Centro Studi l'Uomo e l'Ambiente

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I benefici di tetti e pareti verdi per città più resilienti e sostenibili

29 Gennaio, 2021

Tetti e pareti verdi rappresentano una soluzione naturale per l’isolamento termico e il raffrescamento degli edifici, migliorano la qualità dell’aria e contribuiscono a ridurre l’effetto “isola di calore” nelle città


I consumi energetici in Unione europea

Le città sono responsabili dell'80 per cento delle emissioni di CO2 e di circa il 60 per cento del consumo di energia a livello globale. Nella sola Unione europea, gli edifici, di cui il 35 per cento ha oltre 50 anni, sono responsabili del 40 per cento del consumo di energia e del 36 per cento delle emissioni di CO2(1). L’Ue stima una crescita della richiesta di energia elettrica per il condizionamento del 100 per cento degli edifici utilizzati per scopi civili e commerciali (abitazioni, negozi, uffici), che attualmente si attesta intorno ai 60 Mtep (2).Occorre sottolineare che tali consumi non includono gli impieghi industriali, per la conservazione e la refrigerazione degli alimenti (Figura 1).

 

Figura 1. Consumi di energia elettrica per il condizionamento estivo nei paesi europei.

Nota. Il Tep (Tonnellate Equivalenti Petrolio) equivale alla quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo. 1 Mtep equivale a 1 milione di Tep.

 

I benefici delle piante

Nel 2013, la Commissione europea ha pubblicato la sua “Strategia per le infrastrutture verdi, Capitale naturale dell'Europa”, seguita da un'agenda politica di ricerca e innovazione per la realizzazioni di soluzioni naturali e di ri-naturazione delle aree urbane, tra le quali, in primo luogo, le infrastrutture verdi (tetti e pareti verdi, giardini pluviali, parchi con alberi da strada). L’aumento eccessivo della temperatura nelle città, in aumento nel periodo estivo, produce inquinamento atmosferico e promuove la formazione di composti organici volatili che degradano la qualità dell'aria. Gli effetti sulla salute dei cittadini includono problemi respiratori, come asma e irritabilità cardiaca, ma anche un diffuso aumento dei livelli di stress. Le tecnologie energetiche naturali, come tetti e pareti verdi, oltre a produrre un isolamento termico degli edifici, apportano una serie di benefici basati sulle proprietà biologiche delle piante, garantendo una soluzione in grado di contrastare le dispersioni di calore degli edifici. Tra le più importanti proprietà si ricordano:

Evapotraspirazione (consumo di calore latente): è un sistema di raffreddamento naturale tipico dei tetti e delle pareti verdi. L’acqua evapora e il cambiamento di fase, o evaporazione, dall'acqua liquida a vapore acqueo, provoca il consumo di calore latente che abbassa la temperatura circostante. Si verifica quando l'acqua viene spostata dal terreno di coltura attraverso la pianta e quindi rilasciata sotto forma di vapore attraverso gli stomi delle foglie.

Riflettività (albedo): i tetti verdi tendono ad avere un'albedo (o riflettività della radiazione solare) più elevata rispetto ai tetti convenzionali e quindi assorbono meno “calore” solare. Le piante di Sedum diventano addirittura più riflettenti sotto “stress” da calore. Poiché la maggior parte dei tetti sono scuri e con un’albedo ridotta (riflettono pochissima energia solare) si riscaldano rapidamente. I tetti cosiddetti “freddi” (tra i quali le superfici bianche e i tetti verdi) aiutano a ridurre l'effetto” isola di calore urbana” perché presentano un’albedo più alta e assorbono meno energia solare. Questo fenomeno, durante la notte, consente di irradiare meno radiazione termica negli ambienti delle città.

Massa termica: gli strati di un tetto verde o di un sistema di pareti verdi contribuiscono ad aumentare la massa termica di un tetto o di una parete tradizionale favorendo l'assorbimento del calore durante il giorno e il suo lento rilascio nel corso della notte. L'aumento del contenuto di acqua contribuisce in modo significativo alla massa termica. Molte piante succulente come i Sedum immagazzinano l'acqua, aumentando tale effetto.

