Facades and urban environment. A framework for the assessment of the influence of facade design on the indoor and outdoor comfort for users

Due to the developments in climate change and urbanization trends, the outdoor thermal comfort of citizens has become an important parameter for assessing the quality of the urban microclimate. While the research has focused considerably on the Urban Heat Island mitigation strategies, like the refurbishment of public spaces with vegetation and the use of cool materials, minor attention has been paid to how high reflective materials applied to building façades might affect the external comfort, , and in particular to the combined effect of materials and facade geometry. In the context of n-ZEB buildings, the envelope has been studied and evolved to obtain the best energy performance of the indoor environment while ensuring thermal and daylight comfort for users, this thesis aims to develop a workflow aimed at assessing how a design focused on guaranteeing internal daylight comfort can influence the conditions of users in the surrounding. The Reference Index for the evaluation of the influence of the façade on urban comfort is the Universal Thermal Climate Index (UTCI). The simulation process to compute it is based on the evaluation of the Mean Radiant Temperature (MRT), one of the most critical parameters influencing outdoor thermal comfort, that indicates how human beings experience radiation in their surrounding environment. The resulting method will be applied to study the effect of different materials, geometries, and their combinations on the urban microclimate, keeping the parallel goal to reach the LEED standards for Indoor Daylight Comfort. The thesis work will be divided into a first part that describes the development of the method and the theoretical context in which it is inserted and a second section in which the method will be applied to the case study of the south façade of the office building, ex Uffici Tecnici Comunali (UTC), in via Pirelli 39 in Milan.

A causa degli sviluppi del cambiamento climatico e delle tendenze di urbanizzazione, il comfort termico nell’ambiente esterno è diventato un parametro importante per valutare la qualità del microclima urbano. Mentre la ricerca si è concentrata principalmente sulle strategie di mitigazione dell’effetto dell’Isola di Calore, come il rifacimento di spazi pubblici con vegetazione e tramite l’uso di cool materials, minore attenzione è stata prestata a come i materiali altamente riflettenti applicati alle facciate degli edifici potrebbero influenzare il comfort esterno, e in particolare all’effetto combinato di materiali e geometria di facciata. Nell'ambito degli edifici n-ZEB, l'involucro è stato studiato ed evoluto per ottenere la migliore prestazione energetica dell'ambiente interno garantendo il comfort termico e illuminotecnico per gli utenti, l'obiettivo di questa tesi è sviluppare un workflow finalizzato allo studio di come un design incentrato sulla garanzia del comfort visivo interno può influenzare le condizioni degli utenti nell'ambiente circostante. L'Indice di riferimento per la valutazione dell'influenza è lo Universal Thermal Climate Index (UTCI). Il processo di simulazione per calcolarlo si basa sulla valutazione della Temperatura Radiante Media (TMR), uno dei parametri più critici che influenzano il comfort termico esterno, che indica come percepiscono gli utenti le radiazioni provenienti dall’ambiente circostante. Il metodo risultante sarà applicato per studiare l'effetto di diversi materiali, geometrie e delle loro combinazioni sul microclima urbano, mantenendo come obiettivo il raggiungimento degli standard LEED per il comfort illuminotecnico interno. Il lavoro di tesi sarà suddiviso in una prima parte che descrive lo sviluppo del metodo e il contesto teorico in cui è inserito e una seconda sezione in cui il metodo verrà applicato al caso studio della facciata sud dell’edificio per uffici, ex Uffici Tecnici Comunali (UTC), in via Pirelli 39 a Milano.