L’IMPATTO DI MATERIALI E COPERTURE SULL’ISOLA DI CALORE URBANA

L’impatto di materiali e coperture

sull’isola di calore urbana

Green Roof e Cool Roof, nuove tecnologie per ridurre il surriscaldamento urbano

“Heat Island effect” è la definizione del fenomeno corrispondente all’innalzamento della temperatura delle aree urbane, rispetto alla temperatura delle aree rurali. Questo fenomeno dà origine alle cosiddette “isole di calore urbane” (ICU), che sovrastano le città determinando un aumento del picco di assorbimento elettrico per il condizionamento e rischio blackout, insieme a un innalzamento del livello di inquinamento. Le ICU, generate dall’interazione tra elementi climatici e componenti urbani, sono condizionate dall’esposizione solare, dalla morfologia urbana, dalle attività antropogeniche, dalla vulnerabilità e dalla resilienza dei materiali che costituiscono gli edifici. In tal senso i materiali degli edifici, interagendo con fattori climatici quali la temperatura, l’umidità relativa, la velocità del vento e la radiazione solare, hanno un ruolo fondamentale, potendo generare effetti negativi o positivi all’ambiente e influenzare il microclima locale. L’isola di calore urbana può definirsi di tipo “superficiale”,

ossia generata dall’innalzamento delle temperature dei materiali a causa dell’incidenza della radiazione solare sulle loro superfici e quindi essere influenzata anche dalle proprietà fisico-tecniche dei materiali nella capacità di trattenere o respingere l’energia solare, o di tipo “atmosferica”, quando la temperatura dell’ambiente urbano supera quella dell’ambiente rurale o semi-rurale di 3 °C, cosa che avviene solitamente nelle ore notturne, quando i materiali rilasciano nell’atmosfera l’energia assorbita durante il giorno, contribuendo all’innalzamento delle temperature delle città. Dato che le coperture sono gli elementi dell’involucro edilizio con maggiore esposizione all’incidenza delle radiazioni solari, una progettazione consapevole unitamente all’uso di determinate soluzioni e materiali edili rendono possibile il miglioramento del microclima. La valutazione delle tipologie di copertura più adeguate allo scopo si basa sulle proprietà fisiche e tecnologiche dei materiali, dal punto di vista del bilancio energetico e termico, considerando per i materiali caratteristiche quali l’albedo, ovvero la capacità di assorbimento del calore, l’emissività, che indica la capacità di liberare l’energia immagazzinata all’interno del materiale, il coefficiente di convezione, la capacità termica e la permeabilità.

TECNOLOGIE DI COPERTURA PER LA MITIGAZIONE DELL’ISOLA DI CALORE URBANA

Diversi studi scientifici internazionali confermano che la combinazione delle tecnologie Green Roof e Cool Roof per le città caratterizzate da periodi estivi secchi e caldi, garantiscono la riduzione e la mitigazione dell’effetto isola di calore.

Green Roof

Una tra le strategie di maggior successo per la riduzione degli effetti di queste “zone calde” è proprio l’aumento delle aree verdi, tetti compresi (Green Roof). Destinando a verde la copertura degli edifici, si può contribuire alla riqualificazione ecologica dei luoghi urbani. Pertanto i Green Roof sono soluzioni tecnologiche di copertura a elevati livelli prestazionali che contribuiscono in maniera positiva al bilancio energetico, all’ambiente, all’isolamento e al risparmio energetico dell’edificio. La normativa italiana (UNI 11235) individua nove funzioni primarie cui una copertura a verde deve ottemperare, e altrettanti strati primari o elementi che le svolgano, fornendo le specifiche e i criteri di calcolo riguardanti la composizione di tali strati e indicando gli spessori minimi da utilizzare in base al tipo di vegetazione. Gli elementi che definiscono la stratigrafia della soluzione tecnologica, dall’intradosso del solaio sono: ■ elemento portante; ■ strato termoisolante (indicato dalla norma UNI come elemento secondario); ■ strato di impermeabilizzazione; ■ strato antiradice (integrato o meno): sempre presente, singolarmente quando si impiegano membrane in bitume-polimero, integrato all’impermeabilizzazione quando si impiegano membrane sintetiche in polivinilcloruro o poliolefine. È una funzione primaria poiché le radici di numerose piante sono in grado di penetrare alcuni materiali danneggiandoli, comprese le membrane con funzione impermeabilizzante.

