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n 8 Le strategie e le tecniche specifiche per la miti-gazione di nicchie microclimatiche

Gli spazi urbani possono essere definiti come una stanza a cielo aperto (L.B. Al-berti), caratterizzate quindi da limiti orizzontali e verticali che la delimitano. Le strategie specifiche per il controllo ambientale, in particolare per la mitiga-zione del microclima in estate, in questa sede si riferiscono prevalentemente altrattamento dei limiti dello spazio urbano: i limiti orizzontali, rappresentati dal-la volta celeste, dalle “coperture”, e dal parterre. I limiti verticali sono invece rappresentati dalle facciate degli edifici prospicien-ti, che possono anch’essi essere oggetto di trattamento.Le strategie e le tecniche proposte derivano in gran parte dalle esperienze del-le “Expo” dell’area mediterranea (Siviglia del 1992 e Lisbona del 1998), che rap-presentano tuttora un punto di riferimento nella ricerca di strategie, metodi etecnologie per garantire la riduzione dello “stress termico” e/o condizioni dicomfort termico, attraverso la mitigazione microclimatica e le tecniche di cli-matizzazione di spazi aperti.Le strategie bioclimatiche di mitigazione coinvolgono una gestione “dinamica”stagionale e, in alcuni casi, quotidiana delle diverse tecniche. Un esempio sonoi “toldos” sivigliani che devono la loro efficacia al fatto che vengono utilizza-ti solo nel momento in cui è opportuno il controllo della radiazione, sia sola-re che termica.

8.1 I limiti orizzontali

8.1.1 La volta celesteSi può considerare la volta celeste come un limite orizzontale se si considera ilcielo come un modello rappresentato da una calotta semisferica, con caratteri-stiche fisiche specifiche che variano con il tempo (giorno-notte, stagioni) e conle condizioni meteorologiche (copertura, trasparenza) del cielo.L’importanza della volta celeste in uno spazio urbano è dovuta al fatto che tut-ti i corpi terrestri (terreno, acqua, edifici, persone ecc.) sono soggetti a flussi ra-diativi complessi che comprendono la radiazione solare e termica, quindi “rice-vono” dalla volta celeste (radiazione e calore) ed emettono (radiazione riflessae calore). Per quanto riguarda la radiazione ad onda corta (solare diretta e diffusa) gliscambi si possono modificare con coperture e schermi, descritti in seguito.Per quanto riguarda gli scambi “termici” i corpi emettono sempre radiazione ter-restre verso il cielo che è generalmente più freddo dei corpi circostanti.L’insieme di scambi permette ai “corpi terrestri” di mantenere condizioni di re-lativo equilibrio termico. Di giorno, una parte della radiazione solare incidente 8

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viene riflessa (in funzione dell’albedo) e la parte assorbita si converte in calo-re e “riscalda” i corpi che dissipano il calore in piccola parte durante il giornoe in gran parte di notte, essendo la potenza termica radiante funzione della dif-ferenza di temperatura tra corpi e cielo.La temperatura apparente del cielo è definita come la temperatura che avrebbe ilcielo se fosse un corpo nero e scambiasse con la Terra una quantità di energiauguale a quella effettivamente scambiata. In presenza di cielo sereno è stata pro-posta una relazione (Deilmannm Bickenbach, Pfeiffer), che pur non tenendo con-to dell’umidità presente nell’aria, fornisce risultati sufficientemente corretti:

Tcielo = 0,0552 × T a1,5

dove Tcielo e Ta (temperatura dell’aria) sono espresse in gradi Kelvin.In presenza di cielo nuvoloso la temperatura del cielo può essere messa in re-lazione con la copertura nuvolosa (cc) espressa in ottavi, mediante l’espressio-ne lineare rielaborata dalle relazioni di Unsworth e Monteith:

Tcielo = 0,0552 × T a1,5 + 2,625 × cc

dove cc=0 corrisponde a cielo sereno e cc=8 a cielo nuvoloso.

8.1.2 Coperture La copertura è un elemento che si frappone tra la radiazione solare e il suolo. I flussi energetici che hanno luogo se si considera una copertura generica so-no di quattro tipi (Fig. 8.1):1. la radiazione solare incidente si trasmette attraverso la copertura e raggiun-

ge il suolo. La frazione di radiazione che può passare è data dal coefficien-te di trasmissione, ed è una proprietà del materiale. Il coefficiente di trasmis-sione di un materiale opaco è nullo, che significa che il suolo non viene rag-giunto da radiazione;

2. una parte della radiazione incidente viene assorbita dalla copertura aumen-tando la sua temperatura superficiale. La frazione di radiazione assorbita èdata dal coefficiente di assorbimento, che è una proprietà del materiale;

3. la radiazione ad onda lunga (radiazione termica) tra la copertura e il cielo ela copertura e il suolo;

4. il calore per convezione, che scambia con l’aria ambiente attraverso i duelati della copertura.

