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I caratteri morfologici e fisico-costruttivi dei sistemi urbani sono responsabili della creazione di un particolare microclima, caratterizzato da particolari fenomeni fisici, chimici e biologici, determinati dall’interazione tra ambiente costruito e fattori climatico-ambientali. Tale regime microclimatico è definito Clima Urbano.
L’effetto Isola di Calore Urbana (ICU), termine con il quale si indica una differenza di temperatura in genere positiva osservata tra un’area urbana e la rurale circostante, è il fenomeno di interazione tra clima e ambiente urbanizzato più conosciuto.
I costi dell’effetto Isola di Calore Urbana sono notevoli per le città e la riduzione di tale effetto rappresenta per il sistema urbano un enorme beneficio in termini ambientali, economici, di benessere e salute per i cittadini.
Le strategie, tecniche e tecnologie per la mitigazione del microclima urbano sono oggi consolidate e validate in letteratura. Le applicazioni su scala limitata sono numerose ed i benefici ottenibili dall’applicazione delle singole strategie su temperature ed ambiente urbano sono stati ampiamente testati e quantificati in molteplici contesti urbani ed in differenti aree geografiche.
Se con l’applicazione di singole strategie si possono ottenere buoni risultati, per obiettivi più ambiziosi è necessaria l’applicazione simultanea di più strategie.
E’ inoltre indispensabile ampliare la scala di intervento e adottare un approccio di tipo “ambientale”, dove con ambiente si intende tutto ciò che ci circonda, ovvero l'insieme delle condizioni in cui si svolge la vita degli organismi, che comprende sia l’insieme delle risorse ambientali del nostro territorio, che lo spazio costruito e il sistema del non costruito, ovvero quel tessuto connettivo aperto che infrastruttura la città.
Tale approccio, volto alla definizione di un mix ottimizzato di azioni e strategie applicabili per la mitigazione del microclima urbano, che richiede accurate fasi di analisi e di progettazione è inevitabilmente site-oriented.
Pertanto nel percorso di tesi, dopo una necessaria fase introduttiva di approfondimento delle tematiche di cambiamento climatico globale e locale e dei relativi rapporti, dei concetti di mitigazione e adattamento e dei relativi rapporti, delle questioni climatiche e ambientali proprie delle aree urbane, dell’isola di calore e delle sue cause e delle strategie/azioni applicabili per la sua mitigazione, è stata individuata l’area di trasformazione delle Ex Officine Grandi Riparazioni, Firenze, quale area oggetto di studio.
Il software ENVI-met - programma di modellazione tridimensionale per la simulazione del comportamento microclimatico e fisico di aree urbanizzate - è stato individuato quale strumento per la valutazione dell’efficacia dell’applicazione delle differenti strategie . Caratteristica propria di ENVI-met, rispetto ad altri software per la simulazione ambientale, è la concezione olistica dell’ambiente urbano, considerato come un sistema unico all’interno del quale avvengono molteplici processi ed interazioni tra i diversi elementi che lo compongono: atmosfera, suolo, edifici e vegetazione.
Dopo una breve fase di inquadramento territoriale dell’area fiorentina, il contesto entro cui è collocata l’area di trasformazione è stato analizzato in termini di sistemi per la mobilità e presenza di attrezzature collettive, di caratteristiche del sistema insediativo e dotazioni ecologiche e ambientali, presenza di attività produttive, economiche e ricettive, quadro normativo e trasformazioni urbanistiche previste con il loro stato di realizzazione, in termini di intensità qualitativa dell’isola di calore urbana.
Ha fatto seguito una fase di sintesi in cui per ciascun elemento di analisi sono state individuate potenzialità e problematiche, e definiti obiettivi, cui sono state associate strategie per la mitigazione del microclima urbano e fattibilità di tali interventi.
E’ stato quindi realizzato un modello di simulazione microclimatica ENVI-met dell’area di trasformazione nello suo stato di fatto (anzi di una parte di essa per le limitazioni dovute all’utilizzo della versione Lite del software) e, tramite l’osservazione della distribuzione delle temperature così ottenute, sono state individuate le prime indicazioni utili per la progettazione dell’area.
Preliminare alla realizzazione del modello è stata la fase di definizione degli input ovvero - oltre ai dati climatici per giornata tipo invernale, estiva e di ondata di calore - la definizione dell’area di analisi e il dimensionamento della griglia di modellazione, la definizione dell’orografia e della geologia del terreno, la mappatura degli edifici presenti entro tale area di analisi con definizione di altezze, materiali e sistemi costruttivi impiegati per coperture e pareti, a mappatura della vegetazione, con definizione di altezze e specie arboree presenti.
Alla luce delle analisi e delle considerazioni svolte, delle indicazioni progettuali individuate, la scheda norma di trasformazione dell’area Ex-OGR, così come riportata nel regolamento urbanistico del comune di Firenze, è stata oggetto di revisione.
E’ stata quindi compilata una nuova scheda norma di trasformazione, con indicazioni e prescrizioni generiche. Successivamente sono stati individuati quattro differenti comparti, per ciascuno dei quali sono stati definiti spazi urbani, aree per il verde, aree edificabili e aree per parcheggi e fornite indicazioni per la riduzione dell’isola di calore ( e del run-off superficiale) oltre che suggerimenti per la composizione architettonica.
Per approfondire il contenuto della scheda norma e fornire indicazioni di dettaglio per il miglioramento della qualità climatica ed ambientale dei luoghi di trasformazione, il comparto oggetto di nuove edificazioni è stato sottoposto a molteplici simulazioni ENVI-met.
Sono state simulate differenti geometrie urbane, testati differenti materiali e sistemi costruttivi per le chiusure verticali ed orizzontali degli edifici, applicate diverse soluzioni per la copertura del suolo e tipologie di vegetazione. Sono infine stati individuati tre scenari di riferimento: uno critico e due ottimizzati (teorico e realistico) e confrontate le differenze in termini di distribuzione delle temperature. Sono così state ottenute nuove e più stringenti indicazioni per la progettazione del comparto.
Terminata la compilazione della scheda norma è stata elaborata una ipotesi progettuale di massima del comparto , con l’obiettivo di mettere insieme tutte le considerazioni derivate dall’intero percorso di tesi e verificare la veridicità delle indicazioni progettuali ottenute.
La proposta di progetto elaborata è stata dunque analizzata con lo strumento ENVI-met per quantificare i benefici derivati da una progettazione ragionata in termini sia ambientali-climatici che urbanistici e compositivi e confrontarla con una progettazione poco ragionata cui sono stati applicati materiali e sistemi costruttivi di comune utilizzo (scenario critico).
Conclusione è che non solo i benefici termici derivanti da una buona progettazione riescono a coprire quel gap di circa un +1,5°C - indicato a livello internazionale come soglia critica di aumento delle temperature medie - nell’area di progettazione, ma che tali benefici, seppur in minima parte, possono estendersi anche alle aree adiacenti mitigando il microclima urbano e riducendo il fenomeno dell’isola di calore urbana.
La considerazione finale è rivolta all’acquisizione di consapevolezza sul potenziale che una progettazione ragionata ha sulla mitigazione delle temperature all’interno del sistema urbanizzato.
Appello finale è rivolto al riempimento di quel gap normativo per cui se da un lato è massima l’attenzione all’efficientamento e alla riduzione dei consumi energetici degli edifici, é incomprensibilmente scarsa l’attenzione nel ridurre gli impatti dell’edificio sul microclima nel quale esso si inserisce, microclima che ha evidentemente notevole influenza sui consumi energetici per la cui riduzione ci stiamo tanto impegnando.