Tutti i materiali utilizzati per lo strato antiradice devono essere certificati “antiradice” per aver superato uno dei test antiradice ufficialmente riconosciuti (UNI EN 13948); ■ strato di protezione meccanica; ■ strato drenante: realizzato o con aggregati granulari o con pannelli preformati (di spessore variabile dai 2,5 cm ai 12 cm) che possono dare un contributo anche in termini di isolamento termico e di accumulo idrico; ■ strato d’accumulo: spesso coincidente con quello drenante; ■ strato filtrante: realizzato con aggregati granulari o geo-tessili non tessuti o tessuti, pur consentendo la penetrazione degli apparati radicali delle piante, ha il compito di impedire il passaggio verso lo strato drenante di frazioni sottili del materiale terroso, che ne limiterebbe le prestazioni; ■ strato colturale: normalmente non viene impiegata terra di coltivo, poiché raramente possiede idonee caratteristiche, bensì miscele e substrati specifici prodotti allo scopo; ■ strato di vegetazione; ■ sistema di irrigazione (elemento secondario): i più impiegati sono l’irrigazione a pioggia (dall’alto) o per aspersione, la microirrigazione a goccia (a terra), la microirrigazione a spruzzo e infine un sistema di irrigazione interrato a livello dello strato di accumulo, se presente. Pur avendo premura di selezionare il tipo di vegetazione anche in base alle esigenze idriche, è opportuno valutare la necessità di ricorrere a un sistema di subirrigazione, alimentato, ove possibile, da acque grigie di recupero.

Le tipologie di coperture vegetali si differenziano in intensiva, caratterizzata dalla presenza di arbusti di diverse altezze che richiedono uno strato di coltura tra i 20 e 150 cm, ed estensiva, caratterizzata da specie vegetali di bassa altezza, basso livello di manutenzione (1-2 volte l’anno) che richiedono uno strato di coltura di 15 cm. Contribuendo alla riduzione del fabbisogno energetico dell’edificio, quindi alla riduzione

delle emissioni di CO2, il Green Roof apporta anche altri innumerevoli vantaggi, sia ecologici, che economici. Le coperture verdi, infatti, forniscono un contributo energetico grazie al flusso di calore latente, determinato dall’utilizzo di una parte della radiazione incidente al processo evaporazione e traspirazione della pianta, al flusso di calore sensibile, che viene ridotto bloccando l’incremento della temperatura dell’aria, e alla capacità termica del sistema, che assorbe l’80% dell’energia utilizzandone circa il 70% nei processi di evapo-traspirazione. Inoltre contribuiscono anche la decarbonizzazione, capacità tipica del sistema vegetativo che permette la riduzione degli inquinanti in atmosfera, la cattura della CO2 e di altri gas a effetto serra. In funzione della specie e della profondità dello strato vegetativo e culturale, il Green Roof consente il controllo del deflusso delle acque piovane e la diminuzione della quantità d’acqua in discarica; filtra l’acqua piovana inquinata; riduce la velocità del vento; favorisce l’aumento della biodiversità, portando un habitat naturale all’interno della città. I benefici all’interno degli edifici riguardano anche l’isolamento acustico, data la capacità di modificare la percezione del suono esercitato dalla vegetazione con funzione di barriera, mentre l’isolamento termico si deve all’impedimento dell’incidenza diretta dei raggi solari sulla superficie della copertura, che evita di conseguenza l’innalzamento delle temperature superficiali, e pertanto garantisce un minore utilizzo dei climatizzatori che, a sua volta, si traduce in una riduzione di emissioni, risparmio energetico ed economico.

