Responsive façade: development of a kinetic solar shading design

In the current climate crisis context, it is essential to promote more sustainable solutions, even in the architectural field. In this regard, the need to improve the energy efficiency of building envelopes emerges in order to mitigate the considerable heat gains, especially those deriving from curtain walls. Adaptive facades therefore emerge as a promising solution to address these environmental concerns while, simultaneously, improving the aesthetic appeal and optimizing indoor comfort of interiors. Adaptive faacdes stand out for both their functionality and superior performance. By harnessing dynamic adjustments in response to environmental stimuli, they enable precise customization aligned with prevailing climatic conditions, revolutionizing the performance of building envelopes. This thesis aims to enhance the energy efficiency of transparent facades through targeted adaptive intervention in sun shading. Specifically, the goal is to develop a performance-driven responsive exterior sun shading system with minimal energy consumption, enhanced by material properties. To achieve this purpose, a shape memory material, responsive to environmental stimuli, is used. The shading system is designed to be applied to an existing building as a tangible architectural intervention, thus proving its applicability and effectiveness. This thesis illustartes a responsive application for façade design, encompassing both new constructions and retrofitting of existing buildings. This thesis asserts the imperative to act on climate change, with a specific focus on enhancing buildings’ environmental quality, exploiting natural resources, without excessory energy consumptions. for more sustainable built environments.

Nell’attuale contesto di crisi climatica, risulta indispensabile promuovere soluzioni più sostenibili, anche nell’ambito architettonico. A questo proposito, emerge la necessità di migliorare l’efficienza energetica degli involucri edilizi al fine di mitigare i considerevoli guadagni di calore, soprattutto quelli derivanti da curtain-walls. I sistemi di facciata adattivi si presentano, dunque, come una soluzione promettente per fronteggiare tali sfide ambientali, oltre che contribuire al miglioramento dell’aspetto estetico ed all’ottimizzazione del comfort negli spazi interni. Essi si distinguono per funzionalità e prestazioni. Sfruttando i cambiamenti nella forma o nelle proprietà dei materiali di cui sono costituiti, in risposta a certi stimoli ambientali, rivoluzionano le capacità prestazionali degli involucri edilizi. Il progetto, oggetto della presente tesi, propone di migliorare l’efficienza energetica delle facciate trasparenti attraverso un intervento mirato di schermatura solare. In particolare, l’obiettivo è lo sviluppo di un sistema di schermatura esterno, reattivo e performante, senza consumo energetico, sfruttando le proprietà intrinseche del materiale impiegato. Per raggiungere tale scopo, viene infatti utilizzato un materiale a memoria di forma, reattivo agli stimoli ambientali, che adattandosi alle condizioni ambientali ottimizza la schermatura solare. La schermatura solare viene applicata ad un edificio esistente come un intervento architettonico tangibile provandone, così, applicabilità ed efficacia. Questa tesi illustra un’applicazione mirata di un sistema reattivo per la progettazione efficiente di facciate, applicabile sia a nuove costruzioni che ad edifici esistenti che, grazie alle capacità dei materiali innovativi impiegati, rende il progetto energeticamente sostenibile.