Criticità e strategie di intervento per la realizzazione di coperture verdi su edifici esistenti. Valutazioni tecnologiche, energetiche e botaniche.

(1)

SCUOLA DI INGEGNERIA

CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA

EDILE – ARCHITETTURA

Tesi di Laurea Magistrale

CRITICITÀ E STRATEGIE DI INTERVENTO PER LA REALIZZAZIONE DI

COPERTURE VERDI SU EDIFICI ESISTENTI.

Valutazione tecnologiche, energetiche e botaniche.

Relatori

Prof. Ing. Daniele Testi

Dott. Agr. Fabrizio Cinelli

Dott. Arch. Giovanni Santi

Candidata

Aurora Capantini

(2)

Agli occhi,

gli alberi

e i sogni.

(3)

INDICE

INDICE DELLE TABELLE V

INDICE DELLE FIGURE VIII

PREMESSA 1

1. INTRODUZIONE 3

2. ORIGINE DEI TETTI VERDI 9

2.1. IL VERDE PENSILE DALL’ANTICHITÀ AL 1865 9

2.2. IL VERDE PENSILE DAL 1865 AL SECONDO DOPO GUERRA 15

2.3. IL VERDE PENSILE AI NOSTRI GIORNI 16

3. IL SISTEMA DEL GREEN ROOF 22

3.1. TIPOLOGIE DI TETTI VERDI 23

3.1.1. Tetti verdi estensivi 23

3.1.2. Tetti verdi intensivi 24

3.1.3. Tetti semi – intensivi 25

3.2. BENEFICI 26

3.2.1. Riduzione dello smaltimento delle acque piovane 26 3.2.2. Diminuzione dei consumi energetici degli edifici 27

3.2.3. Riduzione dell’effetto dell’isola di calore 28

3.2.4. Attenuazione dell’inquinamento acustico 28

3.2.5. Mitigazione delle polveri sottili 29

3.2.6. Miglioramento della qualità dell’acqua 29

3.2.7. Incremento della durata della copertura 30

3.2.8. Riduzione dell’elettrosmog 30

3.2.9. Incremento della biodiversità 31

3.2.10. Aspetti psicologici e terapeutici 31

3.2.11. Valorizzazione degli edifici e vantaggi economici 31

3.3. TECNICHE DI REALIZZAZIONE 32 3.3.1. Vegetazione 34 3.3.2. Substrato 37 3.3.3. Irrigazione 40 3.3.4. Strato filtrante 42 3.3.5. Strato drenante 43

(4)

3.3.6. Barriera antiradice 44

3.3.7. Impermeabilizzante 45

3.3.8. Strato di separazione, accumulo e protezione meccanica 46

3.3.9. Caratteristiche tecniche componenti 47

4. IL QUADRO NORMATIVO E SVILUPPO DEL TETTO VERDE 50

4.1. NORME, SVILUPPO E SCENARI EUROPEI E MONDIALI CIRCA I TETTI VERDI 50 4.2. NORME, SVILUPPO E SCENARI IN ITALIA CIRCA I TETTI VERDI 52

4.2.1. Le agevolazioni fiscali 53

4.2.2. Regolamenti a livello regionale e comunale 53

4.3. LA NORMA UNI 11235:2015 – “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione, il controllo e

la manutenzione di coperture a verde” 58

4.3.1. Elementi, strati e impianti componenti il sistema 58

4.3.2. Attitudine alla biodiversità 69

4.3.3. Manutenzione 70

4.3.4. Controlli 71

4.4. LE CERTIFICAZIONI LEED, BREEAM E ITACA 73

4.4.1. La certificazione LEED 73

4.4.2. Il sistema BREEAM 77

4.4.3. Il Protocollo Itaca 78

5. VALUTAZIONE DELLE IMPLICAZIONI TECNOLOGICHE DEI TETTI VERDI 81

5.1. REQUISITI DELLE COPERTURE 82

5.1.1. Requisiti di sicurezza 82

5.1.2. Requisiti di benessere 87

5.1.3. Requisiti di salvaguardia ambientale 88

5.1.4. Requisiti di funzionamento e gestione 88

5.1.5. Requisiti dei singoli elementi, componenti e materiali 88

5.2. MANTI DI RIVESTIMENTO 90

5.3. COPERTURE A FALDE INCLINATE 94

5.3.1. Modalità di raccordo tra falde e superfici verticali 95

5.3.2. Il controllo termoigrometrico 96

5.3.3. Le casistiche tecnologiche considerate per coperture inclinate 97

5.4. COPERTURE PIANE 104

5.4.1. Il grado di accessibilità nelle coperture 104

(5)

5.4.3. Le casistiche tecnologiche considerate per coperture piane 113 5.5. COPERTURE CURVE 117 5.6. ACCORGIMENTI TECNOLOGICI 118 5.6.1. Verifiche preliminari 118 5.6.2. Posa in opera 121 5.6.3. Collaudo 125 5.6.4. Manutenzione 125 5.7. DIFETTI E RESTRIZIONI 129

5.8. TIPOLOGIE EDILIZIE DI APPLICAZIONE 131

5.9. NUOVE TENDENZE TECNOLOGICHE 134

6. REDAZIONE DI SCHEDE TIPO VALUTATIVE 136

6.1. ANALISI COMPARATIVA DI DIFFERENTI SISTEMI APPLICATIVI 136 6.2. REDAZIONE DI SCHEDE TIPO PER LA VALUTAZIONE E LA REALIZZAZIONE DI COPERTURE VERDI 148

7. IPOTESI PROGETTUALI SULLE CASISTICHE TECNOLOGICHE CONSIDERATE 155 8. ANALISI COMPARATIVA E SELEZIONE DELLE SPECIE VEGETALI 177

8.1. REDAZIONE DI UNA SCHEDA DI CLASSIFICAZIONE DELLE SPECIE VEGETALI PER

COPERTURE VERDI 181

8.2. DETERMINAZIONE DEL LEAF AREA INDEX (LAI) 198

9. MODELLO DI CALCOLO E SUA APPLICAZIONE 207

9.1. MODELLO DI CALCOLO 208

9.1.1. Dati meteorologici 208

9.1.2. Caratteristiche degli strati 209

9.1.3. La temperatura sole – aria per coperture tradizionali e coperture verdi 210

9.1.4. Bilancio idrico 215

9.2. APPLICAZIONE DEL MODELLO DI CALCOLO 216

9.2.1. Caratteristiche degli strati 216

9.2.2. Definizione dei dati in uscita 223

9.2.3. Risultati delle simulazioni dinamiche 224

10. DESCRIZIONE DEL CASO STUDIO 265

10.1. LINEE GUIDA PER L’INSTALLAZIONE DI UNA COPERTURA VERDE 265

10.2. DESCRIZIONE DELL’INSTALLAZIONE 267

11. ANALISI DEI COSTI 279

11.1. COSTI DELL’INTERVENTO PROGETTATO 279

(6)

