L’involucro edilizio adattivo al clima (CABS) è un termine in ingegneria edile che descrive il gruppo di facciate e tetti che interagiscono con la variabilità nel loro ambiente in modo dinamico. Gli edifici convenzionali hanno involucri di edifici statici e pertanto non possono agire in risposta alle mutevoli condizioni climatiche e ai requisiti degli occupanti. Gli involucri climatici adattativi, invece, hanno la capacità di cambiare nel tempo. I CABS ben progettati hanno due funzioni principali: contribuiscono al risparmio energetico per il riscaldamento, il raffreddamento, la ventilazione e l’illuminazione; e inducono un impatto positivo sulla qualità ambientale interna degli edifici.
Definizione
Loonen et al. definisce CABS come segue:
Un involucro per l’edilizia adattabile ai cambiamenti climatici ha la capacità di cambiare ripetutamente e in modo reversibile alcune delle sue funzioni, caratteristiche o comportamenti nel tempo in risposta ai mutevoli requisiti prestazionali e alle condizioni al contorno variabili, e lo fa con l’obiettivo di migliorare le prestazioni generali dell’edificio.
sfondo
I moderni metodi di costruzione, gli sviluppi nelle scienze dei materiali e la disponibilità di componenti di facciata cinetica controllabili offrono ora ricche possibilità di soluzioni innovative di involucro edilizio che rispondono meglio al contesto ambientale, consentendo così alla facciata di “comportarsi” come un organismo vivente. La natura è considerata una delle fonti di ispirazione più importanti per CABS. L’adattabilità è pervasiva in natura e gli sforzi compiuti nella biomimetica per trasmettere le idee testate sul tempo al contesto degli edifici sono gratificanti. Il modo in cui le persone sudano, rabbrividiscono e adattano i vestiti è stato usato da molti come una metafora per concepire la pelle dell’edificio come una membrana vivente. Allo stesso modo, diversi concetti CABS imitano il trofismo: la crescita direzionale delle piante o la rotazione nella direzione di determinati trigger ambientali. Sia il fototropismo (cioè il cambiamento in risposta alla luce) che l’eliotropismo (cioè il cambiamento in risposta al sole) sono stati trasformati efficacemente in concetti CABS, consentendo la raccolta e il rigetto tempestivo dell’energia solare [59] e [60].
Concetti correlati
CABS è solo una designazione per un concetto di facciata che può essere descritto da una serie di termini diversi. È possibile utilizzare diverse varianti del termine “adattivo”, tra cui: attivo, avanzato, dinamico, intelligente, interattivo, cinetico, reattivo, intelligente e commutabile. Inoltre, i concetti di architettura reattiva, architettura cinetica, costruzione intelligente sono strettamente correlati. La principale differenza con CABS è che l’adattamento avviene a livello di shell dell’edificio, mentre gli altri concetti considerano un approccio di costruzione completa.
Tipi di adattamento
I meccanismi adattabili in CABS possono essere suddivisi in due classi. Il comportamento adattivo è basato su un cambiamento di proprietà o comportamento sulla scala macro o su scala micro. Il primo tipo di adattabilità nei gusci degli edifici viene spesso definito anche “involucro cinetico”, il che implica che è presente un certo tipo di movimento osservabile. L’adattamento sulla scala macro di solito causa modifiche nella configurazione della shell dell’edificio tramite parti mobili. I tipi di movimento che possono essere osservati variano notevolmente, e sono tipicamente descritti da uno dei seguenti gerundi: piegatura, scorrimento, espansione, cordonatura, incernieramento, rotolamento, gonfiaggio, ventaglio, rotazione, arricciamento, ecc. Nell’altro tipo di CABS (scala micro), le modifiche influiscono direttamente sulla struttura interna di un materiale. Qui, l’adattabilità si manifesta attraverso cambiamenti nelle proprietà ottiche termofisiche o opache, o attraverso lo scambio di energia da una forma all’altra. Materiali intelligenti come leghe a memoria di forma o polimeri sensibili alla temperatura vengono spesso applicati per ottenere questo tipo di adattamento.
Esempi notevoli
Sebbene il concetto di CABS sia ancora relativamente nuovo, diverse centinaia di concetti possono essere trovati negli edifici di tutto il mondo. Il seguente elenco mostra una panoramica di esempi notevoli.
Esempi costruttivi
Al Bahr Towers, Aedas, Abu Dhabi
Arab World Institute, Jean Nouvel, Parigi, Francia
Eliotropio, Rolf Disch, Friburgo, Germania
Burke brise soleil – Quadracci Pavilion, Milwaukee Art Museum. Santiago Calatrava, Milwaukee, Wisconsin, Stati Uniti
Biblioteca Surry Hills, Francis-Jones Morehen Thorp, Sydney, Australia
Bengt Sjostrom Theatre, Studio Gang Architects, Rockford, Illinois, Stati Uniti
Kuggen protezione solare mobile, Wingårdh arkitektkontor, Gothenburg, Svezia
Sottosistemi e componenti
Illuminazione diurna attiva
Isolamento dinamico
Materiale a cambiamento di fase
Vetro intelligente