Gli ultimi tre fenomeni in particolare, contribuiscono ad innalzare la tempera-tura superficiale della copertura con un conseguente discomfort nella parte oc-cupata sottostante.Quando la temperatura della superficie della copertura supera la temperaturadell’aria, si può parlare di surriscaldamento dello spazio sottostante, che pos-siamo indicare come misura per definire la prestazione “termica” di una co-pertura.P

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Per la scelta di una copertura si devono inoltre tenere in considerazione alcu-ni aspetti che rappresentano le variabili della copertura, cioè le dimensioni, ilmateriale e la forma. Gli aspetti fondamentali sono tre:1. la forma: il controllo della radiazione solare è rappresentato dalla quantità

d’ombra prodotta in relazione alla superficie totale e dipende dalla forma,dalla dimensione e dalla distanza della copertura dalla zona occupata;

2. il coefficiente di trasmissione: la qualità dell’ombra ottenuta, o dell’intensitàdell’ostruzione, che dipende dal tipo di copertura e dal materiale utilizzato;

3. il colore e la texture della copertura (l’albedo).La scelta del tipo di copertura viene fatta in funzione del surriscaldamento edel livello di ostruzione che si vuole ottenere e si basa sulle dimensioni, l’am-piezza e l’altezza dal suolo.All’aumentare dell’altezza, e quindi della distanza dall’area occupata, diminui-sce il surriscaldamento, ma allo stesso tempo diminuisce il grado di ombreggia-mento alla radiazione solare. Le coperture sono generalmente realizzate con diversi materiali: vegetazione (per-gole), tessili, di legno, metallo o polimeri. Tuttavia, si stanno ultimamente diffondendo speciali coperture a membrana tes-sile, che offrono prestazioni termico-luminose molto alte. Le coperture a membrana, come riportato da Zanelli, sono coperture costituite daun materiale base, solitamente tessuto (poliestere o fibra di vetro), rivestito su am-bo i lati da materiali applicati per spalmatura, estrusione, laminazione o calandra-tura, a seconda del materiale di rivestimento (Figg. 8.2 e 8.3 a pagina seguente).Se il tessuto è poliestere, il materiale di rivestimento più usato è il pvc; nel ca-so del tessuto in fibra di vetro, il rivestimento è rappresentato dal ptfe1. I rive-

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Figura 8.1 Flussi energetici che intercettano un sistema di copertura.

1 Tessuto traspirante usato per coperture a base di fibra di vetro. Usato prevalentemente per sistemi di

ombreggiamento anche retrattili grazie al fatto che tale tessuto non subisce l’azione della piegatura.

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.Tipologie di materiali Poliestere/pvc

Fibra di

vetro/ptfe

Poliestere/pvc

colore argentod

Spessore (mm) 0,6 0,8 1,2 0,6 0,9 0,7

Trasmittanza luminosaa 12 10 8 17 10 3

Trasmittanza solareb 10 5 4 17 10 3

Riflettanza solareb 75 77 77 72 70 72

Assorbanza solareb 15 18 19 11 20 25

Emissività agli infrarossic 86 86 86 88 88 35

Note

a) valore che comprende l’energia luminosa trasmessa oltre lo spettro visibile (400 nm - 700 nm)

e utilizza fattori ponderali che tengano conto della percezione dell’occhio umano; b) valore che

incorpora del tutto la curva della distribuzione standard di energia solare (350 nm - 2100 nm) e

che utilizza una distribuzione ponderata delle appropriate forme di energia solare; c) emissività

emisferica; d) membrana prodotta con spalmatura basso-emissiva.Pro

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Figura 8.2 Strati di rivestimento del tessuto per coperture a membrane.

Immagine tratta da Zanelli, Progettare con le membrane, Maggioli, 2007.

Figura 8.3 Ombrelli di copertura ripiegabile in membrana, a Lisbona (Portogallo).

Immagine tratta da Zanelli, Progettare con le membrane, Maggioli, Rimini, 2007.

Tabella 8.1 Tipiche proprietà di radiazione termico-luminosa

dei più comuni tessuti rivestiti per membrane (Zanelli, 2007).