11.3. STIMA DEL PERIODO DI RITORNO 284

12. CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI 288

INDICE BIBLIOGRAFICO 291

INDICE SITOGRAFICO 301

(7)

INDICE DELLE TABELLE

Tabella 1 - Confronto tra le caratteristiche dei tetti verdi intensivi e quelle dei tetti verdi estensivi. 25 Tabella 2 - Quadro riassuntivo dell'incidenza di ogni componente sul peso complessivo dei tetti verdi (fonte dati: www.bauder.it, www.daku.it, www.vegetalid.us, www.zinco-greenroof.com,

www.climagruen.it, www.indexspa.it). 47

Tabella 3 - Esempio di scheda tecnica dello strato vegetativo differenziato per talee, semina, zolla e piante preallevate (fonte dati: www.bauder.it, www.daku.it ). 47 Tabella 4 - Esempio di scheda tecnica per substrato (fonte dati: www.bauder.it, www.daku.it ). 48 Tabella 5 - Esempio di scheda tecnica per sistema di irrigazione. 48 Tabella 6 – Esempio di scheda tecnica per strato filtrante e protettivo (fonte dati: www.bauder.it,

www.daku.it). 48

Tabella 7 - Esempio di scheda tecnica per strato drenante (minerale e non) e di accumulo (fonte

dati: www.bauder.it, www.daku.it). 49

Tabella 8 - Esempio di scheda tecnica per barriera anti - radice (fonte dati: www.harpogroup.it). 49 Tabella 9 - Esempio di scheda tecnica per guaina impermeabilizzante (fonte dati:

www.harpogroup.it). 49

Tabella 10 - Numero di Regolamenti Edilizi comunali che trattano di coperture verdi negli anni 2009 e 2013 nelle varie regioni italiane (fonte dati: rapporti ONRE 2009 e 2013). 55 Tabella 11 - Numero di Regolamenti Edilizi comunali che trattano, promuovono o obbligano le coperture verdi negli anni 2009, 2013 e 2015 in Italia (fonte dati: rapporti ONRE 2009, 2013 2015,

rapporto E – Lab 2016). 55

Tabella 12 – Quadro riassuntivo delle leggi, norme e regolamenti vigenti in Italia. 57 Tabella 13 – Differenziazione delle tipologie di inverdimento in rapporto alla manutenzione

richiesta. 70

Tabella 14 - Elenco sezioni previste dal sistema di rating LEED con relativi prerequisiti, crediti e

punti. 74

Tabella 15 - Numero di richieste di certificazione LEED presentate in Italia (fonte dati:

www.qualenergia.it/articoli/20161013-la-certificazione-leed-italia-e-i-possibili-effetti-sul-mercato-delle-costruzioni). 75

Tabella 16 - Distribuzione geografica degli edifici certificati LEED e delle richieste di certificazione in attesa di esito in Italia nel 2017 (fonte dati: 2016.gbcitalia.org). 76 Tabella 17 - Distribuzione geografica degli edifici certificati LEED Platinum, Gold, Silver, Base in

Italia nel 2017 ((fonte dati: 2016.gbcitalia.org). 76

Tabella 18 - Valori dei carichi di esercizio per le diverse categorie di edifici indicati dal D.M. 17

Gennaio 2018. 85

Tabella 19 – Tipologie di manti di rivestimento per coperture piane differenziati per materiali e

dimensione. 92

Tabella 20 - Relazione di fattibilità e accorgimenti a cui fare attenzione in base alle tipologie di

copertura 112

Tabella 21 - Schema riassuntivo degli interventi necessari per manutenzione per collaudo per

inverdimenti estensivi e intensivi. 127

Tabella 22 - Schema riassuntivo degli interventi necessari per manutenzione di avviamento a regime e ordinaria per inverdimenti estensivi e per manutenzione ordinaria per inverdimenti

(8)

Tabella 23 - Scheda valutativa del sistema estensivo dell'azienda Bauder Italia(fonte dati e

immagini: www.bauder.it) 139

Tabella 24 - Scheda valutativa del sistema intensivo dell'azienda Bauder Italia (fonte dati e

immagini: www.bauder.it) 140

Tabella 25 - Scheda valutativa del sistema estensivo dell'azienda Daku Italia (fonte dati e

immagini: www.daku.it) 141

Tabella 26 - Scheda valutativa del sistema intensivo dell'azienda Daku Italia (fonte dati e immagini:

www.daku.it) 142

Tabella 27 - Scheda valutativa del sistema estensivo dell'azienda Harpo Italia (fonte dati e

immagini: www.harpogroup.it) 143

Tabella 28 - Scheda valutativa del sistema intensivo dell'azienda Harpo Italia (fonte dati e

immagini: www.harpogroup.it) 144

Tabella 29 - Scheda valutativa dei sistemi dell'azienda Sempergreen (fonte dati e immagini:

www.sempergreen.com) 145

Tabella 30 - Scheda valutativa del sistemi dell'azienda Vegetal iD (fonte dati e immagini:

www.vegetalid.us) 146

Tabella 31 - Scheda valutativa del sistemi dell'azienda ZinCo (fonte dati e immagini:

www.zinco-greenroof.com) 147

Tabella 32 – Scheda - tipo di classificazione delle specie vegetali da impiegare per coperture verdi. 183 Tabella 33 - Scheda di classificazione Crithmum maritimum. 184 Tabella 34 - Scheda di classificazione Eryngium maritimum. 185 Tabella 35 - Scheda di classificazione Euphorbia paralias. 186 Tabella 36 - Scheda di classificazione Helichrysum Italicum. 187 Tabella 37 - Scheda di valutazione Lavandula angustifolia. 188

Tabella 38 - Scheda di valutazione Medicago marina. 189

Tabella 39 - Scheda di classificazione Salsola kali. 190

Tabella 40 - Scheda di classificazione Santolina chamaecyparissus. 191 Tabella 41 - Scheda di classificazione Senecio maritimus. 192 Tabella 42 - Scheda di classificazione Teucrium fruticans. 193 Tabella 43 – Tabella riassuntiva delle caratteristiche delle specie perenni selezionate 194 Tabella 44 - Scheda di classificazione de Thymus vulgaris. 196 Tabella 45 - Scheda di classificazione del Rosmarinus officinalis prostratus 197 Tabella 46 –Tabella riassuntiva delle dimensioni della pianta, del peso, dell’area e della LAI delle

foglie delle varie piante. 206

Tabella 47 – Caratteristiche termiche della stratigrafia esistente (TIPOLOGIA A). 216 Tabella 48 - Caratteristiche termiche della stratigrafia ipotizzata senza pannello isolante

