Appunti Tecnica urbanistica presi a lezione

​

T

ECNICA​ ​Primo anno, secondo semestre​

​Prof.ssa Fratini​

​2023/2024​

​URBANISTICA​

​CAMBIAMENTI CLIMATICI E URBANISTICA​

​Il futuro del clima dipende dalle città, infatti dal solo 2% di superficie terrestre coperta da​

​città si concentra il 75% di tutte le emissioni nel pianeta.​

​In più la popolazione è in forte aumento e aumenterà la superficie impermeabile.​

​1.​ Q

​ uali sono i​​problemi​​che intendiamo affrontare quando​​parliamo di​

​adattamento climatico in città?​

❖

​ ​ ​I FENOMENI CLIMATICI E I PROBLEMI SULL’AMBIENTE URBANO​

❖

​ ​ ​LE CARATTERISTICHE INTRINSECHE DEI SISTEMI URBANI​

​I FENOMENI CLIMATICI E I PROBLEMI SULL’AMBIENTE URBANO​

​I fenomeni indotti dai cambiamenti climatici sono:​

​A.​ ​CRESCITA DELLE TEMPERATURE​

​B.​ ​PRECIPITAZIONI INTENSE​

​

C ause: secondo l’IPCC (Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico) c’è una​

​correlazione tra inquinamento e fenomeni estremi.​

​

L e aree urbane sono le maggiori responsabili delle emissioni di CO2 derivanti dalle​

​attività antropiche ma anche le più vulnerabili.​

​A.​ ​CRESCITA TEMPERATURE​

​

L e temperature più elevate si concentrano nelle aree​

​urbanizzate/industrializzate, infatti​

​il processo di urbanizzazione produce cambiamenti nella natura delle superfici​

​alterando i naturali equilibri di radiazioni e energia.​

​

S

i verificano ondate di calore e​​isole di calore​​.​

​Le onde di calore sono un fenomeno esogeno rispetto al sistema urbano, ma​

​quando arrivano ad interessare le nostre città, il loro effetto si sovrappone a​

​quello endogeno dell’isola di calore.​

​Isola di calore​

​:​

​aumento della temperatura dell’aria e del suolo rispetto alle aree rurali circostanti​

​Cause:​

​A.​ L

​ e superfici urbane assorbono più energia proveniente dal sole rispetto alle aree rurali​

​circostanti​

​B.​ ​Minore contenuto di acqua del suolo​

​C.​ ​Capacità dei canyon stradali di intrappolare la radiazione solare e quella infrarossa​

​D.​ ​La città è essa stessa una fonte di energia termica a causa delle attività antropiche legate al​

​condizionamento della temperatura indoor, al traffico veicolare, industrie, etc.​

​4 tipi di isola di calore urbana​

➔

​ ​ I

​ sola di calore “​

​Substrato​

​” (​

​UHI​ ​)

​: differenza di​​temperatura tra​

​SUB​

​il sottosuolo della città (suolo urbano e superficie edificata​

​sotterranea) e il terreno rurale circostante.​

​

S

i forma a causa del trasferimento di calore dalla superficie​

​urbana e dalle infrastrutture urbane al suolo. Il calore​

​immagazzinato nel substrato rimane per un periodo​

​considerevole (mesi, decenni)​

➔

​ ​ I

​ sola di calore “​

​Superficiale​

​” (​

​UHI​ ​): differenza​​di temperatura​

​SURF​

​tra l’interfaccia (punto di contatto) dell'atmosfera esterna con i​

​materiali solidi della città e l'equivalente interfaccia aria-terra​

​nella parte rurale.​

​

É dovuta principalmente alla geometria, alle proprietà radiative e​

​termiche delle varie superfici. Arriva a livelli massimi durante il​

​giorno in zone con scarsa vegetazione, o se una grande parte​

​della sua superficie è costituita da tetti.​

➔

​ ​ I

​ sola di calore della “​

​Canopia​

​” (​

​UHI​ ​): differenza​​tra la temperatura dell'aria contenuta nello​

​UCL​

​strato tra la superficie urbana e il livello del tetto (UCL), e la corrispondente altezza nello strato​