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stimenti sono ulteriormente protetti da uno strato superficiale, detto top coat (ingenere pvdf2), che aumenta la resistenza allo sporco.La tabella 8.1 riporta le prestazioni di alcuni dei più comuni tessuti rivestiti permembrane.La copertura ottimale, come emerge dalla tabella 8.2, è quella che ha un bas-so coefficiente di trasmissione, che porta ad avere una buona qualità dell’om-bra nella zona sottostante e un basso coefficiente di assorbimento, che evita ilsurriscaldamento della superficie.

A parte elementi particolarmente efficaci come le coperture a membrana, risul-ta molto difficile vedere soddisfatti i due requisiti contemporaneamente perché,al diminuire della trasmissione, spesso corrisponde un aumentare della radiazio-ne assorbita e viceversa.La riduzione della temperatura superficiale della copertura si può ottenere an-che con l’irrigazione dello strato superiore della copertura, in forma di pellico-la continua o discontinua. Nel primo caso la copertura si raffresca per conve-zione a causa della temperatura dell’acqua, essendo la temperatura della coper-tura solo di poco più alta di quella dell’acqua. Si possono avere riduzioni an-che di 12 °C per coperture di colore chiaro e di 20 °C se di colore medio. Losvantaggio di questo metodo è dato dalla grossa quantità d’acqua necessaria edal fatto che si deve disporre di acqua a bassa temperatura.Nel sistema discontinuo il raffrescamento si produce per evaporazione dell’ac-qua dalla superficie della copertura e diventa quindi secondaria la temperaturadell’acqua. Questo metodo è meno efficace, tra i 4 e i 10 °C in meno rispettoalla temperatura dell’aria, mentre è minore il consumo d’acqua.L’installazione del sistema di irrigazione consiste in un insieme di bocchette ne-bulizzatrici distribuite nella copertura che anche con funzionamento intermit-

MaterialeRadiazione solare

assorbita (%)

Radiazione solare

trasmessa (%)

Radiazione solare

riflessa (%)

1 Vegetale 80-100 0-20 0

2 Tessile chiaro 10-20 25 55-65

3 Polimero rigido 10-15 13 72-77

4 Opaco 20-70 0 30-80

5 Membrana (fibra di vetro/ptfe) 19/11 4/17 77/72

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2 È un polimero ad elevate prestazioni, caratterizzato da buone caratteristiche di resistenza chimica; come

tessuto trasparente viene spesso utilizzato in alternativa ai film di etfe (plastica trasparente, più leggera e più resistente del

vetro e di altri materiali plastici trasparenti. Rispetto al vetro, è più isolante e più semplice ed economico da installare).

Tabella 8.2 Valori di radiazione solare assorbita e trasmessa per differenti sistemi di copertura.

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tente mantengono la copertura sempre irrigata. Il consumo d’acqua è tra i 4 egli 8 l/h m2.Le coperture possono essere classificate in semplici, doppie (che a loro voltapossono essere chiuse o aperte) e multiple.

Coperture sempliciLa copertura semplice è costituita da un solo strato di materiale, e quindi laquantità di radiazione trasmessa all’interno della zona occupata dipende dal ti-po di materiale e dalla forma (Fig. 8.4).In particolare dipende dalla densità della trama del materiale da cui è compo-sta e quindi dalla porosità che consente il passaggio della radiazione solare. Èopportuno specificare che i pori hanno dimensioni dell’ordine di 2 mm, nean-che apprezzabili dall’occhio umano.La temperatura della copertura è funzione della radiazione solare assorbita edallo scambio convettivo con l’ambiente. La radiazione solare assorbita è fun-zione del colore: varia tra uno 0,85 per una copertura di colore scuro e uno0,2 per un colore chiaro. Lo sporco che si deposita sulla copertura aumenta lacapacità di assorbimento della copertura. La modalità secondo la quale avven-gono gli scambi con l’ambiente è differente a seconda che si tratti del lato su-periore (verso il cielo) o inferiore (verso il suolo). Nel caso del lato superiorel’ampiezza e la forma sono di fatto ininfluenti, mentre nel caso del lato rivol-to alla zona occupata la dispersione di calore verso l’ambiente aumenta con ladimensione e con forme che favoriscano l’evacuazione dell’aria.

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Figura 8.4 Tipo di copertura semplice.

