L’origine tessile dell’architettura diventa lo spunto per una ricerca sulla superficie, dove alla forte componente materiale si sostituisce un orientamento teso a indagare fenomeni immateriali e anti-tettonici, come quelli dell’architettura contemporanea, dalle facciate leggere e quasi effimere, costituite da materiali trasparenti e sottili.

Le superfici diventano interfacce, si comportano come membrane osmotiche in grado di regolare flussi complessi, sia ambientali (termici, luminosi, acustici ecc) sia materici, figurativi, informativi e comunicativi. I materiali tessili sono ottimi interpreti di questa realtà in continua trasformazione, che tende sia alla smaterializzazione del costruito sia all’affermazione di un aspetto fortemente caratterizzante lo spazio urbana.

L’involucro, infatti, ha modificato il suo aspetto e il suo ruolo, non solo in termini formali ma soprattutto in termini tecnologici. La tecnologia dell'architettura è intesa come «un complesso di operazioni conoscitive e operative atte ad agire sulla materia per modificarla e organizzarla in opere progettate secondo una precisa intenzionalità architettonica».

La ricerca tecnologica, nel settore dei componenti dinamici e dei materiali innovativi, si sta sviluppando in relazione alla necessità di avvicinarsi ed interagire in modo sinergico con altre aree disciplinari, al fine di proporre soluzioni innovative capaci di rispondere alle esigenze di mercato, sempre più orientate verso prodotti, che garantiscano molteplici prestazioni con una riduzione dei tempi e dei costi di produzione e realizzazione. La terza rivoluzione industriale ha indotto, infatti, anche il settore tecnologico a elaborare modelli di prodotto interoperabili e modificabili, che permettano una variazione della configurazione dei componenti rispetto a quella dell’oggetto, in modo da garantire sistemi adattabili alle esigenze dell’utenza globale.

O.l.l QUADRO DI RIFERIMENTO

Il quadro di riferimento della ricerca in esame si riferisce all’analisi dell’evoluzione delle prestazioni dell’involucro architettonico da passivo ad attivo, indagando i processi tecnologici d’innovazione, che hanno permesso di sviluppare il passaggio etimologico e

prestazionale dal concetto di chiusura a quello di facciata ed infine a quello di involucro dinamico e intelligente.

L’impostazione della tesi, infatti, è finalizzata all’analisi del variegato campo delle ricerche condotte nell’ultimo decennio sulle prestazioni energetiche dell’involucro architettonico, inteso come la globalità delle parti che definiscono _ un ambiente interno (caratterizzato da condizioni “climatico/ambientali” stabili) rispetto a un ambiente esterno (variabile per natura).

Il sistema involucro è stato oggetto, negli ultimi anni, di molteplici ricerche di base e applicate, che hanno contribuito alla sua evoluzione, attraverso la sperimentazione di nuovi componenti e materiali caratterizzati da elevate prestazioni e performance. La sempre maggiore attenzione al problema della riduzione dei consumi energetici e del benessere ambientale ha generato una moltiplicazione degli elementi tecnici e funzionali, che costituiscono l’involucro che si trasforma da chiusura statica in stratificazione dinamica, in cui ciascuno strato contribuisce a soddisfare differenti aspetti di tipo climatico, acustico, energetico, ecc...

0.1.2 DELIMITAZIONE DEL PROBLEMA D’INDAGINE

La ricerca indaga i temi legati al concetto di dinamicità e interattività dell’involucro in chiave energetica attraverso la conoscenza delle tematiche scientifiche, legate all’evoluzione dei procedimenti costruttivi e all’utilizzo di tecnologie e materiali avanzati per le chiusure o partizioni di facciata e dei sistemi informatici per la gestione delle prestazioni degli edifici. Queste novità hanno contribuito a portare un profondo cambiamento nella concezione del progetto e della sua realizzazione, producendo manufatti che interagiscono con l’ambiente e che si conformano variabilmente rispetto ad esso. La tesi analizza le potenzialità dell’involucro intelligente, riprendendo in tal senso la definizione data da Reyner Banham4 di componente tecnologica avanzata, capace di gestire e regolare i flussi di energia materiali ed immateriali in ingresso ed in uscita dall’ambiente confinato, attraverso la regolazione di dispositivi fissi o ad assetto variabile (frangisole, apertura/chiusura di finestre, bocchette di ventilazione, ecc.) o con controllo e regolazione manuale o automatica in relazione al tipo di utenza e alla complessità dell’edificio.

