Involucri Adattivi Bioclimatici: dalle strategie di adattamento del mondo naturale all'architettura responsiva

This thesis aims to research, analyze, and explore the topic of building envelopes as a tool in the field of bioclimatic architecture. Specifically, it proposes a study to demonstrate how, based on climatic events and the scientific progress of recent history, the envelope has become one of the architectural means that witness the evolution of sustainable design. As such, it has undergone numerous experiments and transformations, from the concept of the facade as a protective and aesthetic feature, to an active role in the building's mechanical and energy design, all the way to the idea of the envelope as a skin capable of responding to external stimuli. One of the main objectives of this thesis is to deepen the characteristics and potential development of the concept of the envelope as skin, using the biological evolution of the epidermis in animals and plants in relation to their climatic habitat as a key reference. The method used begins with the observation of the adaptation mechanisms and systems developed by animals and plants in response to the climatic stimuli of their natural habitats, exploring how their epithelial systems have developed behavior models and strategies. The research on animal and natural species aims to highlight how it is indeed possible to reach a type of sustainable design capable of concretely adapting to climate change. From this observation, the aim was to translate each strategy into architectural requirements and performance, and to synthesize a design methodology: starting from the climate, nature, and construction techniques of a specific context, one can compose the architectural proposal for the envelope, its fields of application, as well as its technical and material characteristics. This method is therefore tested in the northern inland area of Sardinia, to engage with the specific climatic conditions and landscape features. The final product is a design for a reactive skin capable of responding to bioclimatic stimuli, applicable to existing architectures, and studied based on the rhythms and values of the sun and radiation. The design and composition were made possible through a type of parametric modeling using the Grasshopper software and its related plug-ins.

Il presente elaborato si propone di ricercare, analizzare e approfondire l’argomento degli involucri edilizi come strumento nel campo dell’architettura bioclimatica. In particolare, viene proposta una ricerca per dimostrare come, in base agli eventi climatici e al progresso scientifico della storia recente, l’involucro sia uno dei mezzi architettonici testimone dell’evoluzione della progettazione sostenibile. Come tale, esso ha subito numerose sperimentazioni e trasformazioni, dal concetto di facciata con funzione protettiva ed estetica, passando ad una funzione attiva nella progettazione impiantistica ed energetica dell’edificio, fino al tema dell’involucro come pelle in grado di rispondere agli stimoli esterni. Uno dei principali obiettivi della tesi è approfondire le caratteristiche e il possibile sviluppo dell’idea di involucro come pelle usando come chiave di lettura l’evoluzione a livello biologico dell’epidermide di animali e piante in relazione al proprio habitat climatico. Il metodo usato parte dall’osservazione dei meccanismi e dei sistemi di adattamento sviluppati da animali e piante in risposta agli stimoli climatici dei loro habitat naturali, come i loro sistemi epiteliali abbiano sviluppato un modello di comportamento e di strategie da adottare. La ricerca su specie animali e naturali vuole sottolineare come sia effettivamente possibile arrivare a un tipo di progettazione sostenibile in grado di adattarsi concretamente ai cambiamenti climatici. Da questa osservazione si è poi cercato di tradurre ogni strategia in requisiti e prestazioni architettoniche e di sintetizzare una metodologia progettuale: partendo dalle caratteristiche legate a clima, natura e tecniche costruttive di uno specifico contesto si può comporre la proposta architettonica dell’involucro e i suoi campi d’applicazione, cosi come le sue caratteristiche tecniche e materiche. Questo metodo viene dunque sperimentato nell’area dell’entroterra settentrionale in Sardegna, per confrontarsi con le particolari condizioni climatiche e le caratteristiche del paesaggio. Il prodotto finale è il progetto di una pelle reattiva in grado di rispondere agli stimoli bioclimatici, applicabile alle architetture esistenti, studiata in base ai ritmi e ai valori del sole e dell’irraggiamento. Il disegno e la composizione sono stati possibili utilizzando un tipo di modellazione parametrica attraverso il software Grasshopper e i relativi plug-ins.