(TIPOLOGIA B). 216

Tabella 49 – Caratteristiche termiche della stratigrafia con geotessile non tessuto predisposto per

copertura verde (TIPOLOGIA I). 217

Tabella 50 – Caratteristiche termiche della stratigrafia con geotessile non tessuto e pannello isolante in XPS predisposto per copertura verde (TIPOLOGIA II). 217 Tabella 51 - Caratteristiche termiche del substrato Daku ROOF SOIL 2. 222 Tabella 52 - Caratteristiche delle specie vegetali utili per determinare l'evapotraspirazione. 223 Tabella 53 - Caratteristiche termiche della TIPOLOGIA AI. 225

(9)

Tabella 54 - Caratteristiche termiche della TIPOLOGIA AII. 225 Tabella 55 - Caratteristiche termiche della TIPOLOGIA BI. 225 Tabella 56 - Caratteristiche termiche della TIPOLOGIA BII. 226 Tabella 57 – Confronto delle prestazioni tra il tetto esistente e le tipologie AII e AI per la specie

vegetale Lavandula angustifolia. 227

Tabella 58 – Confronto delle prestazioni tra il tetto ipotizzato B e le tipologie BII e BI per la specie

vegetale Lavandula angustifolia. 228

Tabella 59 – Confronto delle prestazioni tra il tetto esistente e le tipologie AII e AI per la specie

vegetale Rosmarinus officinalis prostratus. 228

vegetale Rosmarinus officinalis prostratus. 229

vegetale Senecio maritimus. 229

vegetale Senecio maritimus. 230

vegetale Thymus vulgaris. 230

vegetale Thymus vulgaris. 231

Tabella 65 – Confronto dei carichi agenti sulla copertura prima e dopo l’installazione. 278 Tabella 66 - Computo metrico estimativo della installazione realizzata presso la Frangerini Impresa

S.r.l. 280

Tabella 67 - Computo metrico estimativo di una copertura ipotetica sull’intera superficie della

terrazza della Frangerini Impresa S.r.l. 281

Tabella 68 - Confronto dei costi per la climatizzazione estiva tra il tetto esistente A e le tipologie

AII e AI. 282

Tabella 69 - Confronto dei costi per la climatizzazione estiva tra il tetto ipotizzato B e le tipologie

BII e BI. 282

Tabella 70 - Confronto dei costi per la climatizzazione invernale tra il tetto esistente A e le

tipologie AII e AI. 283

Tabella 71 - Confronto dei costi per la climatizzazione invernale tra il tetto ipotizzato B e le

tipologie BII e BI. 283

Tabella 72 - Confronto della variazione dei costi per la climatizzazione tra le varie specie e per le

tipologie AII e AI. 284

Tabella 73 - Confronto della variazione dei costi per la climatizzazione tra le varie specie e per le

tipologie BII e BI. 284

Tabella 74 –Flussi di cassa per la tipologia AII con la specie Rosmarinus officinalis prostratus. 285 Tabella 75 –Flussi di cassa per la tipologia BII con la specie Rosmarinus officinalis prostratus. 286

(10)

INDICE DELLE FIGURE

Figura 1 - Progetto del quartiere Segok Hills Gangnam di MVRDV. 6 Figura 2 - Beirut Wonder Forest, visione della città di Beirut (Libano) di Studio Invisible. 7 Figura 3 - Ziqqurat di Ur-Nammu, 2100-2000 a.C., vicino a Nassiria (Iraq). 10 Figura 4 - Illustrazione di Corbis dei Giardini pensili di Babilonia. 11

Figura 5 - Necropoli di Tarquinia (VT). 12

Figura 6 - Mausoleo di Augusto a Roma. 12

Figura 7 - Esempio di turf house in Islanda. 13

Figura 8 - Vista della Torre Guinigi a Lucca. 14

Figura 9 - Illustrazione delle Immubles Villas di Le Corbusier. 16 Figura 10 - Veduta dell’Ewha Womans University Campus Center di Seoul di Dominique Perrault.

17 Figura 11 - Vista della Biblioteca dell'Università di Delft in Olanda dello studio Mecanoo. 18 Figura 12 - Prospetto principale della California Academy of Science di Renzo Piano. 19

Figura 13 - Veduta del Vancouver Convention Centre. 20

Figura 14 - Vista della copertura della Art School of Singapore. 20 Figura 15 - Vista aerea dello Shanghai Natural History Museum di Perkins&Will. 21 Figura 16 - Dettaglio architettonico di un tetto verde estensivo [scala 1:15]. 24 Figura 17 - Dettaglio architettonico di un tetto verde intensivo [scala 1:15]. 24

Figura 18 - Dettaglio architettonico di un tetto verde. 33

Figura 19 - Dettaglio architettonico di un tetto verde inclinato. 33 Figura 20 - Diverse tipologie di impianto della vegetazione (idrosemina, piantine preallevate,

stesura di stuoie precoltivate). 35

Figura 21 - Diverse tipologie di substrato dell'azienda Vegetal iD. 40 Figura 22 - Posa in opera di un sistema di microirrigazione. 41

Figura 23 - Strato filtrante in tessuto non tessuto. 42

Figura 24 - Tipologie di drenaggio (materiali minerali incoerenti, pannelli modulari plastici). 43

Figura 25 - Barriera antiradice in materiale plastico. 44

Figura 26 - Guaina di impermeabilizzazione dell'azienda Harpo Italia. 45 Figura 27 – Situazione normativa riguardo l’edilizia sostenibile delle regioni italiane (dati da

rapporto E – Lab 2016). 54

Figura 28 - Dettaglio costruttivo esemplificativo riportato dalla UNI EN 11235:2015 riguardo la risoluzione del raccordo del sistema con il bordo perimetrale. 59 Figura 29 - Dettaglio costruttivo esemplificativo riportato dalla UNI EN 11235:2015 riguardo la risoluzione del raccordo del sistema con la parete perimetrale. 60 Figura 30 - Dettaglio costruttivo esemplificativo riportato dalla UNI EN 11235:2015 riguardo lo

scarico delle acque meteoriche. 61

Figura 31 - Dettaglio costruttivo esemplificativo riportato dalla UNI EN 11235:2015 riguardo la risoluzione del collegamento tra copertura a verde e copertura pedonabile. 62 Figura 32 – Spessori minimi dello strato colturale compreso coefficiente di compattazione. 66