​vicino alla superficie della campagna.​

​

È massima dopo il tramonto, quando l'aria sopra le superfici​

​urbane si raffredda più lentamente dell'aria sopra quelle​

​rurali. Le UHI​ ​diurne sono generalmente piccole​​o​

​UCL​

​negative.​

➔

​ ​ I

​ sola di calore “​

​dello strato limite​

​” (​

​UHI​ ​): la​​differenza tra​

​UBL​

​la temperatura dell'aria nello strato compreso tra la​

​sommità dell'UCL e la sommità dello strato limite urbano​

​(UBL), e quella a quote simili nello strato limite atmosferico​

​(ABL) della regione rurale circostante.​

​

È dovuta al flusso di calore potenziato dalla città, che promuove la miscelazione nella bassa​

​atmosfera durante il giorno e la sostiene durante la notte. Di conseguenza, lo strato limite​

​urbano è più caldo di quello rurale per tutta la sua profondità​

​Metodologie di studio​​: osservazioni sul campo, modellazione​​numerica, modelli fisici​

​B.​ ​PRECIPITAZIONI INTENSE​

​Pioggia debole​ ​1-2 mm/h​

​

P

ioggia​ ​2-5 mm/h​

​moderata​

​Pioggia forte​ ​6-10 mm/h​

​Rovescio​ ​11-30 mm/h​

​Nubifragio​ ​> 31 mm/h​

​

L a quantità di pioggia che precipita adesso dal 1800 è rimasta invariata, ma i​

​giorni di pioggia sono in riduzione, aumentano i periodi siccitosi. Aumenta​

​l’intensità e i singoli eventi di pioggia scaricano più acqua in tempo ridotto.​

​

C

onseguenze: allagamenti temporanei nel tessuto urbano, i sistemi di​

​drenaggio urbano diventano inefficienti, danni economici e di vite umane.​

​LE CARATTERISTICHE INTRINSECHE DEI SISTEMI URBANI​

​Ci sono dei fattori che influenzano il microclima in città:​

​1.​ I

​ nquinamento e la concentrazione di attività: abitanti, abitazioni, traffico,​

​attività produttive​

​2.​ ​Consumo di suolo e superfici impermeabili​

​3.​ ​Materiali della città che interagiscono con la radiazione solare​

​4.​ ​La forma urbana​

​5.​ ​La presenza di vegetazione e di acqua​

​1)​ ​Inquinamento: la temperatura interagisce con l’inquinamento infatti l’effetto della​

​.​

​temperatura aumenta all’aumentare del livello di PM10​

​

L e componenti chimiche dell’inquinamento sono:​

​Benzene, Diossido di Zolfo e Azoto, Ozono, Co2, Polveri sottili come Pm10 o Pm2,5​

(

​ esistono piante con foglie cerate o pelucchi che raccolgono e intrappolano le polveri​

​sottili)​

​2)​ C

​ onsumo di suolo e superfici impermeabili​​: bisogna​​evitare di costruire nel suolo non​

​ancora utilizzato.​

​

L a cementificazione e l’elevata presenza di superfici asfaltate nelle città determina​

​l’accumulo di calore.​

​Un altro concetto emergente legato alla resilienza è la reversibilità come l’idea di​

​riciclare e riconvertire gli spazi, gli edifici della città.​​

​

A ree industriali dismesse possono essere convertite in parchi urbani (Südgelande Park​

​Berlino); così come è possibile realizzare programmi di de-impermeabilizzazione di​

​suoli urbani: nell’area​

​del Grand Lyon sono stati eliminati 113 ettari di asfalto per compensare il consumo di​

​suolo.​​

​Un suolo permeabile:​

​garantisce la fornitura di prodotti agricoli​

​●​ ​accoglie la biodiversità​

​●​ ​assorbe l’acqua piovana nel suolo e sottosuolo (altrimenti scorre in superficie e​

​●​ ​aumenta la pericolosità idraulica)​

​permette di stoccare carbonio​

​●​ ​assorbe il calore invece di rifletterlo​

​●​

​

L a differenza tra le zone centrali urbane e le aree rurali possono anche essere superiori​

​a 5℃​

​3)​ ​Materiali della città che interagiscono con la radiazione​​solare​​:​

​

A sfalto​

​Laterizio​

​Porfido​

​Calcestruzzo in piastrelle​

​Prati e coprisuolo​

​Terra battuta calcestre​

​Granito​

​Pavimentazioni drenanti​

​

L a scelta dei materiali per la costruzione di edifici e di infrastrutture (strade e spazio​

​pubblico) è determinante, al fine di mitigare le isole di calore.​​

​

L e «superficie scure», che possono rappresentare in città più del 40% della superficie​

​totale, assorbono calore e contribuiscono a innalzare le temperature.​​

​In una giornata di sole con 26°C un tetto esposto al sole può raggiungere la​

​temperatura di 80°C se il colore è scuro e 45°C se il colore è il bianco e solo 29°C se è​

