Vegetazione ed
ambiente costruito
L’architettura bioclimatica
ha recuperato l’importanza di un corretto uso del verde, al fine di ridurre i consumi
energetici per il mantenimento delle condizioni di comfort negli ambienti. In particolare,
un accorto impiego del verde consente di ridurre i consumi energetici per il riscaldamento
degli ambienti del 10-20% e quelli per la climatizzazione estiva del 20-50%.
Negli ultimi anni, poi, le
preoccupazioni per gli effetti sul clima della produzione antropica dei gas-serra, hanno
evidenziato il ruolo della riforestazione urbana tra le strategie di contenimento della
concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera.
Le relazioni
energetiche tra verde ed ambiente costruito
La presenza di essenze vegetali
in prossimità di un edificio incide sulle interazioni energetiche tra questo e
l’ambiente esterno, principalmente in quattro modi:
parziale intercettamento della
radiazione solare e quindi riduzione del flusso incidente sulle superfici esterne
dell’edificio; la percentuale di ostruzione ai raggi solari dipende dalla specie
vegetale, dall’età della pianta, dal suo posizionamento, dal periodo dell’anno
(una specie decidua intercetta d’inverno comunque il 20-50% della radiazione solare);
processo di evapotraspirazione:
le foglie colpite dai raggi solari cedono acqua sottraendo calore all’aria
circostante che si raffredda; il livello di frigorie generate in tal modo può essere
notevole (si calcola che un albero con folta chioma abbia, in un clima caldo-secco, un
effetto rinfrescante paragonabile a quello di cinque impianti di aria condizionata da
finestra), ma si disperde rapidamente nell’ambiente circostante a meno che
l’area verde sia sufficientemente estesa, nel qual caso l’abbassamento di
temperatura può essere marcato (fino a 6-7 0C);
alterazione della velocità
dell’aria: nella zona sottovento si crea una turbolenza, con una riduzione della
velocità del vento legata alla permeabilità (rapporto tra la superficie dei vuoti e
quella della sezione intercettata dal vento) degli elementi frangivento; la riduzione
massima delle infiltrazioni in edifici posti dietro barriere vegetali si ha quando la
distanza tra le piante ed il manufatto è pari a 1-2 volte l’altezza delle piante
stesse; la presenza di vaste aree alberate può ridurre la velocità dei flussi
d’aria fino al 50%; questa minore intensità del vento è certamente benefica nelle
condizioni invernali, in quanto riduce le infiltrazioni d’aria negli ambienti
interni; d’estate può invece rappresentare un elemento limitativo nei casi in cui si
voglia raffreddare l’edificio con la ventilazione naturale (un posizionamento accorto
delle piante può invece favorire i flussi d’aria estivi creando un effetto Venturi);
infine vanno valutate le
modifiche degli scambi radiativi ad onde lunghe tra le superfici degli edifici e
l’ambiente esterno. Anche in questo caso si è in presenza di fattori positivi,
determinati dal fatto che l’edificio "vede" le superfici degli alberi a
temperature inferiori rispetto al terreno soleggiato, e di elementi negativi legati al
minore scambio nell’infrarosso con il cielo di pareti e tetto, parzialmente coperti
da alberature.
L’efficacia dei vari
fenomeni è fortemente variabile in relazione alle condizioni climatiche, alle
caratteristiche degli edifici e della vegetazione. Complessivamente, comunque, il
miglioramento delle condizioni di comfort estivo ed invernale e la riduzione dei consumi
energetici degli impianti di climatizzazione possono risultare molto significativi.
Efficacia energetica
del verde
Non esiste una vasta casistica di
misure sperimentali sugli impatti legati alla presenza di verde attorno agli edifici, ma
quanto fino ad oggi raccolto permette di evidenziare interessanti risultati in termini
quantitativi e di validare modelli di simulazione utilizzabili per comprendere le
variazioni dei consumi in relazione ad una serie di parametri (clima, caratteristiche
degli edifici, posizionamento ed intensità dell’ombreggiamento vegetale...).
Abbassamento della
temperatura delle pareti degli edifici
Una superficie al sole può
raggiungere valori di temperatura 15-20 0C più elevati rispetto ad una
ombreggiata dal verde.
