62 TECNOLOGIE Emanuele Naboni Emanuele Naboni è professore associato in Architettura Sostenibile alla Facoltà di Architettura della Royal Danish Academy, Copenhagen, fondatore di e3lab in Milano (www.e3lab.org). Digital shading Gli strumenti di simulazione impattano l identità del sistema di ombreggiamento
TECNOLOGIE 63 Solo una piccola parte degli edifici di nuova costruzione sono progettati senza l utilizzo di strumenti di simulazione ambientale (Environmental Simulation Tools - ESTs). La sostenibilità e la sua integrazione con gli strumenti di simulazione, spesso chiamata Performative Design (PD), sembrano aver cambiato non solo la forma degli edifici, ma anche la forma dei metodi di progettazione e la forma dei sistemi schermanti. È oggi possibile distinguere due principali categorie di coinvolgimento dei tools di simulazione nel processo di progettazione dei sistemi di ombreggiamento. La maggior parte degli studi di architettura incorpora nuovi gruppi di lavoro dedicati alla progettazione sostenibile e all uso di strumenti di simulazione. Emergono nuovi metodi di collaborazione con consulenti e ricercatori, modificando il processo di progettazione. I dati mostrano la tendenza a spostarsi da un design tradizionale e sequenziale verso un modello più interdisciplinare, integrando la simulazione al di là dei tipici confini professionali del fare architettura. Durante questo processo di cambiamento è anche possibile registrare come l industria che produce tools cerchi di adattare la natura dei software alla progettazione architettonica. In questo contesto il sistema schermante è una delle features architettoniche espressione dei cambiamenti in atto. Lo è per il semplice motivo che è uno degli elementi in cui, nel quadro di standardizzazione dei sistemi di facciata, si possono concentrare sperimentazioni di forma e di linguaggio. Nell ambito del rapporto tra simulazione e sistemi di schermatura, si possono distinguere due metodi di progettazione del sistema di schermatura: Progettazione semi-digitale che viene sviluppata in base alle conoscenze dell architetto in termini di sostenibilità, esperienza e sensibilità a contesti climatici e fattori umani. In questa categoria, il processo è legato al modo tradizionale di form making e progettare l architettura. Gli strumenti di simulazione sono utilizzati solo per testare sistemi di schermatura utilizzando un approccio scenario-by-scenario. - Progettazione digitale che è guidata da analisi e dati ambientali. Form Finding e metodi di ottimizzazione parametrica rientrano all interno di questa categoria. Gli strumenti di modellazione influiscono in gran parte sull identità, il linguaggio e la forma della schermatura. Il Form Finding e l ottimizzazione parametrica si basano sull uso di plug-in all interno di strumenti di modellazione geometrica, il più noto dei quali è Grasshopper. Questo tipo di strumenti, a partire da determinati obiettivi prestazionali e il loro rapporto con il sistema di schermatura, sono in grado di generare automaticamente forme di facciata ottimali. È difficile associare univocamente la progettazione semi-digitale o tecniche di form finding ad uno specifico studio di architettura. I metodi utilizzato variano in genere da un progetto all altro anche all interno dello stesso ufficio. Highfields Automotive and Engineering Training Centre. Dettagli del sistema di schermatura ottimizzato con processi semi-digitali.