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Per esempio, in coperture chiuse (Fig. 8.5) l’accumulo d’aria calda che si pro-duce porta ad un innalzamento della temperatura superficiale anche di qualchedecina di gradi rispetto alla temperatura dell’aria (almeno per coperture di co-lore medio, con albedo 0,45-0,55).In questo caso è opportuno prevedere una copertura aperta, cioè provvista difori o aperture che consentano l’evacuazione dell’aria.Quando si utilizzano coperture “discontinue”, la temperatura superficiale rima-ne sui livelli della temperatura dell’aria.In generale si può dire che le coperture semplici che offrono le migliori presta-zioni sono quelle aperte, non discontinue, e di colore chiaro, alle quali deve es-sere garantita la pulizia.

Coperture doppieSi tratta, in questo caso, di utilizzare due coperture semplici sovrapposte, conuno strato d’aria tra le due coperture, che può essere o no ventilata (Fig. 8.6 apagina seguente).La temperatura superficiale, che agisce sulle condizioni del comfort, è quelladella copertura inferiore, che è sicuramente più fresca della copertura rivoltaverso il cielo. Per facilitare la cessione di calore all’ambiente è opportuno ventilare la came-ra d’aria tra i due strati della copertura. Questo si può ottenere semplicementeinclinando la copertura e prevedendo aperture nella parte più alta o utilizzarecome copertura verso l’esterno uno strato con fori sufficientemente ampi.Una copertura doppia che utilizza coperture semplici con una trasmissività pa-ri al 25% può arrivare ad avere una trasmissione complessiva pari al 10%. 8

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Figura 8.5 Tipo di copertura semplice, chiusa nella sommità.

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La temperatura superficiale dello strato inferiore può scendere fino a raggiun-gere i livelli della temperatura dell’aria.Nelle coperture doppie l’influenza del colore e della sporcizia che si accumulae la durabilità è inferiore rispetto alle coperture semplici, si possono quindi adot-tare soluzioni di qualità inferiore.

Coperture multipleQueste coperture hanno un eccellente comportamento dal punto di vista delcomfort perché, se ben progettate, possono avere una capacità di trasmissionedel 5% con surriscaldamento (temperatura superficiale maggiore della tempera-tura dell’aria) inferiore a 2 °C (Fig. 8.7).Sebbene il colore e il materiale non rivestano molta importanza, è opportunocomunque evitare l’uso di superfici riflettenti che potrebbero dirigere la radia-zione solare verso la zona occupata.

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Figura 8.6 Tipo di copertura doppia.

Figura 8.7 Tipo di copertura multipla.

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Coperture vegetaliUna copertura vegetale può essere considerata come una copertura multipla incui le lamelle sono rappresentate dalle foglie.Considerando più strati di foglie sovrapposte, con un coefficiente di trasmissio-ne unitaria pari al 20%, si può arrivare ad una trasmissività globale nulla.La capacità di assorbimento di una foglia può essere intorno al 50% ma a que-sta proprietà non segue un innalzamento della temperatura superficiale, comeavviene per un qualsiasi altro materiale, perché la radiazione solare intercetta-ta da una foglia viene utilizzata nei processi di fotosintesi ed evapotraspirazio-ne. Questo fa sì che la temperatura delle foglie sia sempre intorno ai livelli del-la temperatura dell’aria.Una copertura vegetale rappresenta l’elemento ideale anche perché all’ostruzio-ne della radiazione solare si accompagnano fenomeni di attenuazione dei ru-mori, depurazione dell’aria, produzione di ossigeno (Fig. 8.8).

Coperture selettiveLe coperture selettive sono particolari sistemi di schermatura caratterizzati dalfenomeno dell’effetto serra “invertito” (Fig. 8.9 a pagina seguente). La caratteristica principale consiste nel fatto che essa è opaca alla radiazione so-lare e trasparente alla radiazione infrarossa, esattamente l’inverso di una serra.Oltre ad essere opaca alla radiazione solare deve anche impedire l’assorbimen-to della radiazione solare; la radiazione assorbita sarebbe infatti reimmessa nel-l’ambiente sotto forma di radiazione infrarossa.A questo scopo sono stati svolti esperimenti che hanno portato alla realizzazio-ne di un sistema rappresentato da due strati di materiale plastico, uno colletto-re-radiatore verso l’interno e uno superiore, la cosiddetta copertura selettiva. 8

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Figura 8.8 Esempio di copertura vegetale, la pergola.

