“Cool roof” e tetti efficienti per stare al fresco

Affrontando il tema della vivibilità nei grandi centri urbani, dove oramai da tempo è concentrata e vive oltre la metà della popolazione del pianeta,capita spesso di affrontare, tra gli altri, il problema connesso con il cosiddetto effetto “isola di calore” nelle aree urbane, la cosiddetta UHI (Urban Heat Island).

Si tratta di un fenomeno oggetto di un gran numero di studi per le sue profonde interazioni ambientali, sociali ed economiche del moderno urbanesimo, sintetizzabili in tre grandi effetti dannosi, legati a:

1. Qualità dell’aria dal momento che l’alta temperatura che si determina nei grandi agglomerati urbani accelera i processi fotochimici alla base della creazione dello smog e di alcuni inquinanti come l’ozono;
2. Aumento dei consumi energetici per condizionamento;
3. Incremento della mortalità estiva per l’alta temperatura, soprattutto nelle fasce più deboli come gli anziani.

L’ultima volta avevamo affrontato l’argomento UHI per il tema legato alla qualità dell’aria, riferendo di un interessantissimo simposio mondiale sui temi dell’inquinamento nei grandi centri urbani del mondo, svoltosi a Firenze lo scorso 25 febbraio (vedi post “Convegno internazionale sulla meteorologia applicata in ambito urbano a Firenze: si parla di UHI (Urban Heat Island) ed inquinamento urbano). Questa volta vorrei affrontare lo stesso tema per il secondo punto elencato, quello legato cioè, ai consumi energetici e quindi alla efficienza energetica.

Su questo importante tema legato specificatamente all’ambito urbano, vari sono gli approcci in termini di soluzioni, con possibilità di investire su giardini pensili a sviluppo orizzontale e verticale o sulle coperture ventilate, ed anche, in maniera sempre più consolidata di optare verso soluzioni di tipo “cool roof”, letteralmente di tipo “tetto fresco”. Il concetto di cool roof nasce per dare risposte al grande surriscaldamento urbano degli edifici ma anche del manto stradale che rilasciano di giorno ma anche di notte, il calore accumulato, facendo registrare, in ambito urbano, temperature medie anche di 5-6 °C superiori alle campagne circostanti (vedi figura seguente).

Vediamo di capire meglio di che cosa si tratta. Il “cool roof” è un sistema di copertura in grado di riflettere la radiazione solare mantenendo fresche le superfici esposte ai raggi. Trattandosi di un sistema di raffrescamento passivo, tale tecnologia si basa sull’uso di tecniche per il controllo del calore utilizzando prevalentemente materiali ad alta riflettanza solare e ad alta emittanza termica, ovvero ad alta capacità di emettere calore sottoforma di radiazione infrarossa mantenendo il tetto fresco anche nelle ore di massima radiazione solare.

Rimanendo fresche le coperture, anche la quantità di calore trasmesso alle abitazioni sottostanti diminuisce, incrementando il comfort interno e riducendo i costi per la climatizzazione, con evidenti guadagni sia in termini economici che energetici. Le realizzazioni di cool roof si mantengono solitamente ad una temperatura compresa tra i 28°C ed i 33°C, di molto inferiore alle coperture convenzionali, garantendo un risparmio energetico giornaliero relativamente sia al condizionamento dell’aria sia ad una riduzione del picco di carico compresa tra il 10 e il 30%.

L’applicazione di membrane riflettenti incrementa inoltre la produttività dei pannelli fotovoltaici, mantenendo la temperatura della superficie del tetto decisamente inferiore rispetto al normale, con riduzione di temperatura che possono raggiungere anche i 40°C (vedi figura seguente).

Processi di scambio termico di un tetto piano (Fonte Dip. di Ingegneria Meccanica e Civile, Università di Modena e Reggio Emilia)

Sempre più interessanti anche le soluzioni disponibili per trasformare una normale copertura in un “cool roof”, attraverso l’utilizzo di differenti approcci in funzione dei materiale utilizzati, con la caratteristica comune legata alla colorazione bianca. A fianco delle materiali tradizionali di matrice fossile essendo prodotte da derivato del petrolio, come membrane bituminose e vernici di colore bianco, si stanno presentando sul mercato nuove soluzioni di cool roof ecologiche, riciclabili ed a ridotto impatto ambientale.

Tra questi prodotti anche la presentazione di un manto di copertura per “cool roof” a base di oli e resine vegetali. Si tratta di una membrana realizzata grazie alla riutilizzazione di scarti provenienti da altri settori industriali, minimizzando la produzione di rifiuti e di scarti di materie prime di questi ultimi e configurandosi a tutti gli effetti nell’ambito della bioedilizia.

Molti oramai i casi di studio per la verifica in campo delle nuove applicazioni di soluzioni cool roof su coperture orizzontali o verticali, dove si è verificato un generalizzato incremento dell’efficienza energetica delle abitazioni anche superiore al 40%, aggiuntive delle già eccellenti performance di tali edifici scaturite da tutti gli altri approcci di efficientamento e di progettazione secondo criteri bioclimatici.

Di uno di questi edifici, per l’Earth Rangers Centre for Sustainable Technology , inaugurato recentemente a Toronto in Canada, tra l’altro, ho diffusamente parlato proprio qualche mese fa nel post “Toronto e il green building: risultati da record all’Earth Rangers Centre for Sustainable Technology. Nell’edificio canadese ad esempio, l’impiego del cool roof (tetto bianco) associato al green roof (tetto verde), ha permesso all’edificio di raggiungere livelli di sostenibilità elevatissimi, riducendo i propri consumi addirittura del 90%.