La vegetazione, in particolare le piante, utilizzano la radiazione solare per la fotosintesi. Ma il processo fotosintetico assorbe solo una piccola parte della radiazione incidente: in termini molto generali, una vegetazione latifoglia, durante il periodo estivo riflette circa il 20% della radiazione incidente, ne trasmette attraverso la sua chioma circa il 10% e ne assorbe il restante 70%. Di tutta la radiazione assorbita solo il 5% è necessario per il processo di fotosintesi, la restante parte viene riceduta all’ambiente sotto forma di calore sensibile (circa il 20%) in forma latente (circa il 45%). Prendendo queste percentuali solo come indicative e non come dati oggettivi, si nota come il comportamento di una pianta nei confronti della radiazione solare sia tipicamente assorbente. La principale differenza che esiste con una superficie edilizia è che quest’ultima, in seguito ad un alto assorbimento della radiazione solare causerebbe un forte aumento della temperatura superficiale e quindi una riemissione di energia nel campo dell’infrarosso sotto forma di calore sensibile. Al contrario per un elemento vegetale lo scambio con l’ambiente circostante avviene principalmente sotto forma di calore latente non comportando così un aumento della temperatura dell’aria; la componente sensibile risulta inoltre abbastanza irrilevante essendo la temperatura superficiale del fogliame coincidente con la temperatura dell’aria (a tal proposito si ricorda che la quantità di calore emessa da una superficie risulta essere proporzionale alla quarta potenza della temperatura)
Gli elementi vegetali sono quindi caratterizzati da un basso valore di albedo, che generalmente diminuisce con l’aumentare della massa fogliare della pianta. La variazione dell’albedo delle superfici trattate ad erba è invece legata all’umidità del suolo, alla percentuale di ombreggiamento del luogo di riferimento e all’angolo di incidenza della radiazione solare che può variare con la presenza di piante.
Gli effetti di un corretto uso della vegetazione possono essere diversi. Un primo effetto è quello legato alla geometria stessa della vegetazione con lo sfruttamento dell’ombra portata dalla chioma: il fatto di poter consentire nel periodo estivo l’ombreggiamento delle pavimentazioni urbane e delle superfici degli edifici costruiti porta a notevoli benefici non solo dal punto di vista psicofisico del soggetto che si viene a trovare nelle zone d’ombra, ma anche dal punto di vista energetico. Come è facile intuire le superfici che vengono ombreggiate dalla chioma delle piante assumono temperature superficiali inferiori rispetto a quelle esposte direttamente alla radiazione solare, riducendo così le emissioni di calore in ambiente urbano ed implicitamente i carichi di climatizzazione.
Esistono effetti che intervengono sul microclima che non sono legati alla geometria e disposizione della vegetazione ma al processo di evapotraspirazione. L’evapotraspirazione è un processo per cui l’acqua incorporata nello strato vegetativo evapora convertendo l’energia della radiazione solare in calore latente (aumento di vapore acqueo) invece che in calore sensibile (aumento di temperatura). Questo processo è legato soprattutto alla capacità del terreno di trattenere acqua garantendo così una continuità del processo evapotraspirativo; l’effetto mitigatore dovuto alla riduzione delle temperature superficiali in seguito a processi di tipo evapostraspirativi può a volte risultare poco percepibile in seguito al rapido rimescolamento dei film d’aria superficiali più freschi con l’atmosfera dell’ambiente urbano per la presenza di moti convettivi.
Le modalità con cui si può intervenire sull’ambiente urbano con l’ausilio della vegetazione sono rappresentate da interventi sull’involucro edilizio o sull’arredo urbano. L’utilizzo di verde pensile è una realtà ormai affermata a livello globale e i cui benefici sono riscontrati sperimentalmente anche se, per questo tipo di copertura, è necessaria una progettazione accurata. Oltre alla scelta dei diversi materiali e al dimensionamento degli strati, è di fondamentale importanza la scelta della specie arborea. A seconda della collocazione geografica e dell’obiettivo progettuale che si vuole ottenere si sceglierà la corretta specie: ogni piantagione richiede particolari attenzioni di manutenzione ed una scelta che non valuta questi fattori può compromettere l’intera funzionalità del sistema tecnologico. L’uso del verde in copertura porta dei vantaggi anche per quanto riguarda le prestazioni dell’edificio. Studi canadesi confrontano un tetto con presenza di verde con lo stesso tetto senza vegetazione; i risultati mostrano una riduzione delle perdite di calore e una diminuzione del fabbisogno energetico. Anche l’utilizzo di vegetazione per ricoprire le chiusure verticali viene considerato un ottimo mezzo per ridurre l’effetto isola di calore e i fabbisogni energetici dell’edificio. Una prova sperimentale di questo fenomeno è stata effettuata presso l’Università di Toronto, Canada, dove si è misurato empiricamente il valore della temperatura superficiale su una parete verticale non coperta da vegetazione e su una parete con vegetazione. Le diverse misure, effettuate nel mese di Agosto 2000, hanno dato, per valori medi dall’aria esterna di 22 °C, 46 °C per la muratura non rivestita a verde e 26 °C per la copertura rivestita.
Altri studi sono stati eseguiti per vedere l’effetto del verde sull’ambiente urbano per il controllo delle temperature delle superfici e sul fabbisogno di un fabbricato con parte dell’involucro ombreggiato dal verde circostante.
Nel primo caso si riportano gli studi condotti a Serra de Collserola a nord est di Barcellona per il Campus Nord della UPC; si denota la grande differenza tra la temperatura delle pavimentazioni soleggiate (circa 55°C), con quelle poste nelle aree ombreggiate da alberi (circa 27°C) nelle ore centrali della giornata dove la radiazione solare è massima. In aggiunta è possibile osservare come un giardino trattato ad erba in area soleggiata risulti avere nelle ore di maggior radiazione, a parità di condizione di esposizione, temperature superficiali inferiori di circa 10 – 15 °C rispetto ad una pavimentazione costruita. Altro caso di studio è stato condotto negli Stati Uniti d’America. In questa analisi sono state effettuate delle misure sul campo per quantificare la riduzione del carico di climatizzazione estivo dovuto all’effetto di ombreggiamento degli alberi sull’involucro. Lo studio è stato condotto su due edifici differenziati per progettazione, orientamenti ed ombreggiamenti valutando la riduzione dei consumi, il loro andamento, i picchi di richiesta per diverse condizioni di ombra e diversi periodi di analisi. Il risultato è stato che grazie agli ombreggiamenti portati dalla vegetazione è stato possibile ottenere risparmi sui carichi di climatizzazione dell’ordine del 20% e 40%.
Una corretta progettazione del verde nell’ambiente urbano può potenzialmente portare notevoli benefici. Oltre a quelli trattati legati al microclima cittadino vanno evidenziati gli aspetti legati alla capacità di ritenzione idrica dei terreni quale lo sgravio del carico delle fognature, nonché l’abbatimento degli inquinanti nell’atmosfera in quanto riesce a filtrare la polvere e il particolato sottile. L’attenuazione dei venti indotta dalla vegetazione provoca un deposito degli elementi fini migliorando le condizioni generali di benessere.
Ma come è altrettanto facile dare questa definizione, è altrettanto difficile pensare ad un modello che consenta in fase di progettazione l’effettiva quantificazione degli effetti benefici che l’inserimento di aree verdi o l’utilizzo di giardini pensili o pareti verdi possano portare. Probabilmente solo con l’utilizzo di programmi di simulazione è possibile fare in fase di progettazione le opportune valutazioni.
*_Hanno collaborato Marco Comi, Feliciano Farina_*