L’involucro architettonico intelligente, adattivo e interattivo, è definito come un sistema di componenti progettate e realizzate per adattarsi come un vero e proprio essere vivente al variare delle condizioni ambientali esterne. Nel campo dell’edilizia, infatti, lo sviluppo della ricerca scientifica, con il conseguente utilizzo di tecnologie innovative, ha permesso di realizzare involucri trasparenti a prestazioni variabili - con Smart Windows o altre soluzioni - che rispondono in modo innovativo a esigenze di tipo qualitativo ambientale.

Gli involucri delle architetture contemporanee diventano schermo mediático e integrano le più recenti tecnologie informatiche senza tralasciare gli aspetti sostenibili della progettazione, conformando architetture attente all’uso delle risorse energetiche e ambientali. Coerentemente, il rapporto tecnologia-progetto architettonico amplia i propri orizzonti e si arricchisce di spunti, offrendo al progetto stesso le potenzialità tecnologiche come elementi direttamente rapportabili alla creatività, all’organizzazione, alla forma, al linguaggio, alle prestazioni.

L’involucro, come “pelle” svolge il ruolo decisivo di sistema dinamico, di filtro ambientale, capace non solo di regolare i flussi di calore, radiazione, aria e vapore, ma anche di convertire la radiazione in energia (termica ed elettrica) utilizzabile per il “metabolismo” degli edifici, e in genere di assolvere una serie di prestazioni chiave che ne fanno l’elemento cardine di un processo globale d’interazione eco - efficiente con i fattori ambientali naturali. Peter Hall, si chiede: ’’Cosa potrebbe accadere se un organismo architettonico potesse rispondere in tempo reale al movimento delle persone, al clima, alle sollecitazioni di molteplici utenti, alle installazioni di diversi artisti?”

La tecnologia ha messo a disposizione i mezzi per permettere a un edificio di comunicare all’esterno, stiamo assistendo in questi ultimi anni alla ricerca di una forma d’interattività tra quest’ambiente esterno e l’edificio stesso, proprio come se questo possedesse una pelle vivente, capace di recepire informazioni e di riprodurle una volta elaborate.

La pelle come superficie d’interfaccia tra due ambienti, manifesta il livello di contaminazione in atto: è la “superficie limite” a favorire processi di osmosi, d’interazione e di comunicazione fra gli ambienti in essa interfacciati. La delimitazione dello spazio diventa commutazione e la separazione, un tempo rigida, grazie alle nuove tecnologie soft ed hard, diviene possibilità di transito di una continua attività di scambio.

L’architettura si muove alla ricerca di pelli strutturali che incorporino già le ossa o di strutture che avvolgano il volume di un edificio, proprio come un involucro (si possono citare in tal senso le esperienze progettuali di Toyo Ito, Herzog & de Meuron, Jan Nouvel, ecc).

Oggi che gli architetti hanno la possibilità di realizzare superfici complesse, le modalità attraverso cui il corpo umano modifica gli stati bidimensionali dei tessuti degli indumenti, attraverso il movimento, diventano elemento di ricerca per l’involucro degli organismi architettonici.

La pelle degli edifici, come sottolinea lo stesso Toyo Ito, deve funzionare come un sensore altamente ricettivo per intercettare i flussi di elettroni e di energia in esso passanti. L’architettura epidermica deve essere morbida e flessibile come la nostra pelle e capace di scambiare informazioni con il mondo esterno.

Le ricerche condotte dal MIT di Boston sui diversi gradi di adattività dell’Intelligent Building, sono interessanti sia in base ai diversi tipi di regolazione informatica delle componenti architettoniche che lo costituiscono (regolazione basata su impulsi esterni, regolazione basata su di un modello reimpostato, edificio sensibile ai cambiamenti ambientali) sia in relazione ai recenti studi, che stanno indagando nuovi gradi di umanizzazione dell’architettura, riferiti alla possibilità di creare artificialmente architetture organiche (le iper-architetture allo geniche di Marcos Novak, la Casa Embriologica di Greg Lynn) o piuttosto di formulare ipotesi avveniristiche di interazione tra uomo e macchina (il Rise-Rise Skyper di Sulan Katalan e William J. Mac Donald, pensato come un edificio realizzato con membrane di interscambio termico e film fotovoltaici, regolato da un sistema informatico centrale che ne permette il controllo energetico).

