Design and thermal analysis of a unitized curtain wall system with inclined glazing modules

The evolution of contemporary architecture shows a progressive shift away from the orthogonal rigidity of early curtain walls, moving towards inclined, faceted, and three- dimensional geometries. These solutions, while enhancing the expressive identity of buildings, introduce new challenges in terms of performance evaluation, particularly regarding the thermal behavior of façade, an area still lacking consolidated methodologies. Within this context, the present thesis investigates the design and thermal analysis of a unitized curtain wall system with inclined glazing modules. After an overview of the state of the art and the evolution of curtain walls towards complex geometries, the work focuses on the case study of an office building recladding project in Milan, featuring a modular façade with glazing inclined by ±6°. The research examines multiple façade configurations, varying not only the inclination of the modules but also their components: double and triple glazing units, with and without opaque spandrels. The aim was to assess the trend of thermal transmittance as a function of both geometric parameters and material choices, and to evaluate their impact on the overall performance of the system. The results highlight how both inclination and component selection significantly influence heat losses, demonstrating how design and construction decisions affect the energy efficiency of façades that are no longer strictly orthogonal. The thesis thus provides a contribution both to design practice, offering an approach applicable to real cases of complex envelopes, and to the scientific debate on the future methodologies needed for the analysis of new-generation architectural façades.

L’evoluzione dell’architettura contemporanea mostra una progressiva tendenza ad abbandonare la rigidità ortogonale delle prime curtain wall, per sperimentare geometrie inclinate, sfaccettate e tridimensionali. Queste soluzioni, oltre a rafforzare l’identità espressiva degli edifici, pongono nuove sfide dal punto di vista prestazionale, in particolare per quanto riguarda la valutazione termica delle facciate, un ambito ancora in cerca di metodologie consolidate. In questo quadro si inserisce la presente tesi, dedicata alla progettazione e all’analisi termica di un sistema di facciata continua a cellule prefabbricate con moduli vetrati inclinati. Dopo una ricognizione sullo stato dell’arte dei curtain wall e sulla loro evoluzione verso geometrie complesse, l’attenzione si concentra sul caso studio di un intervento di recladding a Milano, caratterizzato da una facciata modulare con vetri inclinati di ±6°. La ricerca prende in esame diverse configurazioni di facciata, variando non solo il grado di inclinazione dei moduli ma anche i componenti adottati: doppi e tripli vetri, con e senza pannelli opachi. L’obiettivo è stato quello di comprendere l’andamento della trasmittanza termica al variare sia dei parametri geometrici sia delle scelte compositive, valutandone l’impatto sulle prestazioni complessive del sistema. I risultati ottenuti mettono in luce come l’inclinazione e la tipologia di componenti influenzino in maniera significativa la dispersione termica, e mostrano come scelte progettuali e costruttive possano incidere sull’efficienza energetica di facciate non più ortogonali. La tesi propone quindi un contributo utile sia alla pratica progettuale, offrendo un approccio applicabile a casi reali di involucro complesso, sia al dibattito tecnico- scientifico sulle future metodologie di analisi per involucri architettonici di nuova generazione.