Figura 33 – Fuso granulometrico per coperture estensive. 66

Figura 34 – Fuso granulometrico per coperture intensive. 67

Figura 35 – Spessori minimi dello strato colturale compreso coefficiente di compattazione. 67 Figura 36 – Scheda tecnica tipo da redigere per le varie specie utilizzate nella copertura verde. 68

(11)

Figura 38 - Livelli di certificazione LEED. 74

Figura 39 - Logo del sistema di certificazione BREEAM. 78

Figura 40 - Esempio di una scheda criterio del Protocollo ITACA. 80

Figura 41 - Differenti morfologie dei tetti inclinati. 94

Figura 42 - Configurazione inclinata e piana dello sporto di gronda. 95 Figura 43 - Configurazione con linea di gronda arretrata rispetto al profilo esterno dell'edificio. 95 Figura 44 - Differenza di posa dello strato coibente in una copertura inclinata isolata – ventilata. 96 Figura 45 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da travi e travetti in acciaio (senza guaine) [scala 1:15]. 98 Figura 46 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave reticolare in acciaio [scala 1:15]. 98 Figura 47 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero-cemento [scala 1:15]. 99 Figura 48 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero-cemento e cordolo in

cemento armato [scala 1:15]. 99

Figura 49 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da soletta in cemento armato [scala 1:15].

100 Figura 50 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da soletta in cemento armato con cordolo

di ripartizione [scala 1:15]. 101

Figura 51 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave in legno lamellare [scala 1:15]. 101 Figura 52 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata

tradizionale (tetto freddo) con struttura portante costituita da capriata in legno [scala 1:15]. 102 Figura 53 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da travi e travetti in legno [scala 1:15]. 103 Figura 54 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana accessibile per sola manutenzione con struttura portante costituita da soletta in calcestruzzo armato [scala 1:15]. 105 Figura 55 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana accessibile per sola manutenzione con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento [scala 1:15]. 105 Figura 56 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana accessibile per sola manutenzione con struttura portante costituita da trave in acciaio [scala 1:15]. 106 Figura 57 – Dettaglio costruttivo di una copertura piana calpestabile con struttura portante costituita da soletta in calcestruzzo armato [scala 1:15]. 107 Figura 58 – Dettaglio costruttivo di una copertura piana calpestabile con struttura portante

costituita da solaio in latero – cemento [scala 1:15]. 107

Figura 59 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana calpestabile(pavimento galleggiante) con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento [scala 1:15]. 108 Figura 60 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana carrabile (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave in calcestruzzo armato

precompresso [scala 1:15]. 109

Figura 61 - Stratificazione di un tetto caldo [scala 1:10]. 110 Figura 62 - Stratificazione di un tetto freddo [scala 1:10]. 110

(12)

Figura 63 - Stratificazione di un tetto rovescio [scala 1:10]. 111 Figura 64 - Stratificazione di un tetto "sandwich" [scala 1:10]. 111 Figura 65 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da soletta in calcestruzzo armato [scala 1:15]. 114 Figura 66 – Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto rovescio) con struttura portante costituita da calcestruzzo armato [scala 1:15]. 114 Figura 67 – Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto freddo) con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento [scala 1:15]. 115 Figura 68 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto rovescio) con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento [scala 1:15]. 115 Figura 69 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana (tetto rovescio) con struttura portante

costituita da solaio in latero – cemento [scala 1:15]. 116

Figura 70 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave e lamiera grecata in acciaio [scala 1:15].116 Figura 71 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave reticolare in acciaio [scala 1:15]. 116 Figura 72 – Dettaglio costruttivo di una copertura curva con struttura portante in legno lamellare

[scala 1:15]. 117

Figura 73 - Ispezione della guaina impermeabilizzante prima della posa in opera della stratigrafia

del tetto verde. 119

Figura 74 - Posa della barriera al vapore. 121

Figura 75 - Posa barriera anti-radice. 122

Figura 76 - Vista del sistema di drenaggio e accumulo appena posato. 123 Figura 77 - Realizzazione dello strato vegetale attraverso idrosemina. 123 Figura 78 - Realizzazione dello strato vegetale attraverso piantine preallevate. 124 Figura 79 - Vista del collasso del tetto del Palazzetto dello Sport della Hong Kong University. 129 Figura 80 – Esempio di una copertura a verde intensivo Daku in un edificio residenziale. 131 Figura 81 - Esempio di un tetto verde intensivo Harpo sul centro commerciale Esselunga (Galluzzo,

FI). 132

Figura 82 - Esempio di una copertura verde di tipo estensivo installata da Vegetal iD su una

struttura ospedaliera (Chatellerault, Francia). 132

Figura 83 - Esempio di green roof estensivo Bauder di una scuola (Monaco, Germania). 133 Figura 84 - Esempio di tetto verde intensivo dell'aziendaa ZinCo in un resort (Kranidi, Grecia) 133 Figura 85 - Esempio di una copertura verde estensiva Sempergreen realizzata su un edificio

industriale (Amsterdam, Olanda). 134

Figura 86 - Vista della copertura dell'aeroporto di Schipol (Amsterdam) sulla quale l'azienda ZinCo ha installato il pacchetto combinato tetto verde estensivo - pannelli solari (SolarVert). 135 Figura 87 – Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da travi e travetti in acciaio con installazione del sistema a

verde con contenitore. [scala 1:15] 157

Figura 88 – Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave reticolare in acciaio con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con sistema di trattenimento e drenaggio

(13)

Figura 89 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero-cemento con installazione del sistema a verde con contenitore [scala 1:15] Dettaglio del sistema di trattenimento costituito da profili in

acciaio. [scala 1:5] 159

Figura 90 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero-cemento e cordolo in cemento armato con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con pannello drenante e/o di accumulo. [scala 1:15] 160 Figura 91 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da soletta in cemento armato con

installazione del sistema a verde con contenitore. [scala 1:15] 161 Figura 92 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da soletta in cemento armato con cordolo di ripartizione con installazione del sistema a verde con contenitore. [scala 1:15] 162 Figura 93 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave in legno lamellare con

installazione del sistema a verde con substrato sciolto e con pannello drenante e/o di accumulo.