Riduzione della
velocità del vento
L’indice di infiltrazione
varia al variare della distanza tra l’edificio e diversi tipi di barriera vegetale:
la protezione più elevata si ha con barriere dense poste ad una distanza pari a due volte
l’altezza degli alberi. Considerando che le infiltrazioni d’aria per un edificio
medio rappresentano il 25-35% del carico termico invernale e che un buon posizionamento
degli elementi frangivento può dimezzare le infiltrazioni d’aria, il risparmio
energetico massimo ottenibile è dell’ordine del 10-20%.
Misure di riduzione dei
flussi entranti e dei consumi energetici
Sono state anche effettuate
misure per valutare, direttamente o indirettamente, i risparmi energetici legati alla
presenza di alberature. Faremo qui riferimento alle ricerche effettuate in vari paesi con
climi diversi.
I risparmi elettrici per il
condizionamento estivo misurati (o le riduzioni dei flussi termici entranti degli edifici)
variano tra il 25% e l’80%.
Va sottolineato che la
comparazione tra i vari casi è resa difficile dalla diversità dei sistemi di
monitoraggio, dei climi, delle alberature utilizzate e delle tipologie edilizie.
Questo spiega come mai siano
state rilevate forti differenze nei risparmi energetici.
Un altro studio ha monitorato gli
stessi edifici monofamiliari, prima in assenza di alberi e successivamente con le facciate
sud e ovest completamente ombreggiate da 16 piante (8 grandi e 8 piccole). Entrambi gli
edifici hanno fatto riscontrare nel clima di Sacramento (California) una riduzione dei
consumi estivi di condizionamento del 29% e della potenza di punta del 22%. La velocità
del vento si è ridotta deI 13-16%, mentre le temperature delle pareti ombreggiate hanno
raggiunto valori di 10-25 0C inferiori rispetto a quelle soleggiate.
Evapotraspirazione
L’effetto legato
all’evapotraspirazione può essere misurato indirettamente attraverso la riduzione di
temperatura in presenza di aree verdi.
All’interno di un parco o di
una cintura verde si possono avere abbassamenti di 2-3 0C (ma si sono
registrate riduzioni anche di 6-7 0C), e l’effetto rinfrescante si può
sentire anche nelle zone circostanti sottovento.
In misure rilevate nei dintorni
di un’area verde a Davis in California si è riscontrata una riduzione della
temperatura fino a distanze pari a 5 volte l’altezza delle piante.
Gli effetti
microclimatici su scala urbana
La crescita dei centri urbani ha
comportato dei notevoli effetti a livello microclimatico, con un innalzamento della
temperatura dell’aria proporzionale alla ampiezza dell’area costruita, che può
raggiungere i 2-5 0C nei confronti del territorio circostante. Questo fenomeno
definito "isola di calore urbana" aumenta il disagio estivo dei cittadini e
favorisce la formazione di smog e di inquinanti atmosferici (in particolare aumentando la
concentrazione di ozono).
L’innalzamento della
temperatura comporta inoltre un incremento dei consumi elettrici per la climatizzazione
degli ambienti. Questo impatto è particolarmente rilevante nelle città in cui la
climatizzazione estiva è molto diffusa. Ad esempio a Los Angeles, dove l’espansione
della metropoli ha fatto registrare un incremento di 3 0C rispetto al 1940, la
modifica del microclima comporta un aumento della potenza di punta della domanda elettrica
di 1500 MW, equivalente alla potenza di 1,5 centrali elettriche di grandi dimensioni
(cioè un incremento di 500 MW per ogni grado in più della temperatura dell’aria).
In Italia, è stato calcolato che la diffusione della climatizzazione estiva potrebbe
comportare nei prossimi 30 anni un incremento della richiesta di potenza sulla rete di
3000 MW per ogni aumento di 0C.
Il verde urbano agisce in
controtendenza rispetto a queste variazioni del microclima. La presenza di zone verdi
nelle città contribuisce, infatti, attraverso il fenomeno dell’evapotraspirazione, a
ridurre la temperatura dell’aria. L’abbassamento di temperatura cresce in
maniera non lineare all’aumentare della superficie a verde di una città. Con una
copertura alberata pari ad un terzo della superficie urbana si ottiene circa il 60% della
riduzione massima della temperatura legata al verde. Il verde urbano tende inoltre a
ridurre la velocità del vento, con un effetto positivo nei mesi invernali e
potenzialmente negativo d’estate (minore raffreddamento notturno degli ambienti).
