Che cos'è una facciata cinetica e come funziona concretamente?
La maggior parte degli edifici ha lo stesso aspetto per tutto il giorno. Una facciata cinetica, invece, no.
Si muove. I pannelli ruotano, si piegano, scorrono o ondeggiano, sia perché un motore lo comanda, sia perché il vento li spinge, e così facendo l'edificio cambia la quantità di sole che riceve, la quantità d'aria che lo attraversa e il suo aspetto dalla strada, a volte da un minuto all'altro.
Sembra una cosa esotica. Dal punto di vista meccanico, però, è per lo più ordinaria.
Questa guida spiega la definizione di facciata cinetica in termini pratici, illustra i principali tipi di facciate cinetiche e illustra quali aspetti i proprietari e i team di progettazione dovrebbero valutare prima di optare per una soluzione.
Punti chiave
Una facciata cinetica è un involucro edilizio con parti che si muovono fisicamente, tramite un meccanismo motorizzato o passivo.
La maggior parte dei sistemi rientra in una manciata di tipi di movimento, come rotazione, perno, piegatura, scorrimento e oscillazione
I sistemi passivi a energia eolica non necessitano di alimentazione elettrica ma non possono essere controllati, mentre i sistemi motorizzati possono reagire al sole, al calore e all'occupazione.
La manutenzione, i controlli e la scelta dei materiali determinano se la facciata continuerà a muoversi tra vent'anni.
Definizione di facciata cinetica
Una facciata cinetica è una parete o uno schermo esterno i cui componenti sono progettati per cambiare posizione durante la vita utile dell'edificio.
Il movimento è il punto cruciale. Può servire a ottimizzare le prestazioni energetiche, a favorire la luce naturale, la ventilazione, la privacy o a creare un puro effetto visivo, e molti progetti combinano diversi di questi obiettivi in un unico sistema.
La parola "dinamico" viene spesso usata in modo approssimativo per indicare la stessa cosa. È più ampia. Le facciate dinamiche includono vetri elettrocromici e altri rivestimenti che cambiano le loro proprietà senza muoversi affatto, quindi è utile capire in che modo cinetico differisce da dinamico prima di inserire una qualsiasi di queste parole in un documento.
Perché esiste l'architettura cinetica delle facciate?
Le pareti statiche sono un compromesso. Sono progettate per l'ora peggiore dell'anno e poi rimangono invariate per tutte le altre ore.
Gli elementi mobili rompono questo compromesso. Una schermatura ombreggiante può chiudersi contro il sole basso del pomeriggio e riaprirsi con la luce del giorno invernale, una parete di ventilazione può permettere a un parcheggio multipiano di respirare senza bisogno di ventilatori, e un campo di lamelle stampate può mostrare un'immagine ai visitatori in arrivo e un'immagine diversa a chi se ne va.
Questo è il caso dell'architettura delle facciate cinetiche . Adattamento anziché compromesso.
Le principali tipologie di facciate cinetiche
La classificazione di solito inizia con il tipo di movimento. Ognuno ha la sua meccanica, il suo schema di manutenzione e le sue caratteristiche visive.
Elementi rotanti
Le lamelle o alette ruotano attorno a un asse fisso, verticale o orizzontale. Questo è il tipo più comune, meccanicamente semplice e ben adatto alla protezione solare.
Pannelli girevoli e svolazzanti
Piccoli pannelli pendono da una cerniera nella parte superiore e oscillano liberamente, o entro certi limiti, seguendo il movimento del vento. Si tratta delle pareti luccicanti e delle facciate a sbalzo che si vedono sui parcheggi multipiano e sulle facciate dei negozi, e sono quasi sempre sistemi passivi.
Elementi pieghevoli
I pannelli si piegano come origami o come persiane a soffietto. Possono chiudersi completamente per formare una superficie solida o aprirsi del tutto per offrire una vista panoramica.
Elementi scorrevoli
I pannelli scorrevoli si muovono lungo binari posti davanti alle vetrate. Grandi pannelli scorrevoli perforati sono comuni sulle facciate di edifici residenziali e alberghieri.
Elementi espandibili e contrattili
Le unità si aprono e si chiudono come un ombrello o il diaframma di una fotocamera. Le Al Bahar Towers di Abu Dhabi, completate nel 2012, utilizzano circa 2.000 unità di ombreggiatura simili a ombrelli che si aprono e si chiudono seguendo il movimento del sole sull'edificio, e i progettisti hanno riscontrato una notevole riduzione dell'irraggiamento solare.
Superfici che cambiano forma
Alcuni sistemi piegano o deformano il pannello stesso anziché farlo scorrere su una cerniera. Questi sistemi si basano su materiali flessibili e sono meno comuni su scala edilizia.
