Parametric design of geometrically optimized building skin for enhanced thermal comfort in hot and arid climates

This thesis deals with the parametric design of geometrically optimized building skins toward improving thermal comfort in hot and arid climates. Climatically hot and arid regions usually demonstrate extreme temperatures, very high levels of solar radiation, and low humidity, all in one combination, making indoor thermal comfort very difficult and energy-intensive with mechanical cooling. Traditional building skins are normally static, cannot adapt to changing environmental conditions, and result in higher energy consumption. In turn, this research develops adaptive building envelopes that are geometrically complex and that passively optimize thermal comfort through the intelligent modulation of solar gain, leveraging passive cooling methods. Using a parametric framework, the research applies computations enabling it to pursue an extremely varied range for possible facade configurations and test several options for performance against specific weather conditions.

Questa tesi affronta il tema della progettazione parametrica di involucri edilizi geometricamente ottimizzati al fine di migliorare il comfort termico in climi caldi e aridi. Le regioni climaticamente calde e aride, di solito, presentano contemporaneamente temperature estreme, livelli molto elevati di radiazione solare e bassa umidità, rendendo difficile ottenere un adeguato comfort termico interno e, nel contempo, comportano un elevato consumo energetico necessario per il raffreddamento meccanico. I tradizionali involucri edilizi sono statici, non possono quindi adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali; questa ricerca indaga quindi gli involucri edilizi adattivi che sono geometricamente complessi, ma permettono di ottimizzare passivamente il comfort termico attraverso la modulazione intelligente della loro superficie rispetto al carico solare ed alla capacità di sfruttare, metodi di raffreddamento passivo. Attraversi il computational design, la ricerca può sperimentare una varietà di possibili configurazioni di facciate responsive e valutare la loro capacità di rispondere a diversi fattori ambientali.