In quartieri residenziali
statunitensi, in presenza di un incremento del 10% della copertura verde, è stata
misurata una riduzione del 10-20% della velocità media del vento.
Programmi di riforestazione
urbana hanno portato a modifiche interessanti del microclima. Per esempio, nella città
cinese di Nanchino, dove nel dopoguerra sono stati piantati 34 milioni di alberi, le
temperature medie estive si sono ridotte di 2,5 0C. A Los Angeles, in occasione
delle Olimpiadi del 1984 venne piantato un milione di alberi. La città di Tucson, in
Arizona, sta attuando un programma di piantumazione di mezzo milione di alberi per
mitigare il clima desertico (è stato stimato un possibile risparmio annuo di poco meno di
300 kWh per pianta, per quattro quinti dovuti alla riduzione di temperatura legata ai
processi di evapotraspirazione).
Verde ed effetto serra
Il verde urbano ha acquisito
un’importanza particolare negli ultimi anni, al crescere delle preoccupazioni della
comunità scientifica internazionale sulle possibili alterazioni climatiche dovute alla
immissione di gas di serra nell’atmosfera.
Secondo gli scenari elaborati
dall’IPCC, l’organismo delle Nazioni Unite che ha fornito le basi per la
predisposizione di una convenzione mondiale sul clima, nel corso del prossimo secolo
— se non verrà attivata un strategia di riduzione dei gas climalteranti (ad iniziare
dall’anidride carbonica prodotta dalla conversione dei combustibili fossili) —
si avrà un incremento della temperatura media del pianeta compreso tra i 2 ed i 5 0C,
con effetti collaterali estremamente allarmanti (siccità, alluvioni, innalzamento del
livello del mare...).
In questo contesto
l’estensione della superficie alberata nelle città assolve ad un doppio compito. Da
un lato la crescita delle piante comporta un’accumulazione di carbonio sottratto
all’aria grazie al processo di fotosintesi clorofilliana: una pianta assorbe in media
4-6 kg di carbonio (equivalenti a 15-22 kg di anidride carbonica) l’anno.
Dall’altro può contribuire alla riduzione dei consumi energetici — invernali e,
soprattutto, estivi — nel settore civile, evitando l’immissione in atmosfera di
anidride carbonica (in Italia circa 600 grammi per ogni kWh prodotto). Questo secondo
effetto è generalmente maggiore di quello legato all’accumulo di carbonio durante la
crescita delle piante.
Va sottolineato inoltre che la
rapida diffusione anche nel nostro paese dell’uso dell’aria condizionata, dovuta
al miglioramento del livello del benessere e alla scarsa qualità degli edifici realizzati
nel dopoguerra, comporta oltre ad un aumento dei consumi elettrici, anche una crescita
della richiesta di potenza sulla rete, tanto che la punta della domanda estiva sta
raggiungendo quella invernale (in alcune situazioni l’ha già superata). Ciò
accresce l’importanza della efficacia del verde urbano nel ridurre, oltre ai consumi
di elettricità, anche la potenza richiesta sulla rete. In presenza di un picco di potenza
nei mesi estivi (come è il caso di molte regioni degli Stati Uniti e come sta per
accadere in Italia), ogni riduzione di potenza richiesta sulla rete si riflette infatti in
una minor necessità di centrali da installare.
In termini quantitativi è stato
calcolato che la piantumazione di 100 milioni di alberi nelle città statunitensi potrebbe
consentire di ridurre di 22 miliardi di kWh i consumi elettrici ed evitare
l’emissione in atmosfera di 15 milioni di tonnellate di anidride carbonica (12).
Poiché si stima che per gli Usa
l’efficienza nella riduzione delle emissioni di CO2 sia 15 volte superiore
alla capacità di assorbire carbonio di un albero piantato in una foresta, un programma di
riforestazione urbana come quello indicato equivale, dal punto di vista dei gas di serra,
alla piantumazione di un miliardo e mezzo di alberi con un incremento della superficie
forestale di 1,5 milioni di ettari.