Negli Stati Uniti d’America si stanno compiendo studi e sperimentazioni sugli Smart Walls, ovvero superfici murarie intelligenti, che possono caratterizzare le facciate degli edifici fornendo una serie di “servizi aggiuntivi” alla comunicazione mediatica di informazione, legati alla regolazione delle prestazioni energetiche dell’intero edificio.

Dall’analisi condotta sul tema dell’involucro intelligente emergono le seguenti problematiche:

- La complessità di questi sistemi tecnologici rende molto difficile la valutazione corretta del loro comportamento energetico, data dalla somma delle diverse prestazioni dei componenti di cui sono costituiti e dipendente dalle condizioni climatiche dell’area geografica in cui sono realizzati;

- La sperimentazione di sistemi d’involucro dinamico e intelligente è attualmente legata a casi indipendenti di realizzazione architettonica, attraverso un modello di sperimentazione diretta delle tecnologie, con conseguenti rischi per l’utenza e la committenza;

- Emerge la necessità di analizzare il comportamento energetico dei casi realizzati, in funzione delle aree geografiche e delle condizioni climatiche in cui si trovano a operare, al fine di stabilire delle regole affinché i sistemi tecnologici d’involucro non siano semplicemente esportati da una località all’altra, in funzione delle loro caratteristiche estetico - architettoniche, ma adattate in relazione all’area geografica di riferimento, valutandone le prestazioni energetiche;

La qualità prestazionale del sistema involucro dinamico/intelligente dovrebbe essere assicurata dal rispetto dell’apparato normativo che, tuttavia, nel caso particolare delle soluzioni a doppio involucro, risulta ancora piuttosto lacunoso se non addirittura del tutto inesistente. In mancanza di un corpo normativo specifico, nella fase della progettazione si tende pertanto a fare riferimento ad altre normative, come quelle sulle componenti finestrate o sulle facciate continue, oppure a linee guida per la progettazione che sono state messe a punto da alcuni paesi stranieri;

- Non esistono ancora studi che permettano di equiparare la complessità dei sistemi dinamici alla complessità delle loro caratteristiche di funzionamento in termini di declinabilità del sistema, possibilità di integrare tecnologie per la produzione di energia da fonti rinnovabili, utilizzo di materiali innovativi, prestazioni qualitative rispetto all’immagine generale dell’edificio, automazione, peculiarità in merito al risparmio energetico e alla riduzione dell’impatto ambientale.

0.1.3 PROGRAMMA DELLE TEMATICHE AFFORNTATE NELLA RICERCA

Nel capitolo uno si elabora lo stato dell’arte sulla tecnologia del tessile, integrato con appendici concernenti il quadro normativo nazionale e internazionale e all’evoluzione dei materiali tessili dalla produzione alla classificazione e definizione dei principali T.U.T. impiegati negli involucri edilizi. Lo stato della ricerca sui prodotti tessili, portato avanti da Università, Istituti Scientifici e mondo industriale, evidenzia come ci sia una carenza, a livello nazionale, di sperimentazioni su materiali tessili innovativi, dei quali invece in altre parti del mondo, in particolare nel nord Europa e in America, si mettono in risalto le enormi potenzialità in termini di comfort visivo e rinnovate matrici espressive e costruttive per l’architettura contemporanea, puntando all’ integrazione tra tecnologia ed ambiente.

D’altro canto, si riscontra ,dallo stato delle realizzazioni nel mondo ,che la diffusione di tale tecnologia impiegata in facciate ultraleggere sia poco estesa nel nostro paese, basti pensare ai numerosi edifici realizzati in America o in Giappone in diversi contesti climatici e per diverse tipologie di utenza. Le motivazioni della limitata applicazione di questa tecnologia negli involucri edilizi, probabilmente, sono da ricercare nella carenza di informazioni tecniche specifiche, che garantiscano, attraverso un confronto prestazionale con materiali competitors più consolidati, la conoscenza tecnica necessaria per la corretta applicazione del sistema a membrana pretesa nelle chiusure edilizie.

