Applicazione di soluzioni schermanti naturali per la mitigazione dell'isola di calore urbana e l'efficientamento energetico degli edifici

Increasingly, especially in the summer, heat waves are recorded that mainly characterize urban areas. These periods, characterized by high temperatures, accentuate microclimatic phenomena such as heat islands, favoring the thermal gap between urban areas and the surrounding rural areas. The higher the air temperatures recorded and the consumption in terms of building cooling will increase. Therefore, the aim of this paper is to evaluate the effect of applying Nature-Based Solutions (NBS) for heat island mitigation, simultaneously with studying the energy benefit, understood as savings, that buildings derive from the use of natural shielding solutions in their vicinity. The site chosen for study belongs to a portion of the textile-clothing sector of the Municipality of Carpi. Initially, three different scenarios of the studied site were simulated using the Envi-met software, with a progressive increase in the density of the applied NBS, to evaluate the reduction of the heat island. Subsequently, using the EnergyPlus software, a building representative of the industrial sector was modeled to understand energy consumption in relation to the different shading conditions of the building itself. The dynamic simulation of the building was carried out in the absence of shading, comparing it with progressively increasing shading conditions. To carry out the project, it was therefore necessary to ensure integration between the software and the means used for this interoperability is represented by the surface temperature of the south-facing wall (°C), a common aspect between the two programs. The results obtained highlight the importance of using NBS for heat island mitigation, as through plant evapotranspiration and the reduction of direct solar radiation due to the thick tree canopies, it is possible to reduce the potential air temperature, also reducing the energy consumption required for building cooling. The work appears to be a preliminary study for understanding particularly current issues, with the possibility of further study and more detailed simulations applicable in different urban areas.

Sempre più frequentemente, soprattutto nel periodo estivo, si registrano ondate di calore che caratterizzano prevalentemente le aree urbane. Tali periodi contraddistinti da elevate temperature, vanno ad accentuare fenomeni microclimatici come le isole di calore, favorendo il divario termico tra aree urbane e le circostanti zone rurali. Maggiori sono le temperature dell’aria registrate e crescenti saranno i consumi in termini di raffrescamento degli edifici. Pertanto, lo scopo di tale elaborato risulta essere la valutazione dell’effetto dell’applicazione di Soluzioni Basate sulla Natura (NBS) per la mitigazione dell’isola di calore, contemporaneamente allo studio del beneficio energetico, inteso come risparmio, che gli edifici traggono dall’impiego di soluzioni schermanti naturali nelle loro vicinanze. Il sito oggetto di studio scelto appartiene a una porzione del comparto tessile-abbigliamento del Comune di Carpi. Inizialmente sono stati simulati, attraverso il software Envi-met, tre differenti scenari del sito studiato, con un progressivo aumento della densità delle NBS applicate, per la valutazione della riduzione dell’isola di calore. Successivamente, utilizzando il software EnergyPlus, è stato modellato un edificio rappresentativo del comparto industriale, per la comprensione del consumo energetico relativamente alla differente condizione di ombreggiamento dell’edificio stesso. La simulazione dinamica dell’edificio è stata effettuata in assenza di ombreggiamento, paragonandola con condizioni di ombreggiamento progressivamente crescenti. Per lo svolgimento del progetto è stato quindi necessario garantire integrazione tra i software e il mezzo utilizzato per tale interoperabilità è rappresentato dalla temperatura superficiale della parete esposta a Sud (°C), aspetto comune tra i due programmi. Gli output ottenuti evidenziano l’importanza dell’utilizzo delle NBS per la mitigazione dell’isola di calore, in quanto attraverso l’evapotraspirazione delle piante e la riduzione della radiazione solare diretta per effetto delle folte chiome delle alberature, si è in grado di ridurre la temperatura potenziale dell’aria, riducendo inoltre, il consumo energetico necessario per il raffrescamento degli edifici. Il lavoro risulta essere uno studio preliminare per la comprensione di temi particolarmente attuali, con la possibilità di approfondimento e di simulazioni maggiormente dettagliate applicabili in differenti ambiti urbani.