Design optimization of passive energy concepts for a sustainable housing unit in the island of Muisne, Ecuador

The thesis project is developed in Muisne, an Island located at the northern coast of Ecuador. Through the analysis of climatic conditions, vernacular architecture and social habits, it introduces a housing module, whose sole comfort is addressed by passive strategies. Likewise, it identifies natural and available local resources as potentials for the development of a sustainable model of building in the island. The project proposes a multilayered envelope solution for roof and walls using local materials, an optimal window to wall ratio that guarantees internal natural lightning while minimizing solar gains and a designed ventilation system to achieve maximum internal comfort. In this system, the roof is shaped to conduct air into a pipe systems that cools air in an underground heat exchanger to later distribute it into the interior spaces. Different simulation tools and digital models such as IESVE, Grasshopper and Ansys were used to set conditions analogous to the Muisne climate context and observe the behavior of these different design choices in order to maximize the influence of the passive strategies. The thesis document explains step by step the research, modeling and processing of the results in order to obtain measurable data that can help identifying an enhancement in the use of resources and comfort for inhabitants.

Il progetto di tesi è sviluppato a Muisne, un'isola situata sulla costa settentrionale dell'Ecuador. Attraverso l'analisi delle condizioni climatiche, l'architettura vernacolare e le abitudini sociali, introduce un modulo abitativo, il cui unico comfort è rivolto a strategie passive. Allo stesso modo, identifica le risorse locali naturali e disponibili come potenziali per lo sviluppo di un modello di costruzione sostenibile nell'isola. Il progetto propone una stratigrafia multi strato per tetti e pareti con materiali locali, un rapporto ottimale tra finestra e parete che garantisce un fulmine naturale interno riducendo al minimo i guadagni solari e un sistema di ventilazione progettato per ottenere il massimo comfort interno. Per questo, il tetto è modellato per condurre l'aria in un sistema di tubi che raffredda l'aria in uno scambiatore di calore sotterraneo per distribuirlo negli spazi interni. Diversi strumenti di simulazione e modelli digitali come IESVE, Grasshopper e Ansys sono stati utilizzati per impostare condizioni analoghe al contesto climatico di Muisne e osservare il comportamento di queste diverse scelte progettuali al fine di massimizzare l'influenza delle strategie passive. Il documento di tesi spiega passo dopo passo il processo di ricerca, modellizzazione ed elaborazione dei risultati al fine di ottenere dati misurabili che possano aiutare a identificare un miglioramento nell'uso delle risorse e il comfort per gli abitanti.