Enhancing passive design strategies for a house in the UAE, focusing on a ventilated double skin facade optimized by thermal-hygrothermal evaluations

One-third of total carbon dioxide (CO2) emission is coming from energy use in building sectors. Most of the energy loss occurs through the building envelope due to the heat transfer exchanged with surrounding environment. Therefore, designers must be aware to this issue and need to optimize the performance of the building envelope with several parameters and considerations in particular thermal transmittance. It is found that at least green building can save 30% of energy consumption than conventional building. In the United Arab Emirates (UAE), the hot climate and rapid growth in population and cities over the past 40 years have led to a lot of construction. This growth is made worse by slow progress in energy-saving building rules and cheap electricity. As a result, the UAE often has one of the highest environmental impacts, with a large part of its emissions coming from the electricity needed to cool buildings. This thesis presents comprehensive design processes of a house project in the UAE focusing on the effectiveness of passive design strategies by applying the ventilated double skin facade (VDSF) system as the final solution for the house design. Various qualitative comparisons from types of envelopes have been analyzed to meet the demands of emerging potential energy conservations. The analysis and evaluation for its outcome specific building envelope have been conducted during the planning phase and technical evaluation such as calculating heat transfer through windows as well as implementing energy-efficient natural ventilation techniques, also hygrothermal verifications. These measures directly address the challenges of energy efficiency since they concentrate on moisture and heat issues in the UAE climatology. The parameters applied in this project arrangement include factors for energy-optimized structures, such as building orientation, mass organization and technology. And the result of the analysis in application of VDSF eventually below the thermal and hygrothermal limitations potentially generate for its energy savings for cooling demand, particularly in the UAE residential contexts.

Un terzo delle emissioni totali di anidride carbonica (CO2) proviene dall'uso di energia nel settore edilizio. La maggior parte della perdita di energia avviene attraverso l'involucro dell'edificio a causa del trasferimento di calore con l'ambiente circostante. Pertanto, i progettisti devono essere consapevoli di questo problema e ottimizzare le prestazioni dell'involucro edilizio considerando diversi parametri e aspetti, in particolare la trasmittanza termica. È stato rilevato che gli edifici verdi possono risparmiare almeno il 30% di consumo energetico rispetto agli edifici convenzionali. Negli Emirati Arabi Uniti (EAU), il clima caldo e la rapida crescita della popolazione e delle città negli ultimi 40 anni hanno portato a un notevole aumento delle costruzioni. Questa crescita è aggravata dai lenti progressi nelle normative sugli edifici a risparmio energetico e dall'elettricità a basso costo. Di conseguenza, gli EAU presentano spesso uno degli impatti ambientali più elevati, con una grande parte delle loro emissioni derivante dall'elettricità necessaria per raffreddare gli edifici. Questa tesi presenta i processi di progettazione completi di un progetto residenziale negli Emirati Arabi Uniti, concentrandosi sull'efficacia delle strategie di progettazione passiva attraverso l'applicazione del sistema di facciata a doppia pelle ventilata (VDSF) come soluzione finale per il design della casa. Sono stati analizzati vari confronti qualitativi tra diversi tipi di involucri edilizi per soddisfare le richieste delle emergenti potenziali strategie di conservazione energetica. L'analisi e la valutazione dell'involucro edilizio specifico sono state condotte durante la fase di pianificazione, includendo valutazioni tecniche come il calcolo del trasferimento di calore attraverso le finestre, l'implementazione di tecniche di ventilazione naturale efficienti dal punto di vista energetico e le verifiche igrotermiche. Queste misure affrontano direttamente le sfide dell'efficienza energetica, poiché si concentrano sui problemi di umidità e calore nel contesto climatico degli Emirati Arabi Uniti. I parametri applicati in questa disposizione includono fattori per strutture ottimizzate dal punto di vista energetico, come l'orientamento dell'edificio, l'organizzazione delle masse e la tecnologia. Il risultato dell'analisi e dell'applicazione del sistema VDSF, rientrando nei limiti termici e igrotermici, genera potenzialmente risparmi energetici significativi per la domanda di raffreddamento, in particolare nei contesti residenziali degli Emirati Arabi Uniti.