La progettazione computazionale per le facciate adattive

Alcune delle moderne sperimentazioni e studi per l’architettura parametrica ci mostrano il livello del potenziale sviluppo delle facciate adattive smart, grazie al design computazionale. Attraverso questo approccio, è possibile tradurre in architettura l’aspetto della multifunzionalità presente in natura. L’architettura contemporanea parametrica trae ispirazione dai diversi livelli di organizzazione biologica e reticolare di alcuni organismi cellulari e dei sistemi presenti in natura. Le soluzioni e le funzioni proposte in natura, ed elaborate nel corso di milioni di anni, possono aiutare a realizzare un’unica struttura gerarchica a più livelli, in grado di affrontare e risolvere i problemi di adattamento climatico ed energetico di un edificio, con l’obiettivo di realizzare una casa resiliente.

Landesgartenschau Exhibition Hall, Stoccarda

La facciata adattiva smart di un’edificio resiliente realizzata con il design generativo

Da molti anni, le sperimentazioni su strutture adattive offrono importanti spunti di riflessione sulle potenzialità offerte dall’innovazione tecnologica, per la protezione sostenibile in area mediterranea. Le tecnologie digitali possono fornire soluzioni adeguate per affrontare la complessità formale e tecnica dei sistemi di protezione o chiusura degli edifici, determinando cambiamenti senza precedenti anche nel processo di conservazione. 

La trasformazione dei processi di progettazione attraverso l’utilizzo del design generativo computazionale, algoritmico o parametrico basato sulle prestazioni, o le simulazioni realizzate grazie alle tecnologie della realtà aumentata, così come la fabbricazione digitale e i nuovi metodi di costruzione contribuiscono a un cambio di paradigma in Architettura e una trasformazione della pratica progettuale contemporanea.

Il tema delle facciate adattive è solo uno degli spunti di riflessione su alcune strategie di intervento, che assume il carattere generale tale da offrire un regesto di indicazioni utili per tutti i progettisti. Una volta elaborati e messi a sistema le strategie di intervento elaborate possono essere utilizzate in contesti geografici diversi, ma con caratteristiche climatiche simili.

Spunti di riflessione per una lettura originale di temi già presenti da tempo nell’agenda di chi governa la città e rappresentano uno stimolo per nuovi approfondimenti sulle facciate biomimetico-adattive da implementare e sfruttare per edifici nuovi o esistenti in aree mediterranee. Se la copiosa letteratura dell’ultimo decennio promette un ruolo centrale alla biomimesi in architettura di questo millennio, lo studio della riproduzione dei meccanismi biologici dovrà sempre più caratterizzare la progettazione di schermature, facciate o involucri smart per edifici in climi caldi. Soluzioni di design radicali e rivoluzionarie stimolano così la ricerca e lo sviluppo di strutture ambientalmente responsabili, reattive. 

La facciata adattiva multifunzionale, in grado di soddisfare diversi requisiti funzionali e regolare molteplici fattori ambientali 

In natura, esiste una vasta gamma di organismi specializzati in diverse funzioni. La traduzione di soluzioni biologiche da applicare alle facciate adattive trarrebbe vantaggio da miliardi di anni di evoluzione (FAÇADE 2018 Final Conference of COST TU1403 “Adaptive Façades Network“)

Edifici con sistemi integrati nell’involucro

La multifunzionalità in natura è l’integrazione di più di una funzione in un unico sistema, in cui una struttura unificata è in grado di controllare molteplici funzioni. Ecco perché gli studi attuali si concentrano sulla realizzazione di elementi monofunzionali assemblati in un unico sistema, che diventa successivamente multifunzionale. 

Nel caso di una facciata adattiva, ad esempio, i componenti di una finestra sono progettati separatamente per soddisfare diversi requisiti, come l’illuminazione diurna e la vista esterna controllata dalle proprietà del vetro. Mentre l’abbagliamento e il guadagno solare sono controllati mediante sistemi di ombreggiatura. 

L’approccio dell’architettura parametrica o computazionale mette in conto la possibilità di gestire più aspetti contemporaneamente, al fine di soddisfare i requisiti funzionali di un edificio e proteggere gli interni da fattori ambientali come vento, precipitazioni, umidità, temperatura esterna e radiazione solare. I sistemi di facciata adattiva smart mirano a soddisfare un’ampia gamma di vari requisiti funzionali.

I requisiti sono talvolta contraddittori: ad esempio, ottenere un illuminamento ottimale con il minimo abbagliamento e avere un elevato accumulo termico con strutture leggere e permeabili. Implementare gli studi e la ricerca sullo sviluppo della multifunzionalità nelle facciate, grazie all’integrazione delle lezioni apprese dalle strutture biologiche, può aprire la strada a ulteriori stimolanti sviluppi nella ricerca e nella sperimentazione.

Chiaramente, il fronte aperto è quello dell’efficientamento e del risparmio energetico. Nel caso delle facciate intelligenti o adattive l’elemento più immediato è l’integrazione del fotovoltaico, che in un paese mediterraneo come l’Italia risulta essere una sfida interessante e complessa. Le aree del Mediterraneo, appetibili per il forte soleggiamento risultano idonee per un approccio energetico al passo coi tempi. L’individuazione di sistemi integrati nella casa mediterranea attraverso la scelta di soluzioni innovative potrà rendere possibile la trasformazione di specifici componenti architettonici dell’involucro in componenti energeticamente attivi. 

In particolare, le schermature solari si configurano quale elemento caratterizzante della tradizione dell’abitare mediterraneo e come una fondamentale risposta alle esigenze di economia energetica di un manufatto, di garanzia di ombreggiamento, di controllo solare e riduzione del carico termico di un edificio. La norma UNI 8290 non contempla il componente schermante e, inoltre, nella definizione del D.Lgs 311/2006 esso risulta definito come un sistema applicato all’esterno di una superficie vetrata trasparente. 

Nell’architettura mediterranea la componente schermante di un edifico interagisce sinergicamente con l’involucro edilizio. La schermatura di un’edifico, in ambito mediterraneo puo’ essere anche la pergola o il giardino, ma è spesso un accorgimento, una tecnologia applicata sull’involucro dell’edificio. 

Pergola bioclimatica nella casa mediterranea

 

Perché dunque non considerare, ad esempio, le schermature come parte dell’involucro stesso? Se fossero parte dell’involucro trasparente, contribuirebbero al potenziamento della resistenza termica. In quanto parte dell’involucro opaco contribuirebbero invece alla coibentazione. 

Rispetto a quanto detto nei confronti di questo componente tipicamente mediterraneo, si propone di alimentare la ricerca interdisciplinare su un approccio di tipo prestazionale integrato che, da un lato, coglie i suggerimenti dalla tradizione e individua le nuove esigenze di adeguamento del già costruito e una migliore progettazione del nuovo e, dall’altro, attinge dalla ricerca e catalogazione dei nuovi materiali presenti sul mercato e caratterizzanti la ricerca nazionale e internazionale. Attraverso questo nuovo approccio vengono individuate nuove prestazioni, unificate in un involucro multifunzionale in base alle esigenze di adattamento climatico e condizioni ambientali esterne. 

Conservazione e innovazione diventano, così, un binomio inscindibile e imprescindibile per la ricchezza e l’unicità del patrimonio edilizio esistente caratterizzato, per dirla con Le Corbusier, da “questa invincibile attrazione mediterranea”.

Casa Mediterranea contemporanea

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