Exploration of a kinetic facade concept for daylight control. Design and performance optimization through a parametric design approach

The main objective of the study is to develop a facade to improve the daylight performances, that can be used to solve the problem of the changing outdoor and indoor scenarios, moreover, affect positively on the occupant comfort. Doing that, to guarantee these performances, kinetic design approach to be used, The actuating devices of the proposed facade will be a system using shape memory alloy to reduce the energy required to sustain this system. In order to verify these performances, A conceptual conventional façade (baseline) and a kinetic facade design to be developed. The parametric design approach is adopted in the design process and the assessment of the performance with an application on a case study of a multipurpose room at Centro Civico building in Milan city in Italy. The design and the performance analysis to be performed using the following software: - Rhino and Grasshopper: for the kinetic facade design, optimization and actuation simulation. - Solemma Diva and Archaism: for the analysis of the daylight and thermal performances based on Daysim, Radiance and Energyplus software. - Autodesk Inventor: for the analysis of the mechanical movement of the actuators; Finally, the obtained results to be compared with a conventional solution to measure the improvement in the performance and evaluate the benefits of using this approach.

Il tema cardine del lavoro elaborato in questa tesi parte dall’analisi di una facciata per migliorarne le prestazioni solari diurne. Questo per quanto concerne la percezione della luce: essa può essere utilizzata per quanto riguarda la risoluzione dei cambiamenti di scenario esterni ed interni, andando ad influire positivamente sul comfort degli occupanti. Per garantire queste prestazioni, è necessario utilizzare un approccio di progettazione cinetica. Nello specifico, i dispositivi di azionamento della facciata proposta si basano su di un sistema che utilizza la lega a memoria di forma per ridurre l’energia necessaria per sostenere questo apparato. Al fine di verificare queste prestazioni, è stata formulata un’ipotesi di facciata concettuale (linea di base) ed un progetto di facciata cinetica, da sviluppare utilizzando un approccio progettuale parametrico nel processo di progettazione e la valutazione delle prestazioni. il caso studio scelto per l’analisi è una sala polifunzionale situa presso l’edificio del Centro Civico nella città di Milano in Italia. La progettazione e l’analisi delle prestazioni da eseguire è avvenuta grazie all’utilizzo dei seguenti software: - Rhino e Grasshopper: per la progettazione della facciata cinetica, l’ottimizzazione e la simulazione di attuazione. - Solemma Diva e Archaism: per l’analisi della luce diurna e delle prestazioni termiche basate sui software Daysim, Radiance ed Energyplus. - Autodesk Inventor: per l’analisi del movimento meccanico degli attuatori; Infine, i risultati ottenuti sono stati confrontati con un sistema convenzionale, per misurarne il miglioramento delle prestazioni e valutarne i vantaggi dovuti all’utilizzo.