​coperto di vegetazione.​​

​

I materiali scuri hanno un’albedo bassa, come l’asfalto, quindi riflettono poco i raggi​

​del sole e assorbono calore​

I

​ l parco urbano lineare di Superkilen, 750 metri di lunghezza, situato a Copenaghen​

​(quartiere Norrebo), è l'esempio di un intervento attento alle problematiche di​

​sostenibilità urbana e sociale.​​

​I materiali scelti per la realizzazione dell’asse hanno un albedo che non supera lo 0,2,​

​contribuendo così a mitigare il microclima locale.​

​4)​ L

​ a forma urbana​​: Ricerche svolte dal CNRS e dal MIT,​​dal centro interdisciplinare delle​

​nanoscienze di Marsiglia (CNRS Marseille) dimostrano come gli impianti urbani a​

​griglia, tipici delle città americane, trattengono più calore rispetto agli impianti urbani​

​organici caratterizzati da strade sinuose (centri storici) dove il calore si disperde.​​

​

L

’articolo pubblicato da Sobstyl et al nel 2018 «Role of city texture in Urban Heat​

​Islands at Nighttime» a valle di una ricerca svolta su 50 città americane dimostra che​

​gli effetti di calore variano in funzione della forma urbana. ​

​A questo riguardo si evidenzia l’utilità dell’impiego di modelli come Genius (forma​

​urbana), Teb (scambio città-atmosfera) e Urban Weather Generator per testare le​

​caratteristiche dei tessuti urbani e anticipare le risposte al fine di concepire forme nel​

​segno della resilienza.​​

​5)​ ​La presenza di vegetazione e di acqua:​

​1.​ ​Benefici Ambientali:​

​Riduzione dell'inquinamento atmosferico:​

​Assorbimento di CO2 e rilascio di ossigeno​

​Filtrazione di particelle inquinanti e polveri sottili​

​Regolazione del microclima:​

​Riduzione dell'effetto isola di calore urbano​

​Mantenimento delle temperature più basse attraverso l'ombreggiatura e​

​l'evapotraspirazione​

​Conservazione della biodiversità:​

​Creazione di habitat per flora e fauna locali​

​Promozione della diversità biologica nelle aree urbane​

​Gestione delle acque piovane:​

​Riduzione del deflusso superficiale e prevenzione delle inondazioni​

​Miglioramento della qualità delle acque attraverso la filtrazione​

​naturale​

​2.​ ​Benefici Sociali:​

​Miglioramento della salute mentale e fisica​

​Incremento della qualità della vita​

​2.​ ​Quali sono le strategie che potremmo adottare?​

​Le città per il clima che cambia e la qualità urbana​

❖

​ ​ ​LA CITTÀ OASI​

​:​

​

C

onsidera gli aspetti vegetazionali come componenti fondamentali per la​

​mitigazione delle isole di calore e al tempo stesso la mitigazione​

​dell’inquinamento dell’aria.​

​

A questi si aggiungono i benefici prodotti dalla presenza della natura per​

​quanto concerne la salute e il benessere psicofisico deI cittadini.​​

I

​ l fenomeno climatico dell’Isola di Calore designa una differenza di​

​temperatura osservata di notte nelle zone urbanizzate e nelle zone agricole​

​limitrofe. Questo scarto può variare da 2°C a 12°C. Lo scarto di temperatura a​

​circa 1,2 metri dal suolo tra una strada con e senza alberi può variare tra 0,7°C e​

​2°C (secondo il tipo di alberi e la densità dell’impianto)​

​

L a città oasi si struttura intorno a una rete verde di parchi e giardini connessi​

​da viali alberati.​​

​

L

’idea di garantire salubrità e bellezza grazie alla componente vegetale nasce​

​con le città dell ‘800: Parigi (Haussmann), Barcellona (Cerdà), Boston e la​

​«collana di smeraldi progettata da F.L. Olmsted (1878-1896)​

​

A

ttraverso il meccanismo dell'evapotraspirazione, cioe’ l’emissione di vapore​

​acqueo, la pianta contribuisce ad abbassare la temperatura dell’aria)​

​

U

na banda di vegetazione di una larghezza che varia tra 50 m. e 100 m. può​

​ridurre di 3,5°C la temperatura in un quartiere limitrofo. Questo effetto di​

​raffrescamento è percepibile fino a una distanza massima di 100 metri (Liébard​

​A., Deherde A. 2005).​

❖

​ ​ ​LA CITTÀ SPUGNA:​

I

​ l concetto nasce in Canada da una definizione del Canadian Water Summit: «è​

​un modello di città che stabilisce una connessione tra infrastrutture verdi,​

​l’implementazione di misure a basso impatto con un asset management​

​efficace all’interno di un approccio, che associa il recupero di acqua piovana alla​