Cool Roof

Un tetto può definirsi Cool Roof quando utilizza materiali con elevati livelli di proprietà radiative, ovvero materiali altamente riflettenti ed emissivi, applicati sulle superfici delle coperture con l’obiettivo principale di contenere l’assorbimento dell’energia solare nel periodo diurno ed emettere l’energia assorbita durante il periodo serale. La modalità più diffusa per realizzare un Cool Roof è quella di applicare un rivestimento esterno molto chiaro, spesso bianco, di natura non metallica. Questo tipo di finitura è ampiamente utilizzata in alcune regioni dell’Africa e del sud Europa, basti pensare alle architetture della Grecia e dell’Italia meridionale dominate dal bianco, in cui i tipici rivestimenti in latte di calce della tradizione costruttiva locale, avevano in origine non solo la funzione di “disinfettare” gli edifici, ma anche di ridurre il surriscaldamento degli ambienti interni e dei nuclei urbani. Questi materiali, caratterizzati spesso da colorazione bianca, possono essere applicati come veri e propri rivestimenti. Il principio su cui si basa la

tecnologia Cool Roof è che tanto più si isola un edificio tanto più lo si debba schermare per proteggerlo dagli effetti delle radiazioni solari. Per le coperture, soprattutto quelle realizzate con pacchetti sfasanti, ovvero per le superfici opache degli edifici verticali e orizzontali, il modo migliore per dissipare il calore accumulato internamente nelle ore più calde della giornata, è la schermatura solare passiva che comporta il rivestimento con materiali che consentano loro di comportarsi di giorno, in pieno sole, come se fossero in ombra. Nel caso delle semplici vernici, prevalentemente a base acrilica, la prestazione del sistema viene compromessa in un tempo relativamente breve, in quanto non è possibile garantire la pulizia del sistema. I rivestimenti termoriflettenti passivi di nuova generazione sono trattamenti superficiali, da applicare a spruzzo o a rullo sulle coperture con uno spessore che oscilla tra i 15 e 60 mm, che trasformano le vernici in prodotti antiaderenti che mantengono nel tempo la propria efficienza. Si tratta di rivestimenti in fluoropolimero altamente riflettenti e alto emissivi (emissività pari a 89%), resistenti alla corrosione e agli attacchi chimici, con una durabilità effettiva nel tempo > 20 anni. Si applicano sulle coperture, siano esse in guaina nera bituminosa oppure microceramizzata-ardesiata, cemento, calcestruzzo, lamiera, o materiale plastico. Una volta asciutti, la superficie si presenta come una membrana a elevata resistenza alla sporcizia, autopulente (si pulisce con la pioggia), bassi livelli di manutenzione. I sistemi Cool Roof abbattono di 30 °C - 40 °C la temperatura estiva superficiale delle guaine, lastricati cementizi e lamiere in copertura. Vengono così eliminate le dilatazioni estive riducendo di fatto l’invecchiamento e le cause che generano le infiltrazioni d’acqua anche per un quarto di secolo. Alcuni studi hanno dimostrato una differenza di 28-33 °C tra una copertura in vernice bianca e una copertura convenzionale in bitume, la quale può raggiungere, quando esposta a radiazioni solari intense, una temperatura massima di 80 °C. Le tecnologie cosiddette “fredde” riducono notevolmente l’effetto dell’isola di calore urbana e il loro rendimento è direttamente correlato ai valori di albedo, per i quali, ai valori più alti corrispondono materiali con tonalità più chiare. Tuttavia, l’esigenza di conciliare le strategie di raffrescamento passivo degli edifici e di riduzione del fenomeno dell’isola di calore urbana, con la volontà di preservare alcuni contesti urbani tipici della nostra tradizione costruttiva – tetti a falde inclinate ricoperti di tegole in terracotta rossa - ha condotto la ricerca a realizzare finiture dette “cool colors”, rivestimenti che hanno nel campo del visibile la stessa risposta di altri materiali tradizionali, come appunto le tegole in terracotta, e dunque la stessa resa cromatica, mentre nel campo dell’infrarosso manifestano le stesse prestazioni di un tetto chiaro riflettente. I sistemi Cool Roof forniscono un contributo energetico grazie ai bassi flussi di calore sensibile dovuti all’elevata riflettività della tecnologia. L’emissività del sistema determina la quantità di energia rilasciata in ambiente nei periodi notturni. Dal punto di vista ambientale si tiene conto della riduzione dell’isola di calore urbana superficiale nei periodi diurni e notturni. I benefici all’interno degli edifici, invece, riguardano l’isolamento termico data la capacità di mantenere basse le temperature, di conseguenza, anche in questo caso, l’utilizzo dei climatizzatori è ridotto permettendo un risparmio energetico ed economico. Sono state effettuate numerose misurazioni sperimentali e studi basati su modelli predittivi, volti a indagare le prestazioni delle coperture a verde e dei sistemi Cool Roof in termini di miglioramento del comfort indoor e di risparmio energetico per il condizionamento nonché di riduzione del fenomeno dell’isola di calore urbana. Gli studi condotti in diversi centri di ricerca sembrano confermare come, rispetto ad altre soluzioni, entrambe le tecnologie siano in grado di contenere le temperature superficiali delle coperture, con conseguenti effetti sul benessere indoor e outdoor. Questi studi hanno confermato che, per entrambe, un ruolo importante è assolto dai valori di albedo e di alta emissività, caratterizzanti i materiali di rivestimento, la cui incidenza condiziona significativamente le prestazioni energetiche del sistema tecnologico.