Tipo | Guida tipica | Scopo principale | Interesse meccanico |
Lamelle girevoli | Motore | Ombreggiatura, luce diurna | Da basso a moderato |
alette girevoli | Vento | Effetto visivo, ventilazione | Basso |
Pannelli pieghevoli | Motore | Ombreggiatura, privacy, sicurezza | Da moderato ad alto |
Schermi scorrevoli | Motore o manuale | Ombreggiatura, privacy | Moderare |
Unità espandibili | Motore | Ombreggiatura | Alto |
Pelle che cambia forma | risposta motoria o materiale | Ombreggiatura, espressione | Alto |
Come si muove realmente una facciata cinetica
Ogni facciata cinetica è composta da tre parti: qualcosa da muovere, qualcosa che la muova e qualcosa che decida quando.
L'elemento mobile
Solitamente si tratta di un pannello, una persiana o una linguetta in alluminio. L'alluminio è il materiale predominante perché è leggero, rigido in rapporto al suo peso, facile da modellare e resistente con finiture in PVDF o anodizzate.
La guida
I sistemi attivi utilizzano motori elettrici, attuatori lineari o, occasionalmente, sistemi idraulici, collegati ai pannelli tramite leveraggi, ingranaggi o aste di spinta. I sistemi passivi utilizzano la pressione del vento, la gravità o la risposta del materiale, come una striscia che si piega quando si riscalda. C'è una spiegazione più completa di attuatori, azionamenti e feedback dei sensori in una guida separata.
Il controllo
I sistemi attivi necessitano di un "cervello". I sensori misurano la posizione del sole, la luce, la velocità del vento, la temperatura o l'occupazione, e un controller decide di quanto ciascuna zona debba spostarsi, spesso collegato al sistema di gestione dell'edificio. I sistemi passivi non hanno un controller. È il vento a decidere.
Sistemi attivi contro sistemi passivi
Questa è la decisione più importante in qualsiasi progetto cinetico.
Fattore | Attivo (motorizzato) | Passivo (azionato dal vento o da materiali) |
Energia | Necessario | Nessuno |
Controllare | Preciso e programmabile | Nessuno, il movimento segue le condizioni |
ruolo dell'energia | Gestisce l'apporto di energia solare e la luce diurna. | Principalmente ventilazione ed effetto visivo |
Manutenzione | Motori, sensori, controlli, cuscinetti | Cerniere e cuscinetti |
Modalità di riparazione | Si arresta in caso di guasto dei comandi o degli azionamenti. | Si consuma gradualmente |
Costo relativo | Più alto | Inferiore |
I sistemi passivi non sono una versione economica di quelli attivi. Svolgono un lavoro diverso. Per le pareti di vibrazione in particolare, vedere come pannelli che si muovono senza alimentazione elettrica sono progettati.
Dove le facciate cinetiche si guadagnano il loro posto
I progetti più validi hanno una chiara motivazione funzionale alla base del loro sviluppo.
I parcheggi multipiano utilizzano pareti mosse dal vento per soddisfare le esigenze di ventilazione naturale, nascondendo al contempo le auto dietro uno schermo mobile, e strutture di parcheggio a ventilazione naturale sono ora una delle applicazioni più comuni. Uffici e torri in climi caldi utilizzano schermature motorizzate, poiché ridurre l'accumulo di calore solare con tende mobili Riduce i carichi di raffreddamento dove sono più necessari.
Nei musei e negli edifici culturali si utilizzano schermi cinetici per il controllo della luce naturale. Controllo della luce naturale negli spazi espositivi. Protegge le collezioni delicate mantenendo al contempo la luce naturale negli spazi pubblici. Parigi offre un primo esempio in questo senso, poiché l'Institut du Monde Arabe, completato nel 1987, ha utilizzato diaframmi meccanici fotosensibili sulla sua facciata meridionale.
Nel settore della vendita al dettaglio, il movimento viene utilizzato per attirare l'attenzione. Pareti scintillanti sulle facciate dei negozi cattura la luce e il vento e attira l'attenzione da lontano, mentre Immagini lenticolari e stampate a lamelle permette a una singola facciata di veicolare diverse immagini.
Quanto costa
Il movimento costa più di un muro fisso. La domanda è quanto, e in quanto tempo.
Il costo del capitale aumenta con la complessità meccanica, mentre il costo operativo dipende dalla potenza, dalla manutenzione e dall'eventuale sostituzione delle parti mobili. Un confronto completo di costo del ciclo di vita rispetto a una facciata statica appartiene a un articolo a sé stante e ingegneria del valore che mantiene il movimento Spesso è possibile semplificando il sistema di azionamento anziché eliminando il movimento.
