Design study for the integration of row-houses and greenhouses in the cold climate zone of China : an approach supported by multi-objective performance analysis

In response to the high energy consumption and low thermal comfort prevalent in rural homes of northern China, this thesis examines the integration of lean-on greenhouse designs to improve living conditions and energy efficiency. By utilizing a case study in a village near Beijing, this research proposes a hybrid residential model combining row houses and attached greenhouses. Row houses offer land conservation and enhanced energy efficiency, while the greenhouse sections add multifunctional spaces that reduce heat loss and maintain indoor comfort in cold seasons. The study introduces a three-phase methodology encompassing design modeling, multi-objective optimization, and detailed simulation-based analysis. This approach enables a balance between architectural form and function by assessing the impact of factors such as shape coefficient, envelope materials, and ventilation design on thermal performance. Using parametric simulations and design of experiments (DOE), various design scenarios are evaluated against multiple criteria to identify optimal configurations. The findings aim to establish practical construction methods for rural housing, providing guidelines that support energy-efficient design within the context of Northern China's cold climate. The expected outcomes highlight sustainable, cost-effective architectural strategies that address the specific thermal and environmental needs of rural areas in transition from traditional to modern agricultural economies.

In risposta all'elevato consumo energetico e al basso comfort termico prevalente nelle case rurali della Cina settentrionale, questa tesi esamina l'integrazione di progetti di serre addossate per migliorare le condizioni di vita e l'efficienza energetica. Utilizzando un caso di studio in un villaggio vicino a Pechino, questa ricerca propone un modello residenziale ibrido che combina case a schiera e serre annesse. Le case a schiera offrono la conservazione del territorio e una maggiore efficienza energetica, mentre le sezioni della serra aggiungono spazi multifunzionali che riducono la perdita di calore e mantengono il comfort interno nelle stagioni fredde. Lo studio introduce una metodologia in tre fasi che comprende la modellazione del progetto, l'ottimizzazione multi-obiettivo e l'analisi dettagliata basata sulla simulazione. Questo approccio consente di trovare un equilibrio tra forma e funzione architettonica, valutando l'impatto di fattori quali il coefficiente di forma, i materiali dell'involucro e la progettazione della ventilazione sulle prestazioni termiche. Utilizzando simulazioni parametriche e progettazione di esperimenti (DOE), vengono valutati diversi scenari progettuali rispetto a molteplici criteri per identificare le configurazioni ottimali. I risultati mirano a stabilire metodi di costruzione pratici per le abitazioni rurali, fornendo linee guida che supportino una progettazione efficiente dal punto di vista energetico nel contesto del clima freddo della Cina settentrionale. I risultati attesi evidenziano strategie architettoniche sostenibili ed economicamente vantaggiose che rispondono alle specifiche esigenze termiche e ambientali delle aree rurali in transizione da un'economia agricola tradizionale a una moderna.