Cosa offre il mercato

Isolamento e ventilazione per qualsiasi tipo di copertura

Il sistema termoisolante Isotec di Brianza Plastica , con anima in poliuretano espanso, è la soluzione studiata per l’isolamento termico ventilato di qualsiasi tipo di copertura. Isotec vanta, infatti, una compatibilità universale che lo rende adatto per essere installato su tutti i tipi di struttura portante, anche con pendenze della falda molto basse; ideale per supportare qualsiasi tipo di rivestimento di copertura, da quelli più tradizionali – come tegole e coppi – a quelli più moderni come elementi in alluminio, lastre continue in metallo o ancora elementi in pietra naturale. Isotec consente di realizzare nuovi edifici ad alte prestazioni isolanti ed è ideale per interventi di ristrutturazione ed efficientamento energetico degli edifici esistenti. Tutti i prodotti della gamma Isotec sono conformi ai CAM, requisito necessario per poter accedere al Superbonus 110%, e sono corredati della mappatura Leed V4. Isotec è formato da un pannello in poliuretano espanso dalle elevate prestazioni isolanti (conduttività termica dichiarata λD 0,022 W/mK), rivestito in lamina di alluminio goffrato su entrambe le facce. Il pannello è dotato di un correntino metallico che, al tempo stesso, svolge la funzione di supporto per il rivestimento e crea la camera di ventilazione fra rivestimento e isolante. È pertanto determinante anche la corretta progettazione esecutiva di tutti i dettagli della copertura, come la partenza in gronda e il colmo ventilato, realizzabili con gli accessori forniti dall’azienda a completamento del sistema. La ventilazione che si attiva naturalmente sotto il manto di copertura, generando un flusso d’aria dalla gronda al colmo, favorisce il rapido smaltimento dell’umidità in inverno e del calore in eccesso in estate. I sistemi Isotec e Isotec XL, grazie alle loro elevate prestazioni e alla perfetta continuità dell’isolamento, contribuiscono in maniera determinante al raggiungimento delle migliori classi energetiche e di un eccellente comfort abitativo.

