate as it is in the capital of Egypt: Cairo. The thesis seeks to develop the theme of residential construction in the Arabic culture, adopting the traditional materials, constructive strategies, local techniques and architectural elements characterizing the Egyptian building. Thanks to an initial stage of research and to the experience on site, the most suitable materials, connected with the Egyptian heritage in terms of housing, could be identified: among all these, those which are of a natural origin, characterized by a lower grey energy than the industrial products, have been selected with due regarded for environmental sustainability. A targeted analysis has then led to the choice of those material produced closer to the construction site, in order to cut both the cost of transportation and the consequent CO2 release into the environment. The constructions techniques embraced are purposely traditional: these have been indeed chosen with the aim to establish real employment opportunities for workers to whom western materials and technologies would have been foreign. These choices have given birth to a residential building that develops around an internal court, typical of the Arabic housing, segmented into modular elements vertically coupled to establish duplex dwelling units designed for families of four. The outcome obtained by deploying new passive strategies for the control of energy consumption such as the improvement of the envelope, the use of solar shading systems, fixed and adaptable, the exploitation of the natural ventilation, has been a high performance building able to minimize the energy demand. Subsequently, by numerous analysis and simulations, low consumption active systems have been designed to address the need for heating and cooling. At last, studies have been carried out to size an electric energy plant with solar panels, able to provide for the remaining energy necessary to the building. The final result is a nearly zero energy housing complex located in Cairo.

L’obiettivo del progetto è quello di realizzare un edificio a energia quasi zero in un clima caldo come quello della capitale egiziana: Il Cairo. La tesi vuole approfondire il tema dell’edilizia residenziale nella cultura araba, facendo proprio l’uso dei materiali, delle tecnologie costruttive, delle tecniche locali e degli elementi architettonici caratterizzanti l’edilizia egiziana. Grazie a una prima fase di ricerca ed all’esperienza vissuta in loco, è stato possibile individuare i materiali, legati alla tradizione edilizia egiziana, più adatti; tra questi si sono poi scelti quelli di origine naturale, caratterizzati da un’energia inglobata minore, se paragonati ai prodotti industriali, nel rispetto della sostenibilità ambientale. Con un’analisi mirata si sono poi scelti i materiali prodotti a minor distanza dal lotto di progettazione così da contenerne sia i costi di trasporto che l’emissione di CO2 nell’ambiente al esso dovuta. Le tecnologie costruttive adottate sono volutamente di tipo tradizionale; queste sono state, infatti, scelte con l’obiettivo di creare opportunità lavorative concrete per una manodopera a cui materiali e tecnologie di stampo occidentale sarebbero risultati totalmente estranee. Queste scelte hanno dato vita ad un edificio residenziale con impianto a corte, tipico della cultura araba, suddiviso in elementi modulari accoppiati verticalmente a due a due a creare delle unità abitative a duplex per famiglie composte da quattro persone. Grazie all’introduzione di strategie passive per il controllo dei consumi energetici quali: il miglioramento delle caratteristiche dell’involucro, l’introduzione di schermature solari, fisse e mobili, lo sfruttamento della ventilazione naturale, è stato possibile ottenere un complesso dalle elevate prestazioni, capace di ridurre la domanda di energia a valori minimi. Successivamente si sono progettati, tramite numerosi studi e simulazioni, sistemi attivi a basso consumo per il riscaldamento e il raffrescamento. In fine sono state condotte delle analisi con lo scopo di progettare un impianto di produzione di energia elettrica, tramite l’utilizzo di pannelli fotovoltaici, che fosse in grado di sopperire alla restante domanda energetica del complesso. Si è così giunti alla realizzazione di un edificio residenziale a energia quasi zero localizzato al Cairo.