I rischi che nessuno mette nel rendering
Le parti mobili si usurano. Le parti mobili esposte si usurano più rapidamente.
Molte delle prime facciate cinetiche hanno smesso di muoversi entro un decennio, non perché l'idea fosse fallimentare, ma perché i dettagli costruttivi non erano adatti alle condizioni ambientali. I problemi ricorrenti sono ormai ben noti.
Usura dei cuscinetti e attrito dovuto alla sabbia in corrispondenza di perni e cerniere
Corrosione nel punto di incontro tra metalli diversi in corrispondenza di giunzioni mobili.
Pannelli di bloccaggio per ghiaccio e neve nei climi freddi
Uccelli che nidificano nelle cavità dietro lo strato mobile
Riflessi provenienti dai pannelli riflettenti durante la rotazione
Sistemi di controllo che diventano obsoleti prima dell'hardware
Ognuna di queste ha una risposta progettuale. Isolamento di metalli dissimili in corrispondenza di giunzioni mobili , Modalità di blocco ghiaccio, neve e inverno , studi su bagliori e riflessi , impedire agli uccelli di entrare nel meccanismo , E comandi che durano più a lungo del loro hardware sono trattati in guide dedicate, insieme all'usura dei cuscinetti e all'attrito statico causato dalla sabbia.
Materiali e finiture
L'alluminio è il materiale standard per i pannelli cinetici. I pannelli leggeri necessitano di motori più piccoli e sollecitano meno i cuscinetti.
La scelta della finitura è più importante che su una parete statica, perché le superfici in movimento sfregano, si flettono e vengono viste da angoli diversi. I rivestimenti in PVDF secondo AAMA 2605 offrono una lunga stabilità del colore all'esterno, l'anodizzazione fornisce una superficie dura nei punti di usura e le finiture stampate consentono di stampare immagini su lamelle e alette. Noi di PRANCE di solito dividiamo il lavoro. Il PVDF va sulle superfici visibili, le finiture più dure vanno dove le parti sfregano e le nostre Finitura superficiale in PVDF E finitura della superficie di stampa consentire allo strato mobile di trasportare colore o immagini senza compromettere la durabilità.
Domande da risolvere prima dell'inizio della progettazione
Quando PRANCE analizza un concetto cinetico, la prima domanda che ci poniamo non cambia mai: a cosa serve il movimento?
A cosa serve il movimento? Energia, ventilazione, luce naturale o estetica?
Ha bisogno di essere controllato o può seguire il vento?
Quali sollecitazioni climatiche dovrà affrontare, tra cui vento, ghiaccio, polvere e sale?
Chi se ne occuperà della manutenzione e come verrà realizzata?
Cosa succede se smette di muoversi?
Come verrà supportato il sistema di controllo tra vent'anni?
Se le ultime due domande non hanno risposte chiare, il progetto non è finito.
Conclusione
Le migliori facciate cinetiche si muovono per un motivo preciso e sono progettate per mantenere questo movimento.
Inizia con il lavoro che il movimento deve svolgere, scegli l'azionamento più semplice che lo esegue e progetta cuscinetti, giunti e controlli per il clima reale. Invia a PRANCE le tue elevazioni e discutere il concetto di facciata cinetica con il nostro team.
Domande frequenti
1. Cos'è, in parole semplici, una facciata cinetica?
Si tratta di un rivestimento esterno di un edificio con elementi che si muovono fisicamente, come lamelle girevoli, persiane pieghevoli o alette azionate dal vento. Il movimento modifica l'ombreggiatura, la ventilazione, la luce naturale o l'aspetto.
2. Quali sono le principali tipologie di facciate cinetiche?
Le tipologie principali sono sistemi rotanti, a perno o oscillanti, pieghevoli, scorrevoli, espandibili e a geometria variabile. Vengono inoltre classificati in base al tipo di azionamento, attivo con motori o passivo con vento e risposta dei materiali.
3. Le facciate cinetiche necessitano di elettricità?
Non sempre. Le facciate passive azionate dal vento si muovono senza bisogno di energia. I sistemi di schermatura e ripiegamento motorizzati, invece, necessitano di energia per il funzionamento dei motori e dei comandi.
4. Le facciate cinetiche sono efficienti dal punto di vista energetico?
Sì, se progettate per ombreggiare. Le tende a rullo esterne bloccano i raggi solari prima che raggiungano il vetro, riducendo così il carico termico per il raffreddamento. I sistemi puramente decorativi potrebbero invece comportare un risparmio energetico limitato.
5. Quanto dura una facciata cinetica?
Dipende da cuscinetti, materiali, manutenzione e sistemi di controllo. I pannelli possono durare decenni, ma le parti mobili e i componenti di controllo solitamente necessitano di manutenzione o sostituzione durante la vita utile dell'edificio.