isotec.brianzaplastica.it

Guarda l'intervista: SIMONE PRUNERI Brianza Plastica

Sistema costruttivo in legno cemento

É importante precisare che l’involucro esterno incide per circa l’80% sul risparmio energetico. Da un’esperienza di 70 anni, ottenuta con l’utilizzo dei blocchi cassero, Isotex propone elementi solaio in legno cemento per strutture orizzontali o inclinate. L’obiettivo è quello di risolvere, con una sola operazione, situazioni quali l’eliminazione dei ponti termici e acustici, antisismica, resistenza al fuoco, isolamento termico e acustico, garantendo un’eccellente inerzia termica sia in estate che in inverno. Solaio Isotex S39 Top di gamma è un particolare pannello solaio con inserto isolante in Neopor® BMB (Biomass Balance Method) di BASF per strutture orizzontali o inclinate di edifici con elevate prestazioni di isolamento termico (U = 0,24-0,28 W/m2K) e acustico (rumore calpestio Ln,w=53dB e rumore aereo Rw=60dB). É perfetto da utilizzare come solaio tra ambienti freddi, non riscaldati o di copertura; rispetta a pieno tutti i requisiti CAM per accedere al Superbonus 110% (Eco+Sismabonus). I pannelli solaio, preassemblati in stabilimento secondo schemi di montaggio, vengono realizzati “a misura” in larghezza e lunghezza in base alle dimensioni di progetto. In cantiere vengono posati con sormonto di 3-4 cm sulle pareti in blocchi cassero Isotex, per garantire continuità di appoggio ed eliminazione di eventuali ponti termici o acustici. A completamento si realizza un getto di calcestruzzo a formazione dei travetti e della soletta collaborante.

www.blocchiisotex.com

Pannello sottotegola stampato in polistirene espanso

Primate Pratiko Tegola Grey è un pannello stampato in polistirene espanso sinterizzato specifico per le coperture a falda in tegole di vario tipo e dimensione, appositamente sviluppato per garantire una maggiore longevità del tetto e un isolamento termico a regola d’arte. Il pannello è prodotto con Neopor by BASF (valore lambda λᴅ 0,030), polistirene espandibile di nuova generazione con particelle di grafite che assorbono e riflettono i raggi infrarossi, neutralizzando gli effetti dell’irraggiamento di calore e incrementando contemporaneamente le prestazioni d’isolamento termico del pannello. Grazie alla particolare sagomatura, costituita da canali continui a sezione costante, il pannello si adatta a ogni tipologia di tegola, assicurando una micro-ventilazione del manto di copertura ed evitando così la formazione di umidità, ristagni di calore, stalattiti di ghiaccio e condense. È una soluzione ideale per incrementare la prestazione termico-igrometrica delle coperture grazie anche all’esclusivo doppio incastro verticale e orizzontale che evita completamente i ponti termici che sono causa di dispersione energetica, nonché possibile fonte di condensa. Primate Pratiko Tegola Grey assicura un notevole miglioramento del comfort abitativo rispetto all’utilizzo di isolanti tradizionali e contribuisce all’abbattimento dei consumi degli edifici e delle loro emissioni di anidride carbonica, nell’ottica di un’edilizia più sostenibile.