[scala 1:15] 163

Figura 94 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del colmo di una copertura inclinata

tradizionale (tetto caldo) con struttura portante costituita da capriata in legno con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con sistema di trattenimento e

drenaggio minerale. [scala 1:15] 164

Figura 95 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza dello sporto di gronda di una copertura

inclinata (tetto caldo) con struttura portante costituita da travi e travetti in legno con installazione di sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con sistema di trattenimento e

drenaggio minerale. [scala 1:15] 166

Figura 96 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da soletta in calcestruzzo armato con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con pannello drenante e/o di accumulo. 168 Figura 97 – Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da calcestruzzo armato con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con pannello drenante e/o di accumulo. 169 Figura 98 – Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con pannello drenante e/o di

accumulo. 170

Figura 99 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento con installazione del

sistema a verde con contenitore. 171

Figura 100 - Dettaglio costruttivo di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da solaio in latero – cemento con installazione del sistema a verde con substrato

costituito da materiale sciolto e con pannello drenante e/o di accumulo. 172 Figura 101 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave e lamiera grecata in acciaio con

(14)

Figura 102 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave reticolare in acciaio con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e con drenaggio minerale. 174 Figura 103 - Dettaglio costruttivo in corrispondenza del bordo perimetrale di una copertura piana carrabile (tetto caldo) con struttura portante costituita da trave in calcestruzzo armato

precompresso con installazione del sistema a verde con substrato costituito da materiale sciolto e

con pannello drenante e/o di accumulo. 175

Figura 104 – Crithmum maritimum 184

Figura 105 – Eryngium maritimum 185

Figura 106 – Euphorbia paralias 186

Figura 107 – Helichrysum Italicum 187

Figura 108 – Lavandula angustifolia 188

Figura 109 – Medicago marina 189

Figura 110 – Salsola kali 190

Figura 111–Santolina chamaecyparissus 191

Figura 112 – Senecio maritimus 192

Figura 113 – Teucrium fruticans 193

Figura 114 - Thymus vulgaris 196

Figura 115 - Rosmarinus officinalis prostratus 197

Figura 116 - Le tre piante di Helicrysum Italicum su cui sono state effettuate le misurazioni. 198 Figura 117 - Le tre piante di Lavandula angustifolia su cui sono state effettuate le misurazioni. 198 Figura 118 - Le tre piante di Senecio maritimus su cui sono state effettuate le misurazioni. 199 Figura 119 - Taglio del fusto di una pianta di Senecio maritimus effettuato presso il laboratorio “Prestazione e prove su alberi e legno in opera”presso la Sede di Idraulica della Scuola di

Ingegneria dell’Università di Pisa. 199

Figura 120 - Separazione delle foglie dal fusto di una pianta di Senecio maritimus effettuato presso il laboratorio “Prestazione e prove su alberi e legno in opera”presso la Sede di Idraulica

della Scuola di Ingegneria dell’Università di Pisa. 200

Figura 121 - Scannerizzazione di alcune foglie di Senecio maritimus. 201 Figura 122 - Scannerizzazione di alcune foglie di Lavandula angustifolia. 201 Figura 123 - Scannerizzazione di alcune foglie di Helichrysum Italicum. 202

Figura 124 - Interfaccia del programma ImageJ. 203

Figura 125 – Operazione di scalatura dell’immagine (in giallo è evidenziata la lunghezza di

riferimento). 204

Figura 126 - Operazione di selezione delle foglie rappresentate nell’immagine (evidenziate in

giallo). 205

Figura 127 – Operazione di calcolo e salvataggio dei risultati. 206 Figura 128 - Scheda tecnica del pannello isolante in lana di roccia FIBRANgeo B – 570. 218 Figura 129 –Scheda tecnica della membrana impermeabilizzante in bitume distillato con armatura

in velo vetro ELASTOCENE/V. 219

Figura 130 – Scheda tecnica della lastra in polistirene espanso estruso (XPS) XDUR 300 S. 220 Figura 131 - Curva di ritenzione idrica riportata nella scheda tecnica del Daku ROOF SOIL 2. 221 Figura 132 - Scheda tecnica del substrato Daku ROOF SOIL 2. 222 Figura 133 – Esempio di confronto del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione annuale tra tetto esistente A e tipologia AII con la specie Lavandula angustifolia. 232

(15)

Figura 134 – Esempio di confronto del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione annuale tra tetto ipotizzato B e tipologia BII con la specie Lavandula angustifolia. 232 Figura 135 – Esempio di confronto del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione annuale tra tetto ipotizzato B e tipologia BI con la specie Thymus vulgaris. 233 Figura 136 – Esempio di confronto del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione annuale tra tetto esistente A e tipologia AI con la specie Thymus vulgaris. 234 Figura 137 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi annuali del tetto ipotizzato B in blu, della tipologia BII con la specie Rosmarinus officinalis prostratus in

verde e con la specie Senecio maritimus in giallo. 235

Figura 138 – Andamento nel tempo del flusso durante il periodo estivo nella tipologia BII con la

specie Rosmarinus officinalis prostratus. 236

Figura 139 – Andamento nel tempo del flusso durante il periodo estivo nella tipologia BII con la

specie Senecio maritimus. 236

Figura 140 - Variazione su base oraria della temperatura sole - aria per la tipologia AI in verde e il

tetto esistente A in blu. 237

Figura 141 - Riduzione della temperatura sole - aria per effetto della evapotrapisrazione e

dell'albedo del sistema a verde. 238

Figura 142 - Contenuto idrico orario del suolo con evidenziato in rosso l’intervallo in cui il suo si

presenta in condizione dry soil per la tipologia AI. 239

Figura 143 - Contenuto idrico orario del suolo per la tipologia AI. 239 Figura 144 - ΔT stagionale relativo alla differenza tra la temperatura media di parete interna e le condizioni di termostazione per tipologia AI in verde e per il tetto esistente A in blu. 240 Figura 145 - Variazione oraria della temperatura della copertura per la tipologia AI in rosso e e per

il tetto esistente A in blu. 241

Figura 146 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per le dispersioni invernali della tipologia AI in verde e del tetto esistente A in azzurro. 242 Figura 147 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per i guadagni estivi della tipologia AI in verde e del tetto esistente A in azzurro. 242 Figura 148 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi medi orari

tra tipologia AI in verde e tetto esistente A in blu. 243

Figura 149 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi annuali della tipologia AI in verde e del tetto esistente A in blu. 243 Figura 150 - Variazione su base oraria della temperatura sole - aria per la tipologia AII in verde e il

tetto esistente A in blu. 244

presenta in condizione dry soil per la tipologia AII. 246

Figura 153 - Contenuto idrico orario del suolo per la tipologia AII. 246 Figura 154 - ΔT stagionale relativo alla differenza tra la temperatura media di parete interna e le condizioni di termostazione per tipologia AII in verde e per il tetto esistente A in blu. 247 Figura 155 - Variazione oraria della temperatura della copertura per la tipologia AII in rosso e e

per il tetto esistente A in blu. 248

Figura 156 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per le dispersioni invernali della tipologia AII in verde e del tetto esistente A in azzurro. 249