Nel capitolo 2 si analizzano specificatamente gli aspetti connessi alla percezione visiva, attraverso l’esplicitazione di tematiche proprie delle tensostrutture, ovvero il controllo della forma nelle superfici tessili che presenta molteplici implicazioni sulle problematiche percettive, e le caratteristiche ottiche e termo fisiche dei tessili tecnici, che nella loro specificità fisica influenzano il comfort ambientale dell’architettura in cui si inseriscono.

Dette tematiche sono affrontate attraverso la lettura e l’interpretazione dei requisiti di progetto relativi alle specifiche esigenze richieste agli involucri traslucidi e leggeri. Fondamentale requisito è indicato nel controllo del flusso luminoso, che può essere regolato dalla traslucidità delle membrane tessili: il loro comportamento ai flussi di trasmissione, riflessione e assorbimento luminoso varia infatti in base al coefficiente di trasmissione visiva del materiale, definibile traslucido, semiopaco o opaco, e tale grado di traslucidità presenta notevoli ricadute sugli aspetti termici e acustici di un involucro edilizio.

Lo studio consente di documentare le nuove tecnologie per l’isolamento termo-acustico degli involucri tessili, in particolare quei sistemi tecnologici che sono in grado di garantire buone prestazioni isolanti pur lasciando inalterate le caratteristiche di trasmissione luminosa dei tessili impiegati negli involucri: sistemi adattivi, interattivi e con isolanti traslucidi interposti tra più strati di membrana.

In questa fase della ricerca si è ritenuto utile selezionare sistemi e prodotti, costituiti da tessili innovativi, che rispondano al meglio alle esigenze di comfort richieste oggi ad un involucro edilizio leggero. I prodotti selezionati, pertanto, sul mercato attuale risultano efficienti, unendo alle alte prestazioni meccaniche proprietà termo-ottiche in grado di garantire un buon comfort termo-acustico e luminoso.

Nel capitolo 3 vengono presentati e analizzati 31 casi studio, sono progetti molto differenti tra loro. Pertanto si è deciso di racchiuderli in categorie, in base al tipo d’uso del componente tessile nell’organismo architettonico, cioè se viene impiegato come elemento verticale, orizzontale o tridimensionale. Per analizzare le prestazioni dei componenti tessili si è fatto riferimento alle proprietà che gli contraddistinguono all’interno dei diversi casi studio. Da questa prima analisi scaturisce un confronto tra i materiali impiegati nei progetti attraverso dei diagrammi radar, in cui si descrivono le prestazioni relative alla resistenza meccanica, elastica, allo sporco, ai costi, alla trasmissione luminosa.

Dai dati che ne sono scaturiti è possibile delineare i materiali più performanti per tipo d’utilizzo.

Lo scopo della ricerca vuole favorire lo sviluppo nell’architettura diffusa della tecnologia tessile, analizzando nel dettaglio le potenzialità che detta tecnologia presenta nel suo impiego come chiusura verticale.

L’elaborazione di un quadro di sintesi e di confronto destinato ai progettisti, ma anche a produttori e committenti, può dimostrarsi uno strumento utile per la comparazione tra alternative tecniche, basato sulle proprietà, caratteristiche e prestazioni dei sistemi chiusi a membrana pretesa rispetto ai sistemi costituiti da materiali, impiegati, per involucri trasparenti più tradizionali, come il vetro o il policarbonato.

Il quadro di confronto proposto, poi, è anche finalizzato a divulgare la conoscenza tecnica utile per la progettazione dei sistemi tessili impiegabili per le chiusure degli edifici.

Il confronto tra diversi componenti per sistemi chiusi traslucidi si ritiene utile per una serie di motivi, primo tra tutti la possibilità di scegliere il prodotto adatto alle diverse esigenze progettuali per la realizzazione di involucri chiusi, in base a prestazioni connotanti i diversi sistemi tecnologici. Le strutture a membrana, non convenzionali se confrontate con sistemi già consolidati in applicazioni di questo tipo, sono in grado di offrire prestazioni che in alcuni casi superano quelle dei prodotti vetrati o simili.