Calore urbano

Si chiama “isola di calore” ed è un fenomeno sempre più sviluppato nelle nostre città. Si arriva a differenze di 4° - 5° C tra centro e periferia

Nelle città, è ormai un dato acquisito, si è affermato un microclima particolare dovuto agli effetti dell’ormai noto “effetto isola di calore”, grazie anche alla facilità di osservare all’interno delle grandi conurbazioni una decisa alterazione di tutti gli eventi climatici, in particolar modo quelli legati ad un incremento della temperatura dell’aria rispetto alle aree rurali circostanti a causa dell’energia incorporata durante il giorno e poi rilasciata nella notte dalle superfici edilizie.
L’effetto “isola di calore” si manifesta in termini generali in un aumento delle temperature medie dell’aria esterna e della temperatura media radiante delle superfici esterne (media delle temperature di tutte le superfici che compongono il mosaico urbano) che si mantiene elevata soprattutto nelle ore notturne. Al di sopra delle città odierne difatti ristagna in permanenza una cappa d’aria surriscaldata, di non più di 100-200 metri di spessore, che costituisce una vera e propria isola più calda rispetto al circostante ambiente rurale. Tale surplus di calore rende ovviamente più sopportabili i rigori invernali ma nelle soleggiate e calde giornate estive contribuisce al surriscaldamento delle città, soprattutto alle medio – basse latitudini. Il fenomeno isola di calore può essere quindi facilmente quantificato come la massima differenza tra la temperatura media dell’aria urbana e quella dell’ambiente rurale. Essa può arrivare anche a valori di 4 – 5 °C. Questo eccesso di temperatura, tra centro e periferia, assume il suo valore massimo sempre nelle ore notturne, sia in estate, quando la città si raffredda più lentamente rispetto alla campagna, sia in inverno, quando il centro cittadino è più caldo a causa soprattutto del calore antropico introdotto dal riscaldamento degli edifici. Al contrario, nelle ore centrali diurne il divario è molto più contenuto. Questo effetto è chiaramente percepibile a tutti noi quando durante le caldi notti estive avvertiamo la necessità di allontanarci dal centro delle nostre città per recarci in periferia alla ricerca di un po’ di “frescura”, sottraendoci così per qualche ora da quella cappa di calura ormai da noi non più sopportabile, in particolare da quando le nostre esigenze di confort sono cambiate con l’introduzione della climatizzazione estiva negli ambienti lavorativi e domestici.
L’intensità dell’isola di calore dipende generalmente dalla dimensione della città, dalla popolazione e dallo sviluppo industriale delle città (che incidono sul calore antropogenico immesso in ambiente), dalla topografia, dalla morfologia urbana, dai materiali caratterizzanti la pelle degli spazi urbani, dal clima e dalle condizioni meteorologiche.
Fondamentale per la riduzione del fenomeno è la ventilazione; in presenza di vento infatti l’isola di calore viene spostata nella zona sottovento alla città, fino ad essere completamente rimossa qualora l’intensità del vento sia tale per cui essa sia in grado di garantire un continuo rimescolamento o rimozione dell’aria calda urbana con quella delle correnti più fresche. Diventa quindi importante in un ottica di progettazione a scala urbana lo studio dei venti dominanti in modo da non creare attraverso un’intensiva edificazione delle vere e proprie “barriere antivento” che andrebbero ad annullare il beneficio apportato dalle correnti d’aria naturali. Allo stesso modo anche nei giorni piovosi e in modo meno rilevante nei giorni con cielo coperto, si assiste ad un diminuzione dell’effetto isola di calore.
Alla luce di quanto appena commentato è solito distinguere le principali conseguenze dovute alla formazione dell’ isola di calore urbana come :
– l’innalzamento della temperatura dell’aria nell’ambiente urbano soprattutto nel periodo notturno, che coinvolge tutte le superfici pavimentate degli spazi aperti e gli involucri edilizi, creando delle considerevoli alterazioni microclimatiche che riducono la vivibilità degli spazi cittadini, con conseguenze non trascurabili sulla salute degli utenti della città, alterando le capacità di ripresa dell’organismo umano dalle condizioni di calore a cui è stato sottoposto nelle ore diurne. Questo tipo di fenomeno viene definito “effetto diretto”