​mitigazione dei fenomeni di inondazione».​​

​

L a gestione dell’acqua è cruciale nell’ottica di perseguimento di una città​

​resiliente. Questo significa ridare «spazio all’acqua» ed elaborare soluzioni che​

​consentano di massimizzare gli effetti di raffrescamento che ne derivano.​​

I

​ l principio della Sponge City è di trattenere l’acqua piovana in città anziché​

​eliminarla nel sistema fognario. Questo consente di raffreddare​

​«naturalmente» (NBS) l’ambiente urbano utilizzando una risorsa fornita​

​«gratuitamente».​​

​Il modello è stato adottato in Cina con un programma nazionale lanciato nel​

​2014 con l’obiettivo per il 2030 di fare in modo che l’80% delle aree urbane​

​locali siano in grado di assorbire acqua e il 70% dell’acqua proveniente da​

​piogge torrenziali sia riutilizzata.​​

​W UHAN è la città pioniera di questo programma con giardini della pioggia e​

​tetti verdi, dispositivi per trattenere l’acqua, strade e marciapiedi realizzati​

​per assorbire acqua e rivestimenti stradali permeabili o «porosi». Seguono le​

​città di Shenzhen e Taipei​​

​

L

’insieme di queste soluzioni rientrano nella categoria :​​Sustainable drainage systems​

​(SuDS)​​sistemi progettati per gestire localmente i​​fenomeni legati alle piogge, ispirati​

​ai drenaggi naturali con la finalità di favorire l’infiltrazione dell’acqua nel suolo,​

​mitigando gli impatti locali attraverso trattamenti “passivi”. ​

​Strategie di mitigazione per l’isola di calore​

❖

​ ​ ​Tetti Freddi (Cool roofs)​

​

:​

​I materiali dei tetti più freschi hanno un'elevata albedo​

(

​ ~65%) e assorbono e trasferiscono all'edificio il 35% o meno dell'energia che li​

​raggiunge. Questi materiali riflettono la radiazione attraverso l'intero spettro solare,​

​specialmente nelle lunghezze d'onda del visibile e dell'infrarosso (calore).​

Le​

​temperature superficiali ridotte dai tetti freddi possono​

ridurre la temperatura​

​dell'aria!​

❖

​ ​ ​Tetti Verdi (Green roofs)​

​:​

​Il tetto verde o verde​​pensile è un impianto vegetale su​

​uno strato di supporto impermeabile.​​

​I benefici ecologici sono diversi:​​

➢

​ ​ ​La riduzione del carico sullo smaltimento delle acque piovane​​

➢

​ ​ ​Miglioramento del comfort termico:​

​I tetti verdi, riducendo il trasferimento di calore attraverso il tetto di un edificio,​

​possono migliorare il comfort interno e ridurre lo stress termico associato alle​

​ondate di calore. L'uso dei cool roofs offre vantaggi simili in termini di​

​temperatura dell'aria interna.​

➢

​ ​ ​L’aumento della biodiversità​​

➢

​ ​ ​Riduzione inquinamento atmosferico ed emissioni gas serra:​

​La vegetazione rimuove gli inquinanti atmosferici e le emissioni di gas serra​

​attraverso la deposizione secca e il sequestro e lo stoccaggio del carbonio​

➢

​ ​ ​Riduzione Consumi Energetici:​

​Consentono risparmio dell'energia necessaria per raffreddare e riscaldare gli​

​edifici.​

​Quando i tetti verdi sono bagnati, assorbono e immagazzinano grandi quantità​

​di calore, riducendo le variazioni di temperatura.​

​Quando sono asciutti, gli strati del tetto verde fungono da isolante, diminuendo​

​il flusso di calore attraverso il tetto, riducendo così l'energia di raffreddamento​

​necessaria per ridurre le temperature interne dell'edificio.​

​In inverno, meno calore dall'interno dell'edificio viene disperso attraverso il​

​tetto, il che riduce il fabbisogno di riscaldamento. In estate, la vegetazione del​

​tetto verde riduce la temperatura del tetto e la temperatura dell'aria, riducendo​

​così la domanda d