(16)

Figura 157 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per i guadagni estivi della tipologia AII in verde e del tetto esistente A in azzurro. 249 Figura 158 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi medi orari

tra tipologia AII in verde e tetto esistente A in blu. 250

Figura 159 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi annuali della tipologia AII in verde e del tetto esistente A in blu. 250 Figura 160 - Variazione su base oraria della temperatura sole - aria per la tipologia BI in verde e il

tetto esistente B in blu. 251

presenta in condizione dry soil per la tipologia BI. 253

Figura 163 - Contenuto idrico orario del suolo per la tipologia BI. 253 Figura 164 - ΔT stagionale relativo alla differenza tra la temperatura media di parete interna e le condizioni di termostazione per tipologia BI in verde e per il tetto esistente B in blu. 254 Figura 165 - Variazione oraria della temperatura della copertura per la tipologia BI in rosso e e per

il tetto esistente B in blu. 255

Figura 166 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per le dispersioni invernali della tipologia BI in verde e del tetto esistente B in azzurro. 256 Figura 167 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per i guadagni estivi della tipologia BI in verde e del tetto esistente B in azzurro. 256 Figura 168 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi medi orari

tra tipologia BI in verde e tetto esistente B in blu. 257

Figura 169 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi annuali della tipologia BI in verde e del tetto esistente B in blu. 257 Figura 170 - Variazione su base oraria della temperatura sole - aria per la tipologia BII in verde e il

presenta in condizione dry soil per la tipologia BII. 260

Figura 173 - Contenuto idrico orario del suolo per la tipologia BII. 260 Figura 174 - ΔT stagionale relativo alla differenza tra la temperatura media di parete interna e le condizioni di termostazione per tipologia BII in verde e per il tetto esistente B in blu. 261 Figura 175 - Variazione oraria della temperatura della copertura per la tipologia BII in rosso e per il

Figura 176 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per le dispersioni invernali della tipologia BII in verde e del tetto esistente B in azzurro. 263 Figura 177 - Distribuzione percentuale del flusso termico medio orario per i guadagni estivi della tipologia BII in verde e del tetto esistente B in azzurro. 263 Figura 178 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi medi orari

tra tipologia BII in verde e tetto esistente B in blu. 264

Figura 179 – Confronto delle dispersioni termiche invernali e dei guadagni termici estivi annuali della tipologia BII in verde e del tetto esistente B in blu. 264 Figura 180 - Vista della terrazza oggetto dell'installazione presso la Frangerini Impresa S.r.l.. 267

(17)

Figura 181 - Dettaglio costruttivo della terrazza oggetto dell'installazione. 268 Figura 182 - Schema dell'installazione con l'indicazione della posizione degli scarichi, delle

tipologie degli allacci all'acqua e all'elettricità. 269

Figura 183 - Dettaglio costruttivo della terrazza con installazione della tipologia AI. 270 Figura 184 - Dettaglio costruttivo della terrazza con installazione della tipologia AII. 270 Figura 185 - Rimozione della pavimentazione galleggiante e preparazione del piano di posa

(guaina impermeabilizzante). 271

Figura 186 - Posa del bordo di contenimento in aderenza alla pavimentazione esistente

rimanente. 272

Figura 187 - Posa del telo in polietilene trasparente e dei pannelli isolanti in polistirene espanso

estruso. 272

Figura 188 - Posa del geotessile non tessuto in polipropilene. 273 Figura 189 - Fase di bagnatura del geotessile non tessuto in polipropilene. 273 Figura 190 - Posa del bordo di separazione centrale e del lapillo vulcanico. 274 Figura 191 - Fase di mescolamento della pomice con il compost. 275

Figura 192 - Stesura del mix di compost e pomice. 275

Figura 193 - Stesura di un ultimo strato di pomice. 276

Figura 194 - Messa a dimora delle specie vegetali (nell'immagine Lavandula angustifolia e Senecio

maritimus). 276

Figura 195 - Fase di irrigazione del substrato e delle specie vegetali (nell'immagine Rosmarinus

officinalis prostratus e Thymus vulgaris). 277

Figura 196 - Vista dell'installazione della copertura a verde ultimata. 277 Figura 197 – PayBack Period per la tipologia AII con la specie Rosmarinus officinalis prostratus. 287 Figura 198 – PayBack Period per la tipologia BII con la specie Rosmarinus officinalis prostratus. 287

(18)

PREMESSA

Negli ultimi decenni l’architettura, l’ingegneria e la progettazione urbanistica hanno dovuto fronteggiare numerosi problemi causati dall’inquinamento, dal surriscaldamento, dai consumi energetici, dall’urbanizzazione eccessiva e dall’insufficienza di spazi verdi.

Per risolvere queste problematiche sono state messe in campo, da una parte, alcune misure da parte degli organi governativi per arginare la situazione che al momento risulta disastrosa dal punto di vista ambientale, dall’altra parte, l’architettura e l’ingegneria hanno cercato di sviluppare sistemi e nuovi modi di progettare e costruire in maniera più sostenibile.

Una risposta valida a tali problematiche è stata individuata nell’integrazione del verde in architettura, attraverso i green roofs e i green wall.

I primi sistemi sono l’oggetto di questo lavoro di tesi.

Questa tesi, infatti, nasce dalla volontà di fornire indicazioni prettamente tecniche – costruttive sul retrofit di edifici esistenti tramite il sistema dei tetti verdi, dal momento che, allo stato dell’arte, vi sono ben poche trattazioni riguardo tale aspetto.

Tra gli obiettivi, oltre allo sviluppo di indicazioni tecniche per la messa in opera delle coperture verdi, vi è la presentazione dei benefici ambientali ed energetici ottenibili con il suo impiego, che hanno guidato e, allo stesso tempo, sono culminati nella effettiva realizzazione di un tetto verde su cui sarà condotta una sperimentazione.

Vi sono infatti numerosi articoli scientifici, sperimentazioni e pubblicazioni che riguardano i green

roofs prendendo in esame gli aspetti energetici e botanici, ma un numero esiguo che studia le

problematiche e le soluzioni architettoniche derivanti dalla messa in opera di una copertura verde su un edificio esistente.