www.primateitalia.it

Lana di roccia per coperture piane

Un tetto piano con elemento portante in laterocemento, se scarsamente coibentato, comporta una grande dispersione di calore. Per migliorare l’efficienza energetica dell’edificio in un’area così cruciale, è quindi necessario intervenire con prodotti idonei. I pannelli isolanti in lana di roccia ROCKWOOL per tetti piani in laterocemento offrono eccellenti vantaggi termici, acustici, di protezione dal fuoco e di controllo dell’umidità; migliorano sensibilmente il microclima interno e contribuiscono quindi a creare ambienti più confortevoli all’interno dell’edificio. Ideale per tetti piani di questo tipo è il pannello Flatrock 50 Bond, fissato meccanicamente al supporto. Grazie allo specifico rivestimento in velo minerale consente l’incollaggio a caldo della membrana bituminosa direttamente sulla faccia superiore del pannello stesso. La combinazione tra conduttività termica e densità assicura un ottimo comfort abitativo sia invernale che estivo. Il pannello, in Euroclasse A2-s1, d0, consente un’installazione sicura e aiuta a prevenire la propagazione del fuoco. Presenta, inoltre, una calpestabilità ottimale, utile sia in fase di applicazione che di successiva manutenzione. Il pannello risponde ai Criteri Ambientali Minimi, cioè ai requisiti ambientali definiti per le varie fasi del processo di acquisto, volti a individuare la soluzione progettuale, il prodotto o il servizio migliore sotto il profilo ambientale durante l’intero ciclo di vita.

www.rockwool.com

Guarda l'intervista: LAURA MORAN Rockwool

Per coperture ventilate

L’ampia offerta di Saint-Gobain Italia per l’isolamento termico dell’involucro opaco permette di ridurre i consumi e la dispersione di calore negli edifici, aumentando l’efficienza energetica e, di conseguenza, migliorando la classificazione per gli incentivi che, in questo momento, rappresentano una grande opportunità per rinnovare e ridurre al tempo stesso l’impatto economico. Il marchio Isover offre diverse soluzioni per la coibentazione del tetto con isolanti per l’edilizia conformi ai CAM, che possono essere quindi impiegati negli interventi trainanti previsti dal Superbonus 110%, con un ritorno in 5 anni invece che in 10 grazie al doppio salto di classe energetica oppure al raggiungimento della classe più alta possibile. Per l’isolamento termo-acustico delle coperture, Saint-Gobain Italia propone l’isolante Isover T-70 in lana minerale, prodotto con materie prime naturali riciclate e un legante a base di componenti organici e vegetali a elevato isolamento termico e acustico, perfetto per un sistema di copertura a falda ventilata. Un ottimo esempio di utilizzo di Isover T-70 è il sistema di copertura a falda in legno ventilata con isolante minerale, doppia listellatura e doppio strato di pannelli OSB.

www.isover.it

Schermature solari passive

In estate le coperture dei tetti raggiungono temperature superficiali anche di 85/90 °C, generando un forte discomfort negli ambienti sottostanti, oltre che un grande dispendio energetico per far funzionare i climatizzatori. Serisolar ProfleXum è un sistema verniciante “fluoropolimerico” antiaderente, brevettato e garantito 15 anni, che unisce la forte riflessione energetica solare diretta del 92%, all’elevata riemittanza (88%). Ne consegue un impareggiabile raffrescamento passivo nel sottotetto e un’elevata riduzione del consumo dell’impianto di raffrescamento estivo. In pratica, del 100% di energia solare incidente direttamente sulla copertura, il 99,2% viene del tutto eliminato. Ne consegue che la copertura, pur essendo in pieno sole, si comporta come fosse in ombra; la temperatura superficiale del tetto non supera quella dell’aria e, grazie a un indice di riflessione SRI 113, ottimizza e migliora considerevolmente la produzione di energia elettrica da fotovoltaico. La riduzione fino a 40/45 °C della temperatura del tetto crea un ambiente confortevole a basso costo. La conseguente riduzione da 10 °C a 20 °C nel sottotetto consente di risparmiare sulla bolletta con un ROI che mediamente rimane sotto i 5 anni. Installata su coperture esistenti o nuove, resiste a quasi tutti i prodotti chimici presenti sul mercato e ha una durata maggiore a 25 anni.

www.serisolar.it

Guarda l'intervista: CLAUDIO MARSILLI Serisolar