– l’aumento dei carichi di climatizzazione nel periodo estivo dovuto al maggior ingresso di energia termica proveniente dall’involucro edilizio, nonché dalla ventilazione naturale che avviene generalmente con l’apertura dei serramenti. E’ difatti ormai un fatto noto a tutte le figure professionali legate al mondo dell’edilizia, in particolare modo dopo l’ingresso delle nuove normative sulla progettazione orientata al risparmio energetico e la nascita di diversi sistemi di certificazione a livello regionale, che durante il periodo di climatizzazione estiva il flusso di calore entrante all’interno dei nostri ambienti per trasmissione attraverso le componenti opache e trasparenti nonché per ventilazione è direttamente proporzionale con la differenza di temperatura tra l’ambiente esterno e quello interno [Q=AU( Test-Tint)t = kWh]. Essendo A [m2] la superficie dei componenti dell’involucro edilizio (costante), U [W/m2K] il valore di trasmittanza di detti componenti (anche questo costante a patto di interventi migliorativi prestazionali), t [h] il tempo in ore di funzionamento dell’impianto, Tint [K] la temperatura dell’aria interna fissata in presenza di un impianto di climatizzazione convenzionalmente a 26 °C (costante), la temperatura dell’aria esterna Test [K] risulta essere l’unico parametro variabile all’interno dell’equazione del flusso di calore. Perciò maggiore sarà l’intensità dell’effetto “isola di calore”, più alta sarà la temperatura media dell’aria esterna cittadina, più grande saranno i rientri termici all’interno degli ambienti, maggiore sarà la richiesta di energia da parte dell’impianto di climatizzazione per mantenere le condizioni di confort. Questo fenomeno assume il nome di “effetto indiretto”
Una ulteriore problematica che si viene a creare con la formazione dell’isola di calore urbana è l’accentuazione dello smog fotochimico ed in particolare di ozono per effetto delle alte temperature che ne favoriscono la composizione. La pericolosità e il rischio che questo contaminante possa avere effetti negativi dipendono dalla sua concentrazione nell’aria. Alti livelli di ozono nel periodo estivo, (un gas la cui elevata concentrazione naturale nella ozonosfera, strato atmosferico compreso tra i 20 e 60 chilometri di altezza, ha il merito di catturare i raggi ultravioletti dannosi a persone ed animali e causa della degradazione dei materiali direttamente esposti alla radiazione solare), in prossimità del suolo sono dannosi per gli esseri viventi. Più in generale, a livello locale, i fattori che principalmente intervengono nella diffusione di un inquinante nell’atmosfera sono l’intensità del vento e le precipitazioni atmosferiche. In genere la diffusione di un contaminante nell’aria è minore quando il vento è almeno moderato con atmosfera instabile dei bassi strati; invece condizioni di nebbia, assenza di vento o inversioni di temperature possono comportare valori elevati di concentrazione degli inquinanti. L’aumento delle temperature medie dell’aria all’interno delle città porta ad una incremento dello smog fotochimico, in quanto per via dell’effetto indiretto si ha una maggiore richiesta di energia per la climatizzazione estiva e quindi un innalzamento delle emissioni di inquinanti in atmosfera, a causa della maggior richiesta di energia elettrica, vettore energetico prodotto, in particolar modo in Italia, tramite la combustione di idrocarburi.
L’isola di calore risulta quindi, a parere di chi scrive, un importante aspetto che deve essere considerato nella progettazione edilizia ed urbana che vede il benessere dell’individuo ottenuto con un approccio sostenibile al centro della progettazione. Rassicurante il fatto che negli ultimi anni in alcuni regolamenti edilizi comunali e in alcune linee guida di progettazione nazionali vengano dedicati interi articoli alle misure preventive per ridurre l’innalzamento delle temperature estive degli ambienti cittadini e tutte le conseguenze che questo comporta. Non sempre però queste risultano chiare, complete e precise. Altrettanto rassicurante il fatto che esistano gruppi di ricerca internazionali che si occupino esclusivamente della tematica, con importanti studi che fanno ben sperare.

(Hanno collaborato Marco Comi, Feliciano Farina)