Inizialmente si presenterà un inquadramento della tematica discutendo riguardo i cambiamenti climatici dovuti all’inquinamento, ai consumi energetici e a quelli dell’edilizia, le azioni messe in opera da alcuni organi governativi per favorire una architettura più sostenibile ricorrendo al

green sia sottoforma di parchi sia, appunto, di coperture verdi e pareti verdi.

Si illustrerà la storia e l’evoluzione del sistema attraverso i millenni, riportando i maggiori esempi di tale tecnologia nell’architettura contemporanea.

Verranno esaminati gli aspetti normativi internazionali, nazionali, regionali e comunali (in particolar modo la norma UNI 11235:2015) da seguire nella progettazione sia ex novo che su edifici esistenti del sistema a verde, e inoltre verranno introdotte le possibili certificazioni energetiche e ambientali da utilizzare per la valutazione degli edifici realizzati secondo parametri di sostenibilità.

Saranno studiate dettagliatamente le diverse tipologie di coperture verdi (estensive, semi – intensive e intensive) analizzandone le differenze, i benefici (dal punto di vista ambientale, energetico e architettonico), le problematiche, le stratigrafie e le tecniche di realizzazione.

(19)

In rapporto al retrofit su un edificio esistente, si approfondirà il tema delle coperture compiendo una classificazione dal punto di vista geometrico, materico, costruttivo e funzionale delle stesse e indicandone i requisiti e le prestazioni minimi che devono assicurare. Da tale studio sono stati progettati alcuni dettagli costruttivi, differenziati per inclinazione delle falde, comportamento termoigrometrico e nodo analizzato. Tali dettagli saranno integrati, in una fase successiva, con più tipologie di pacchetti verdi per mostrare le varie modalità di intervento su una copertura.

Si condurrà uno studio sulle maggiori aziende produttrici e installatrici di coperture verdi nazionali ed europee, confrontandole tra loro attraverso una scheda valutativa appositamente ideata, in modo da avere un quadro delle disponibilità e delle opzioni presenti sul mercato.

Quindi, una volta esaminati approfonditamente gli aspetti tecnologici e architettonici, si procederà con l’analisi e la selezione delle specie vegetali più adatte per le latitudini alle quali si realizzerà la sperimentazione. Verranno presi in esame tutti gli aspetti di cui tener conto per la descrizione della specie riassunti in una scheda di classificazione e successivamente si determinerà alcune caratteristiche delle piante tra cui il Leaf Area Index e il coefficiente colturale. Tali indici dovranno essere inseriti all’interno del modello di simulazione dinamica che sarà usato per simulare le prestazioni della copertura.

Questo modello prevede come dati in entrata i dati meteorologici della città nella quale si effettua la simulazione, le caratteristiche degli strati e della vegetazione e come dati in uscita le prestazioni del sistema sia in periodo invernale che estivo.

Il modello di calcolo perciò sarà utile per quantificare il benessere derivante dall’installazione di tale tecnologia e attraverso esso sarà proposta anche una stima economica prodotta, difatti, sulla base dei costi e delle prestazioni.

Infine si presenterà il tetto verde realizzato illustrando le varie fasi di montaggio e le linee guida da seguire quando viene progettato e realizzato questo sistema.

La presente tesi è stata ideata al fine di fornire soluzioni rispondenti alle normative e codici di buona pratica esistenti applicabili compiendo una valutazione che coniughi l’aspetto ambientale, architettonico - tecnologico, energetico – prestazionale e economico.

(20)

1. INTRODUZIONE

ABSTRACT Nel seguente capitolo è presentato il tema oggetto della tesi, ovvero i tetti verdi

introducendone i vantaggi, i problemi e le opportunità partendo da un inquadramento di ampio respiro sul dibattito a livello mondiale riguardo i cambiamenti climatici dovuti a inquinamento, consumi energetici ed edilizia, illustrando le azioni messe in opera da alcuni organi governativi. Infine si analizza il rapporto del tema con l’architettura.

The following chapter presents the subject of the thesis, the green roofs. Introducing the advantages, the problems and the opportunities of this system, strating from a wide-ranging framework of the world-wide debate on climate change due to pollution, energy consumption and construction is exposed, illustrating the actions implement by some governmental department, up to analyse the relationship. Finally, it has been analyzed the relationship of the theme with architecture.

La situazione attuale mondiale per quanto concerne le città e metropoli è molto negativa sotto diversi aspetti, quali:

- Qualità dell’aria e conseguenti livelli di inquinamento - Urbanizzazione e mancanza di spazi verdi

- Consumi energetici e sostenibilità - Tessuto edilizio

La quasi totalità delle nazioni è impegnata nel combattere il surriscaldamento globale attraverso una serie di accordi e manovre, tra i quali i principali sono i seguenti:

- 1992, Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (nota anche come Accordi di Rio o Summit della Terra) tenutasi a Rio de Janeiro, trattato il cui obiettivo è la riduzione delle emissioni dei gas serra, legalmente non vincolante, prevedeva la possibilità che le parti firmatarie adottassero protocolli in conferenze future che avrebbero posto i limiti obbligatori di emissioni;

- 1997, Protocollo di Kyoto, redatto alla Conferenza delle Parti COP-3, entrato in vigore nel 2005, prevede l’obbligo di ridurre le emissioni di elementi inquinanti di almeno l’8,65% rispetto alle emissioni registrate nel 1985 nel quinquennio 2008-2012;

- 2015, Accordo di Parigi, raggiunto al COP-21, accordo non vincolante, secondo cui i membri devono ridurre la produzione di ossido di carbonio “il più presto possibile” per mantenere il riscaldamento globale al di sotto di 2°C in più rispetto ai livelli pre-industriali e sono previste verifiche quinquennali degli impegni presi a partire dal 2023; vi era stata una importante novità, a livello politico, al momento della firma nell’Aprile 2016, cioè l’adesione dei maggiori produttori di gas serra, Stati Uniti e Cina, che in passato avevano rifiutato di aderire al protocollo di Kyoto per non ostacolare la loro crescita economica, in realtà l’attuale Presidente degli Stati Uniti, Donald Trump, ha richiesto di rivedere i termini dell’accordo per ottenere condizioni più eque per la propria nazione.

(21)

La qualità dell’aria è una fattore chiave per la salute pubblica e, a livello globale, nelle città, essa è assai scarsa: l’OMS1 ha stimato che 1,78 miliardi di persone nell’ultimo decennio ha inalato aria inquinata e che la cattiva qualità dell’aria ha portato a sette milioni di morti nel 2012. È stato dimostrato, infatti, che respirare aria inquinata innesca e esacerba problemi di salute come asma, malattie polmonari e un’ampia altra varietà di malattie. Il triste record per peggior qualità dell’aria è detenuto dall’Asia (India, Cina, Pakistan, Bangladesh) dove i livelli di inquinamento superano di dieci volte i livelli standard previsti dall’OMS.