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La faccia superiore della copertura selettiva è ricoperta da una pellicola opacache riflette gran parte della radiazione solare diretta. La faccia interna deve in-vece assorbire la radiazione infrarossa che arriva dal collettore-radiatore.Lo strato radiatore-collettore, che intercetta la radiazione riemessa dal terreno edai corpi presenti nell’ambiente, essendo trasparente alla radiazione infrarossa,fa sì che avvenga lo scambio radiazione infrarossa tra cielo e terreno, evitan-do quindi che la radiazione, in forma di calore, rimanga “intrappolata”, comesi avrebbe nel caso di una copertura convenzionale opaca. La difficoltà nella realizzazione di tali tipi di copertura consiste nel fatto chenon privilegiare una proprietà di un materiale o di un elemento andrebbe a sca-pito delle altre proprietà. Esperimenti condotti fin dagli anni ‘70 hanno porta-to a definire le proprietà dei singoli elementi che compongono un sistema dicopertura selettiva efficace:Trasparenza alla radiazione infrarossa (760-1300 ηm) → 75%Trasparenza alla radiazione solare → 9%Riflessione della radiazione solare (faccia superiore esterna) → 67%Riflessione alla radiazione solare (faccia inferiore interna) → 10%

“Raccomandazioni” per il progetto– Dal punto di vista termico le coperture vegetali sono quelle che presentano

il comportamento migliore.– In un materiale tessile o plastico l’assorbimento della radiazione aumenta

man mano che si sporca, per questo si richiede che le coperture siano sem-pre pulite.P

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Figura 8.9 Esempio di copertura selettiva.

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L’impiego di materiali opachi (legno o metallo) annullano completamente la ra-diazione solare trasmessa all’interno della zona di interesse.– L’assorbimento dipende dal colore e dal tipo di superficie (texture); in gene-

rale si può dire che il materiale plastico ha un maggiore assorbimento ri-spetto al tessile.

– Nelle coperture si utilizzano preferibilmente materiali di tipo vegetale o dimateriale plastico.

– Se si utilizzano materiali opachi, in particolare quelli con un alto coeffi-ciente di assorbimento è opportuno impedire un possibile surriscaldamen-to (uso di colori chiari, irrigazione dello strato esterno, uso di coperturedoppie).

– Le coperture semplici spesso non sono le più adeguate (anche se sono le piùeconomiche).

– A parità di comportamento termico si deve privilegiare il tipo di coperturache offre le migliori prestazioni in termini economici, funzionali, estetici epsicologici.

– L’uso della copertura ha l’obiettivo di evitare il surriscaldamento che com-prometterebbe le condizioni di comfort nell’area sottostante. Un migliore com-portamento della copertura si può ottenere irrigando la copertura che terreb-be la temperatura superficiale della copertura ai livelli della temperatura aria.

– L’influenza dello strato di polvere che si può accumulare sulla copertura, equindi la necessità di tenerla pulita, dipende dai vari tipi di copertura: l’in-fluenza è molto alta nella copertura semplice, media nelle coperture doppiee di poca rilevanza nelle coperture multiple.

– Se la zona coperta si utilizza anche in inverno, la protezione dalla pioggiapuò essere un elemento fondamentale nella scelta della copertura.

– Se l’area da proteggere è molto estesa può esserci un problema di “oppres-sione”, che si può risolvere utilizzando una combinazione di coperture di di-mensioni inferiori disposte su diversi livelli.

– Nel caso di copertura irrigata, è opportuno ricordare che la copertura deveessere impermeabile, per evitare che l’acqua penetri all’interno della zona oc-cupata, e che la sua forma deve consentire un’irrigazione omogenea.

– Per esigenze di manutenzione, le bocchette devono essere raggiungibili facil-mente e potrebbe rendersi necessario un sistema di trattamento dell’acqua perevitare ostruzioni.

8.1.3 Il parterreIl parterre è il limite orizzontale rappresentato dal suolo, che può essere pro-gettato e realizzato con un mix di materiali mineralizzati, vegetazione, acqua(Fig. 8.10 a pagina seguente).La presenza di superfici calde in prossimità della zona occupata porta ad unaumento della radiazione termica; al contrario la presenza nella stessa zona di 8

