Sustainable skyscraper: promoting mixed-use energy efficient development that combines residential, commercial and recreational spaces to create more vibrant and liveable communities

We started our thesis to prove two points in which 1st is, the mixed-use vertical sprawl (Skyscraper) is much sustainable than horizontal sprawl which would in result will save green land which is helpful to reduce co2 generates from building sectors, reducing green island effect, and more land for agriculture. Moreover, it is not neglectable fact that many people are shifting towards cities because of better economic opportunities and the problem is limited land availability and Resources so point 2nd is, we designers must think smartly and should introduce new ideas regarding environmentally friendly construction materials and low energy consuming building devices usage to reduce load on resources. Furthermore, for making our Efficient Deign Model of sustainable skyscraper we have follow some simulations. The first step that we did was the climate and Proximity analysis of our site in order to understand the pros and cons of our site to make sustainably decisions, second step was to generate conceptual design that we extrude after different case-studies analysis in order to make decisions that blend our sustainable skyscraper to its surroundings, third step was mass optioneering of our conceptual design idea so we carried out analysis like sun hours, potential daylight, effective wind direction, wind comfort, microclimate, spatial daylight autonomy and annual sunlight exposure based on these analysis we understood which option to design in detail, also which passive strategies should we can adopt to minimize use of Active strategies. Another most important aspect is the alternate of reinforced concrete as it is not a sustainable material but its material strength is relatively very high in comparison with other available construction materials, as we are going to design 40 floor tall building and because of vertical sprawl the strength of material matters a lot, fourth step was the structural load analysis, also the opaque and transparent technologies system selection to withstand the vertical (gravity) forces and horizontal (Wind and Seismic) forces and last step was Energy and Water efficiency of our Sustainable skyscraper by considering light, equipment and air to ground heat exchanger that uses low energy per square meter and which are 100% senor controlled they will on and off only when there is occupant. In the last with IECC points criteria of energy efficient building model in context of co2 reduction, energy reduction per square meter we have proof energy efficiency of our model.

Abbiamo iniziato la nostra tesi per dimostrare due punti. Il primo è che lo sviluppo verticale a uso misto (grattacielo) è molto più sostenibile rispetto allo sviluppo orizzontale, il che consente di preservare il suolo verde, contribuendo a ridurre le emissioni di CO2 generate dal settore edilizio, ridurre l'effetto "isola di calore" e riservare più terreno all'agricoltura. Inoltre, non si può trascurare il fatto che molte persone si stanno spostando verso le città a causa delle migliori opportunità economiche, ma il problema è la limitata disponibilità di terra e risorse. Pertanto, il secondo punto è che noi progettisti dobbiamo pensare in modo intelligente e introdurre nuove idee riguardo a materiali da costruzione ecologici e dispositivi edilizi a basso consumo energetico per ridurre il carico sulle risorse. Per sviluppare il nostro Modello di Progettazione Efficiente del grattacielo sostenibile, abbiamo seguito alcune simulazioni. Il primo passo è stato l'analisi del clima e della vicinanza del nostro sito per comprenderne vantaggi e svantaggi e prendere decisioni sostenibili. Il secondo passo è stato la generazione di un progetto concettuale che abbiamo estruso dopo l'analisi di diversi casi di studio, al fine di creare un grattacielo sostenibile che si integri con l'ambiente circostante. Il terzo passo è stato l'ottimizzazione volumetrica del nostro progetto concettuale, conducendo analisi come le ore di esposizione al sole, la potenziale illuminazione naturale, la direzione del vento, il comfort del vento, il microclima, l'autonomia spaziale della luce naturale e l'esposizione annuale alla luce solare. In base a queste analisi, abbiamo compreso quale opzione sviluppare in dettaglio e quali strategie passive adottare per minimizzare l'uso di strategie attive. Un altro aspetto molto importante è l'alternativa al calcestruzzo armato, poiché non è un materiale sostenibile ma ha una resistenza relativamente alta rispetto ad altri materiali da costruzione disponibili. Dato che stiamo progettando un edificio di 40 piani, la resistenza dei materiali è fondamentale. Il quarto passo è stato l'analisi dei carichi strutturali e la selezione dei sistemi tecnologici opachi e trasparenti per resistere alle forze verticali (gravità) e orizzontali (vento e sisma). L'ultimo passo è stato l'efficienza energetica e idrica del nostro grattacielo sostenibile, considerando luci, apparecchiature e scambiatori di calore aria-terra che consumano poca energia per metro quadrato e sono controllati al 100% da sensori, attivandosi solo in presenza di occupanti. Infine, in base ai criteri dell'IECC per un modello di edificio energeticamente efficiente, nel contesto della riduzione di CO2 e del consumo energetico per metro quadrato, abbiamo dimostrato l'efficienza energetica del nostro modello.