Valutazioni effettuate nel
contesto italiano indicano un’efficacia inferiore delle alberature cittadine
(accumulo 3-10 volte maggiore rispetto al caso di alberi piantati in campagna), a causa
del diverso mix di centrali elettriche, della differente composizione del parco edilizio e
della minore diffusione dell’aria condizionata che si registrano nel nostro paese. Il
contributo in termini di riduzione delle emissioni di anidride carbonica è comunque
limitato. In uno studio effettuato per conto del Comune di Bologna, si è valutato che
l’aumento del verde urbano previsto per il 2005 potrebbe contribuire a ridurre le
emissioni di CO2 per meno dell’l%.
Il possibile ruolo
delle amministrazioni locali e delle municipalizzate
I Comuni possono svolgere un
ruolo importante per un utilizzo corretto del verde urbano sia in fase progettuale
(adeguando strumenti quali i Piani Regolatori e i regolamenti edilizi), sia in fase
gestionale. Un’azione incisiva può essere svolta anche dalle aziende municipalizzate
dell’energia, come dimostrano alcune esperienze straniere.
Negli Stati Uniti, in
particolare, nel corso dell’ultimo decennio si sono diffuse le politiche di risparmio
energetico attraverso un controllo della domanda (Demand Side Management), con una
crescente attenzione anche all’impiego del verde urbano.
L’esperienza più
significativa riguarda l’azienda municipalizzata della capitale della California, la
Sacramento Municipal Utility District, che ha lanciato lo Shade Tree Program con
l’obiettivo di piantare mezzo milione di alberi entro il 2000 (tra il 1990 ed il 1994
sono già state distribuite 160.000 piante). Il programma prevede l’offerta di 38
specie diverse, tutte resistenti alla siccità, con un’attenzione alla salvaguardia
della biodiversità (nessuna essenza supera il 15% del totale piantato ogni anno). La
compagnia elettrica, che ha coinvolto in questa iniziativa l’associazione
ambientalista Sacramento Tree Foundation, investe annualmente un milione di dollari nella
campagna. Ogni anno vengono distribuiti in media 3,5 alberi per abitazione alle 15-20 mila
utenze.
Programmi analoghi sono stati
attivati nelle città statunitensi di Anheim, San Diego e Tucson. Circa 70 compagnie
elettriche negli Usa hanno sottoscntto il Tree Power Program promosso dalla American
Public Power Association e si impegnano a diffondere il verde urbano nelle forme più
diverse (che vanno fino allo sconto di 10 $, praticato dal Virginia Electric Department,
sulla bolletta degli utenti della città di Manasas che piantano un albero vicino alla
propria casa).
In termini economici, il costo
dell’energia risparmiata attraverso l’impiego della vegetazione è stato stimato
negli Stati Uniti pari a 15 lire al kWh, mentre il costo dell’anidride carbonica non
emessa è stato valutato in 12 lire al kg. Un albero posizionato in maniera accorta e ben
mantenuto consente quindi di ripagare economicamente l’investimento (dilazionando la
costruzione di nuovi impianti elettrici per coprire la domanda di punta estiva) e questo
è il motivo dell’interesse delle compagnie elettriche. È stato inoltre calcolato
che, a parte gli aspetti energetici, gli effetti estetici, acustici, di depurazione
dell’aria e di capacità di assorbimento dell’acqua da parte del verde urbano
hanno un valore economico di 2-3 volte superiore al costo legato alle operazioni di
piantumazione e manutenzione.
Conclusioni
L’efficacia della
vegetazione nel quadro di una strategia di difesa ecologica locale e planetaria deve
indurre ad una diversa e più attenta considerazione del verde urbano, sia
nell’ambito degli strumenti urbanistici (piano regolatore, regolamento edilizio) che
della progettazione dei singoli edifici. La rapida diffusione degli impianti di
climatizzazione estiva anche nel nostro Paese pone con particolare urgenza la necessità
di una progettazione della nuova edilizia secondo principi bioclimatici, ricorrendo anche
ad un accorto ruolo della vegetazione per garantire migliori condizioni di confortevolezza
negli ambienti ed un ricorso minimo alle fonti energetiche convenzionali.
Un ruolo particolare può essere
svolto dagli enti locali e, in maniera innovativa, dalle aziende municipalizzate.
(Tratto da: Gianni Silvestrini Istituto
per ‘Edilizia ed il Risparmio Energetico del CNR, Palermo)