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una superficie “fresca” produce uno scambio di radiazione sotto forma di per-dite da parte del corpo umano, che favorisce le condizioni di comfort.Per ridurre lo scambio radiante ad onda lunga, le tecniche di raffrescamentohanno l’obiettivo di ridurre la temperatura superficiale. Questo comporta l’usodi sistemi che intercettino la radiazione per impedire che raggiunga il suolo (peresempio la copertura, della quale si è già parlato nel paragrafo 8.1.2), oppureil trattamento delle superfici.Una superficie orizzontale esposta al sole è sottoposta agli stessi flussi energe-tici di una copertura (radiazione incidente, radiazione infrarossa e convezione)più la conduzione.La temperatura della superficie è frutto dell’equilibrio tra diversi flussi energe-tici. Le strategie volte al controllo della temperatura superficiale si basano sul-la diminuzione/aumento dei flussi di calore negativi/positivi che esistono nellasuperficie (Fig. 8.11).Nel caso invernale si può ottenere l’obiettivo di aumentare la temperatura su-perficiale attraverso una scelta accurata dei materiali, o meglio delle proprietàfisiche dei materiali.Un materiale con emissività e capacità termica alta e dai colori scuri, cioèun albedo basso, è un materiale che ha una forte capacità di accumulare ilcalore; se l’emissività è alta, parte del calore viene comunque restituito. Èsicuramente quello che ha un comportamento migliore per la stagione fred-da. Se la parte di radiazione assorbita è rilevante, viene compensata da unabassa quantità di radiazione riflessa. Incentivare la radiazione riflessa portada una parte a fare una scelta in base all’uso effettivo dei materiali, dall’al-tra parte occorre stare attenti che non venga ostruita da ostacoli o vegeta-zione.Per una pavimentazione convenzionale, in calcestruzzo o pietra, nella stagioneestiva, il ragionamento deve essere ribaltato: l’unica strategia per evitare l’in-P

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Figura 8.10 Scambi energetici tra una pavimentazione e l’ambiente.

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nalzamento della temperatura superficiale è rappresentata dalla riduzione dellaradiazione assorbita, che si può ottenere utilizzando materiali di colore chiaro.Infatti il problema, in questo caso, è dato dal fatto che una bassa radiazioneassorbita, a causa della bassa capacità termica e all’albedo alto, corrisponde aduna considerevole radiazione riflessa.A questo problema si può ovviare ponendo fra la radiazione e lo spazio delpercorso delle schermature, o prevedendo l’uso di materiali a basso coefficien-te di riflessione nelle zone prospicienti all’area di passaggio. 8

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Figura 8.11 Strategie di controllo termico della pavimentazione.

Caso A: Area ombreggiata durante il giorno e non schermata durante la notte. Le temperature si

mantengono basse durante il giorno e diminuiscono la notte, a causa del re-irraggiamento verso la volta

celeste e alla ventilazione. Caratteristiche raccomandate sono: elevata emissività alle onde lunghe, elevata

capacità termica, albedo medio. Materiali raccomandati sono: calcestruzzo, ceramica, ghiaia e pietra.

Caso B: Aree aperte, ricevono direttamente la radiazione solare diretta durante la giornata e non sono

schermate durante la notte. Si impedisce l’innalzamento della temperatura con l’uso dell’acqua

e grazie al raffrescamento notturno. Caratteristiche raccomandate sono: elevata capacità termica,

elevata emissività all’infrarosso, basso coefficiente di assorbimento, superfici porose. Materiali

raccomandati sono: 1) superfici pesanti: calcestruzzo, pietra/ghiaia, terreno con vegetazione;

2) pavimenti con porosi irrigati: ghiaia, argilla espansa.

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In particolare, come già ricordato in precedenza, per schermare o almeno atte-nuare la radiazione riflessa si può:– impedire che la radiazione solare diretta incida sulle superfici, interponendo

per esempio un albero o una copertura;– utilizzare materiali a basso grado di riflessione, con un basso albedo (co-

lori scuri e superfici rugose), superfici erbose e lamine d’acqua;– predisporre elementi verticali al limite dell’area, come siepi o setti murari.Quando questo non risulta fattibile si devono compensare i diversi effetti, cer-cando quindi un ragionevole compromesso basato sull’uso che viene fatto diquella particolare area.Successivamente si riportano alcune valutazioni sulle misure dei materiali giàriportate nel capitolo riferito alle prestazioni dei materiali: i dati sono organiz-zati in modo da evidenziare le differenze tra i vari materiali raggruppati sottogranito, marmo, pietra, ciottoli. I gruppi di materiali si suddividono ancora percolore (scuri, chiari e medi o misti - come per esempio il granito) e per tessi-tura, possono essere cioè rugosi (cioè ruvidi al tatto) o lisci.Come riferimento si riporta l’asfalto, che in estate ha le prestazioni termiche piùsvantaggiose (Tab. 8.3).In ogni caso è utile capire quale sia l’importanza della scelta dei vari mate-riali e lo si può capire se, tenendo come riferimento l’asfalto, si calcola lapercentuale di miglioramento quando all’asfalto si sostituisse un altro mate-riale (Tab. 8.4).