Schermatura solare: il fogliame ombreggia le superfici degli edifici dalla radiazione solare, riducendo l’assorbimento di calore. Il trasferimento di calore nell'edificio viene rallentato o bloccato in modo significativo e la temperatura interna delle stanze sotto un tetto verde può essere anche di 1 o 2 °C inferiore. Un aumento di 1˚C della temperatura dell'aria equivale a un aumento di circa il 4 per cento di consumo di elettricità per il condizionamento estivo.

Quando la radiazione solare riscalda eccessivamente le piante, queste cominciano a traspirare acqua (vapore acqueo) per mantenere una temperatura fogliare non superiore ai 20 °C. Inoltre, con la fotosintesi, le piante assorbono CO2 e producono ossigeno e, come per il processo di evapotraspirazione, estraggono l’energia necessaria per il processo fotosintetico dall'ambiente raffreddandola. Con i processi biologici della evapotraspirazione e della fotosintesi le piante introducono acqua (sotto forma di vapore acqueo) nell’aria, aumentandone l’umidità. Quest’ultima provoca una riduzione della temperatura che aumenta il comfort degli ambienti urbani. Occorre tenere presente che per percepire l’effetto della evapotraspirazione occorrono superfici inverdite pari ad almeno 2.000 m2.

 

Il condizionatore verde

I condizionatori d'aria aspirano l'aria esterna utilizzando un ciclo di refrigerazione per assorbire e rimuovere il calore da quest'aria e scaricando il calore all’esterno. Pertanto la temperatura dell'aria in ingresso è un fattore importante per l'efficienza della climatizzazione. La riduzione della temperatura dell'aria dell’ambiente intorno alle prese d'aria e alle unità del condizionatore può migliorare l'efficienza del condizionatore d'aria. Una temperatura esterna più elevata favorisce un assorbimento maggiore dipotenza elettrica (W) conunadiminuzione della resa frigorifera (Figura 2).

 

Figura 2. Curva di assorbimento di energia elettrica in relazione alla temperatura dell’aria esterna.

 

Le coperture verdi sulle facciate esterne degli edifici consentono la schermatura della radiazione solare e l’emissione di vapore acqueo (traspirazione), favorendo una diminuzione della temperatura dell’aria che circoscrive la macchina esterna del sistema di condizionamento (condensatore) e garantendone una maggiore efficienza. Inoltre, contribuiscono a ridurre il consumo di elettricità per il condizionamento dell’aria esterna. Investire sulle soluzioni naturali come tecnologie per le infrastrutture verdi (tetti e pareti verdi) rappresenta poi un’opportunità per la diffusione di refrigeratori passivi e naturali nelle città. Tetti e pareti verdi possono avere un prezzo di investimento più elevato rispetto alla maggior parte delle tecnologie di involucro edilizio tradizionali, ma forniscono un valore del vantaggio più elevato. Numerosi studi hanno mostrano infatti un tempo di ritorno dell’investimento compreso tra 10 e 20 anni su una durata di 40 anni. A riprova del fatto che la vegetazione può essere utilizzata per migliorare le prestazioni e la qualità energetica degli edifici (inverditi) occorre sottolineare che gli standard comuni di certificazione dell’efficienza energetica e dell’impronta ecologica degli edifici come LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) e BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) hanno iniziato a includere soluzioni naturali o basate sulla gestione dell’acqua piovana nei sistemi di punteggio.


Per approfondire:

(1). 2020 – 2030 – 2050Common Vision for the Renewable Heating& Cooling sector in Europe European Technology Platform on Renewable Heating and CoolingRHC, 2011.

(2). COM (2016) 51 final. Comunicazione della Commissione al Parlamento Europeo, al consiglio, al Comitato Economico e Sociale Europeo e al Comitato delle Regioni. Una strategia dell'UE in materia di riscaldamento e raffreddamento.

(3). COM (2013) 249 final. Green infrastructures – Reinforce natural capital in Europe.

(4). Parolini G., Del Monaco A., Fontana D.M. “Fondamenti di Fisica Tecnica” – Ed. Utet 1983.

 

Foto d'intestazione: Carlo Alberto Campiotti