Evaluating static shading systems: optimization of plastic meshes for visual comfort and energy efficiency

This project aims to explore the potential of using commercial plastic mesh products as effective shading systems in buildings. The study at this current stage compares their performance to a widely used benchmark. The research was conducted in two phases until now. In the first phase, 15 plastic mesh samples were collected from various manufacturers, studied, analyzed and optimized for geometry—specifically hole size and thickness—to achieve favorable shading factors, with a threshold minimum of 0.50 during the heating period and a maximum of 0.75 during the cooling period. The performance was performed across three different climatic zones inside the italian borders (Milan, Rome, and Palermo) to evaluate the impact of latitude on shading efficiency. In the second phase (which is the current one presented in this document), the five best-performing samples were selected for further analysis, mainly focusing on visual comfort and primary energy consumption, compared to a baseline system. At this stage, a new workflow was developed to streamline visual comfort simulations using Bidirectional Scattering Distribution Function (BSDF) files. This new workflow allows faster and more efficient simulations across multiple platforms, and significantly improves the integration of shading systems into energy models. The results demonstrate the potential of these low-cost plastic mesh products to enhance both energy savings and occupant visual comfort. The UDI (Useful Daylight Illuminance) improved by a percentage close to 44% in some specific cases, depending on the distance of the workplane from the façade in the reference room model, and depending on the location of the simulation between the different latitudes. The primary energy consumption decreased by a ratio close to 30% in some cases depending on the sample used and the specific simulation scenario.

Questo progetto mira a esplorare il potenziale dell'uso di prodotti commerciali in rete di plastica come sistemi di ombreggiatura efficaci negli edifici. Lo studio in questa fase attuale confronta le loro prestazioni con un benchmark ampiamente utilizzato. La ricerca è stata condotta in due fasi fino ad ora. Nella prima fase, sono stati raccolti 15 campioni di rete di plastica da vari produttori, studiati, analizzati e ottimizzati per la geometria, in particolare dimensioni e spessore dei fori, per ottenere fattori di ombreggiatura favorevoli, con una soglia minima di 0,50 durante il periodo di riscaldamento e un massimo di 0,75 durante il periodo di raffreddamento. Le prestazioni sono state eseguite in tre diverse zone climatiche all'interno dei confini italiani (Milano, Roma e Palermo) per valutare l'impatto della latitudine sull'efficienza dell'ombreggiatura. Nella seconda fase (che è quella attuale presentata in questo documento), i cinque campioni più performanti sono stati selezionati per ulteriori analisi, concentrandosi principalmente sul comfort visivo e sul consumo di energia primaria, rispetto a un sistema di base. In questa fase, è stato sviluppato un nuovo flusso di lavoro per semplificare le simulazioni del comfort visivo utilizzando file Bidirectional Scattering Distribution Function (BSDF). Questo nuovo flusso di lavoro consente simulazioni più rapide ed efficienti su più piattaforme e migliora significativamente l'integrazione dei sistemi di ombreggiatura nei modelli energetici. I risultati dimostrano il potenziale di questi prodotti in rete di plastica a basso costo per migliorare sia il risparmio energetico sia il comfort visivo degli occupanti. L'UDI (illuminamento utile alla luce diurna) è migliorato di una percentuale vicina al 44% in alcuni casi specifici, a seconda della distanza del piano di lavoro dalla facciata nel modello di stanza di riferimento e a seconda della posizione della simulazione tra le diverse latitudini. Il consumo di energia primaria è diminuito di un rapporto vicino al 30% in alcuni casi a seconda del campione utilizzato e dello scenario di simulazione specifico.