Materiale, colore,

textureTemp max Temp min Albedo

Asfalto Nero R 54 30 0,1-0,2

Ciottoli scuro R 52 29

0,25-0,4Granito scuro L 52 28

Pietra scura R 50 28

Marmo scuro L 50 28

Ciottoli medio R 44 26

0,4-0,55Pietra medio R 42 25

Granito medio L 42 24

Marmo medio L 39 23

0,55-0,75

Ciottoli chiaro R 38 23

Marmo medio R 38 23

Marmo chiaro R 37 23

Granito chiaro L 37 23

Marmo bianco L 32 21 0,8-0,9

R = rugoso, L = liscio

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Tabella 8.3 Valori di temperatura massima e minima di materiali

differenti per materiale, colore (albedo) e tessitura.

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Se si tolgono gli estremi, l’asfalto e il marmo bianco, le temperature minimeche raggiungono i vari gruppi di materiale hanno tra i 5-6°C di differenza. Mol-to più importanti sono le differenze di temperatura massima che si raggiungo-no nelle ore più critiche della giornata.

8.1.4 La vegetazionePratoLa bassa riflessione e lo scarso surriscaldamento rendono il prato un elementoda privilegiare soprattutto in caso di luoghi, anche adiacenti, in cui si svolgo-no attività situate.Sebbene il prato può assorbire circa l’80% della radiazione, circa il 70% si uti-lizza in fenomeni di traspirazione, facendo sì che la temperatura della superfi-cie non cresca. La radiazione riflessa risulta quindi dell’ordine del 15%, e noncostituisce un grosso problema per le zone adiacenti.

AlberatureIn assenza di un trattamento specifico del terreno, la temperatura del suolo sicontrolla solo impedendo che la radiazione solare raggiunga la superficie e,quindi, prevedendo un ombreggiamento dell’area per il maggior numero di orepossibili; questo si può ottenere con l’uso della vegetazione 3D, in sostanzal’uso di alberi.

Materiale colore texture % di miglioramento

Asfalto Nero R Reference

Ciottoli scuro R 3,7

Granito scuro L 3,7

Pietra scura R 7,4

Marmo scuro L 7,4

Ciottoli medio R 18,5

Pietra medio R 22,2

Granito medio L 22,2

Marmo medio L 27,8

Ciottoli chiaro R 29,6

Marmo medio R 29,6

Marmo chiaro R 31,5

Granito chiaro L 31,5

Marmo bianco L 40,7

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145Tabella 8.4 Miglioramento percentuale (differenza di temperatura superficiale)

nell’uso di materiali diversi dall’asfalto.

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I vantaggi che porta sono almeno due:– aumento della protezione solare nella zona occupata soprattutto la mattina

e il pomeriggio tardi, quando il sole è basso;– riduzione della radiazione riflessa (per intercettazione della radiazione di-

retta) in aree di passaggio o di sosta, adiacenti, soprattutto nelle ore cen-trali della giornata.

L’obiettivo finale nell’utilizzo degli alberi è quello di proteggere dalla radiazio-ne solare le aree di sosta e di passaggio e, a seconda della tipologia e della col-locazione, sono quindi da considerarsi come una sorta di copertura vegetale.

8.1.5 Specchi d’acquaL’uso di specchi d’acqua è legato alla capacità che ha l’acqua (anche sotto for-ma di specchi poco profondi) di mantenere la temperatura superficiale inferio-re a quella dell’aria e degli altri “materiali” ed al suo basso coefficiente di ri-flessione che non supera il 3% nelle ore di massima radiazione quando il soleè alto sull’orizzonte.In funzione dello spessore, uno specchio d’acqua può assorbire fino all’80% del-la radiazione senza aumentare sensibilmente la temperatura superficiale perchéla superficie si raffresca per evaporazione ed il calore viene accumulato nellamassa termica e dissipato di notte.

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Figura 8.12 Differenza di temperatura tra uno specchio d’acqua e l’aria.

Immagine tratta da Alvaro Dominguez, Control climático de espacios abiertos.

El projecto Expo ‘92, Ciemat, Madrid, 1992.