64 TECNOLOGIE Esercizio di form-finding (designebymany) Tuttavia è possibile dire che molti studi di architettura implementano metodi di progettazione semi-digitale. Il processo di progettazione semi-digitale Va detto che i tools per la simulazione hanno due principali applicazioni: aiutare gli architetti ad ottimizzare la progettazione iniziale, e in seguito quantificare in modo più dettagliato i dati prestazionali per garantire la conformità con gli obiettivi del progetto e i livelli di certificazione. Ai fini della progettazione preliminare, le simulazioni sono utilizzate dagli studi di architettura con la comparativi di alternative di progetto al fine di individuare la più performante, piuttosto che per prevedere l esatto livello di consumo di energia. Prima di coinvolgere specialisti, il team di architetti delineano una serie di possibili soluzioni di ombreggiamento. Una volta che i criteri generali di sostenibilità sono stabiliti in brief con specialisti, segue la modellazione delle prestazioni. La progettazione della forma è poi testata attraverso vari tools al fine di testare daylighting e prestazioni energetiche e termiche. In questa fase la progettazione è scorrevole e i software user-friendly sono in genere preferiti a programmi più tecnicamente avanzati, dettagliati e time consuming, che vengono utilizzati in seguito. In questo approccio, sensibilità e esperienza dell architetto sono i fattori principali nel determinare il carattere della schermatura. Gli strumenti hanno un ruolo secondario nello stabilire i meriti di ogni soluzione di progettazione. A differenza della progettazione parametrica, le prestazioni non sono matematicamente ottimizzate. Tuttavia, se l architetto è disposto a modificare il progetto in base alle analisi, è possibile ottenere prestazioni ambientali elevate. Nelle fasi più avanzate della progettazione, all aumentare della complessità del progetto, strumenti tecnicamente più avanzati come Radiance, EnergyPlus e analisi CFD, vengono implementati in-house o da specialisti esterni. Tuttavia non è sempre così. Alcune studi di architettura impiegano tools più complessi dall inizio della progettazione. Ma l uso di strumenti complessi fin dall inizio della progettazione, i dati di immissione e di calcolo richiedono molto tempo. Al fine di accelerare il flusso di progettazione e coordinamento tra simulazione e progettazione, alcuni studi di architettura e i consulenti hanno sviluppato degli script per consentire simulazioni multiple simultanee che spesso richiedono un investimento in server o servizi di cloud computing. Form finding Il Form Finding si basa sulla generazione automatica di forme di schermatura utilizzando specifici tools personalizzati per soddisfare i target di prestazioni ambientali definiti dal progettista. Per la ricerca della soluzione ottimale possono essere utilizzati obiettivi di prestazione (come ad esempio emissioni di CO2, o carichi di riscaldamento, raffreddamento e illuminazione) incorporati in algoritmi di form finding o di ricerca della forma ottimale. In parole
TECNOLOGIE 65 semplici il computer trova la forma più performante di un edificio o di un elemento architettonico (ad esempio il sistema di ombreggiamento). In soluzioni più complesse, la performance può essere definita non solo in base a obiettivi esclusivamente ambientali, ma attraverso obiettivi più ampi, ad esempio ponendo attenzione alle esigenze di destinazione d uso, efficienza strutturale, consumo di energia, qualità di illuminazione diurna, costruibilità, fattibilità economica. Questo approccio può essere utile per gli architetti interessati ad adattare la forma dei loro edifici al sito e alle condizioni climatiche specifiche. SOM e Foster, due grossi studi internazionali, i quali hanno incoraggiato una cultura di lavoro collaborativo tra modellazione geometrica e simulazione, hanno recentemente proposto concetti di Performative Design basati sul form finding. Va detto che alcuni addetti ai lavori sono scettici riguardo l adozione di tecniche di form finding. Essi sostengono che vi è il rischio che nel momento in cui Qui e nelle pagine seguenti esempio di form-finding con Grassopher. L estensione dell ombreggiante ed il suo orientamento può essere modulata dalla quantità di radiazione da schermare.
TECNOLOGIE 67 la simulazione comincia a determinare il carattere o la qualità dell architettura, la componente umana di progettazione ed il ruolo dell architetto potrebbero diventare marginali. Secondo loro, la sensibilità progettuale degli architetti unita alla loro capacità unica di mettere in relazione la progettazione a fattori sociali e culturali richiede di mitigare la potenza di calcolo connessa a fattori di sostenibilità ed energetici. Lasciando la generazione della forma dell ombreggiante al computer, troppe variabili restano incontrollate e sfuggono alla reale qualità della progettazione architettonica. Essi credono che il computer possa amplificare la nostra conoscenza dei sistemi ambientali, ma i tools non possono risolvere tutti i problemi ambientali e architettonici.