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Il raffrescamento per evaporazione può essere incrementato con l’utilizzo di zam-pilli (con fori sull’ordine di 1 cm) o meglio ugelli per getti nebulizzati/micro-nizzati (fori sull’ordine del millimetro) che aumentano di circa cento volte lasuperficie di contatto aria/acqua quindi la potenza di raffrescamento. All’aumentare dell’inerzia dell’acqua (profondità, quindi massa) diminuisce latemperatura, perché si verifica una attenuazione ed uno sfasamento dell’ondatermica che riducono l’oscillazione giornaliera della temperatura dell’acqua a va-lori che oscillano da 3 °C con solo specchio a 6 °C con gli zampilli ed i gettiin funzione.Come si vede in Fig. 8.12 la temperatura dell’acqua è molto più bassa di quel-la dell’aria (24° C contro 41° C) quando sono in funzione i getti di evaporazio-ne, ma anche quando non sono in funzione la differenza resta notevole (circa6-7 °C) ed è comunque sensibilmente più bassa di quella ottenuta con altri si-stemi come i pavimenti freddi.

8.1.6 Sistemi combinati: pavimentazioni freddeLa temperatura del pavimento si può ridurre aumentando la conduzione versol’interno e favorendo l’evaporazione dell’acqua verso la superficie.Nei pavimenti freddi circola acqua al suo interno. Il calore si trasferisce all’ac-qua per conduzione attraverso il pavimento; a sua volta l’acqua cede calore ver-so l’ambiente.L’uso dei pavimenti freddi non è tanto consigliabile nei luoghi dedicati allo spo-stamento, di solito di dimensioni ridotte, quanto per i luoghi in cui si svolgo-no attività situate e siano di una certa dimensione.L’uso risulta particolarmente adatto in quei luoghi in cui si svolgono attivitàanche la sera, dopo il tramonto o aree in ombra in cui ci sia la necessità didiminuire la temperatura dell’aria. Il comportamento del pavimento freddo di-

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Figura 8.13 Esempio di pavimento raffreddato per aspersione.

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pende dal tipo di materiale utilizzato. Ci possono essere tre tipi di pavimentifreddi: il primo è quello raffreddato per aspersione, il secondo è un tipo di pa-vimento poroso, e il terzo è il pavimento non poroso.a) Pavimento raffreddato per aspersione: sono quelli raffreddati da getti d’ac-

qua che fuoriescono da bocchette che allagano il pavimento, abbassandonela temperatura superficiale (Fig. 8.13 a pagina precedente);

b) pavimenti freddi porosi: sono quelli in cui l’acqua risale per capillarità. Latemperatura superficiale del pavimento si riduce per evaporazione dell’acquasulla superficie e, successivamente, per la conduzione di calore dalla super-ficie all’acqua (Fig. 8.14);

c) pavimenti freddi non porosi: sono quelli che non prevedono la risalita in su-perficie dell’acqua. La temperatura superficiale si riduce esclusivamente perconduzione di calore dalla superficie all’interno (Fig. 8.15).

Mentre all’ombra non esistono differenze rilevanti, in superfici esposte al so-le i pavimenti freddi porosi sono i più efficaci grazie alla capacità di rego-lazione del fenomeno dell’evaporazione dell’acqua da una superficie (Tab. 8.5).Anche in questo caso è più importante il colore della superficie rispetto al-le altre caratteristiche, quali lo spessore, la conducibilità e la temperatura del-l’acqua.I pavimenti freddi non presentano inconvenienti nell’integrazione, tuttavia è op-portuno prevederli in prossimità di una sorgente d’acqua.L’influenza nelle condizioni di comfort dipende dalla dimensione della superfi-cie, perché risulta efficace particolarmente in presenza di ampie aree esposte alP

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Figura 8.14 Esempio di pavimento freddo poroso.

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.sole dove sia prevista la sosta anche la sera (pavimenti porosi) o in zone di so-sta all’ombra (pavimenti non porosi).

8.1.7 Limitazione dello spazio, creazione di dislivelliNel caso dello spazio per attività situate, può essere opportuno prevedere undislivello che “delimiti” lo spazio urbano, o una porzione di esso, contribuen-do ad innescare una stratificazione dell’aria e un sconfinamento dell’aria “fre-sca” negli strati bassi permettendo la formazione di moti convettivi che por-tano un indubbio miglioramento alle condizioni del comfort termico estivo(Fig. 8.16, a pagina seguente).La presenza di un fiume o di un corso d’acqua possono modificare notevolmen-te il microclima.

PavimentoTemperatura del pavimento (°C)

al sole all’ombra

Convenzionale 50,00 35,00

Freddo poroso 32,00 25,00

Freddo non poroso 40,00 28,008

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Figura 8.15 Esempio di pavimento freddo non poroso.

Tabella 8.5 Differenza di temperatura superficiale in situazioni all’ombra e al sole

per diversi tipi di pavimentazione.