Vengono perciò continuamente inventate, testate e migliorate nuove soluzioni per combattere l’inquinamento atmosferico: incremento della vegetazione urbana, uso di tecnologie più pulite, riduzione del traffico veicolare e aumento del trasporto pubblico.

In particolare, in queste realtà, sempre più dense di infrastrutture e fabbricati, lo spazio per il “verde” è ridotto ad una superficie esigua e tale fenomeno ha inciso su molte condizioni di salute, stress, microclima e sostenibilità ambientale.

La presenza di marciapiedi di cemento, strade asfaltate, facciate in acciaio e vetro, superfici che irradiano calore invece di assorbirlo hanno favorito l’incremento dell’UHI2.

Tale fenomeno comporta un aumento del microclima, dei livelli di inquinamento dell’aria, dei costi di raffrescamento e di malattie correlate.

La United States Environmental Protection Agency3 ha stimato che, per un’area urbana con una popolazione superiore a 1 milione, l’incremento della temperatura può essere nelle ore diurne intorno a 1-3 °C e nelle ore notturne fino a 12°C. A New York, dal 1900 ad oggi, è stato registrato un rialzo medio delle temperature di 0,16 °C ogni decennio e tale tasso di accrescimento è destinato ad accelerare nei prossimi anni, difatti la temperatura entro il 2050 subirà un aumento di 2-3°C.

Per tali motivi, la vegetazione è stata individuata come il metodo di bonifica migliore grazie al meccanismo della evapotraspirazione4 e all’assorbimento dell’energia solare.

In questo contesto ambientale, politico, architettonico e sociale, valide soluzioni e risposte alle problematiche sopra esposte, si sono rivelate essere le facciate verdi e le coperture verdi, sistemi che permettono l’integrazione della vegetazione in un contesto urbano.

Il verde, soprattutto in copertura, è usato in edilizia fin dai tempi antichi inizialmente come strato isolante per combattere climi eccessivamente rigidi o eccessivamente caldi, poi assunse una connotazione più estetica e celebrativa come nei Giardini pensili di Babilonia o nei Mausolei dei grandi imperatori romani, per poi coniugare questi due aspetti con l’affermazione del Movimento Moderno.

1

OMS, Organizzazione Mondiale della Sanità, in inglese Worl Healt Organization, agenzia speciale dell’ONU per la salute fondata nel 1946 (fonte: www.who.int)

2

UHI, Urban Heat Island, effetto isola di calore, fenomeno che determina un microclima più caldo all’interno delle aree urbane cittadine, rispetto alle circostanti zone periferiche e rurali (fonte: www.wikipedia.org)

3

United States Environmental Protection Agency, agenzia del governo federale degli Stati Uniti d’America per la protezione dell’ambiente (fonte: www.epa.gov)

4

Evapotraspirazione, grandezza fisica che misura la quantità di acqua (riferita all’unità di tempo) che dal terreno passa nell’aria allo stato di vapore per effetto congiunto della traspirazione, attraverso le piante, e dell’evaporazione, direttamente dal terreno (fonte: www.treccani.it)

(22)

In seguito le coperture si sono evolute dal punto di vista tecnologico e adesso rappresentano dei sistemi efficaci, da una parte, nella riduzione dei consumi energetici degli edifici, dell’inquinamento acustico e atmosferico, del microclima e della gestione delle acque piovane, dall’altra, nel miglioramento della qualità dell’aria e dell’acqua, nell’incremento degli spazi verdi urbani e della biodiversità.

Sono nati perciò numerosi movimenti per reintegrare il verde nei centri abitati con interventi mirati e nuove tecnologie. Infatti, l’integrazione della vegetazione in architettura consente di sfruttare le superfici, sia orizzontali che verticali, degli edifici per raggiungere una migliore qualità ambientale e un buono livello di benessere degli abitanti.

Tra le strategie per uscire dalla crisi che riguarda anche le città e i sistemi urbani, a livello mondiale si è introdotto il concetto di “resilienza”: una città resiliente è definita come una città che pianifica e mette in pratica strategie, anche a lungo termine, per rinnovare il proprio equilibrio al variare delle condizioni al contorno adattandosi ai cambiamenti climatici, privilegiando la riconversione e il riuso dell’edificazione esistente e garantendo un’equità sociale. Per perseguire questi obiettivi, nel 2010 è nato un progetto, Living Roofs, ideato dallo STUDIO999 di Torino, che prevede la trasformazione di tetti piani inutilizzati in tetti verdi coltivati ad orto collegati tra loro in una rete solidale.

I temi principali di questo progetto sono la ri–naturalizzazione, la sostenibilità, l’efficienza energetica e la cooperazione ambientale e sociale delle città.

La conversione dei tetti piani di edifici pubblici, supermercati o ipermercati, autorimesse bassi fabbricati in spazi verdi produttivo rappresenta una risorsa per la città sia dal punto di vista paesaggistico che ecologico concorrendo al contenimento dei consumi energetici, ad un utilizzo integrato dei fabbricati, al contenimento del consumo di suolo.

In Germania, nel 1973, ad esempio, si inizia a discutere di architettura e sostenibilità e nasce così la bioarchitettura, branca dell’architettura che opera nel rispetto dell’ambiente naturale, privilegiando l’impiego di materiali e tecniche non inquinanti e non nocive per l’uomo, che consentono il risparmio energetico.

Recentemente, si parla di Vegetecture, termine nato dalla contrazione delle parole vegetal e

architecture, nel libro omonimo di Maurizio Corrado5 del 2011, che rappresenta un nuovo atteggiamento progettuale che considera il verde l’habitat ideale per l’uomo.

L’elemento vegetale quindi non è più un elemento decorativo o un elemento di servizio ma bensì risulta essere il nucleo centrale del costruito, materiale primario della costruzione; l’obiettivo è rimuovere il confine fra verde e costruito, andando oltre alla semplice e sterile costruzione di parchi e giardini.

Pertanto l’applicazione di tecnologie verdi, come green roofs o green walls, si è rivelato uno strumento efficace per la costruzione e la riqualificazione di città orientate verso l’ecologia.

5

Maurizio Corrado (1958), architetto, scrittore e saggista italiano che si occupa principalmente di architettura sostenibile (fonte: larchitetto-nella-foresta-design.blogautore.repubblica.it)

(23)

Numerosi studi di architettura, da Zaha Hadid6, Emilio Ambasz7 a MVRDV8, si sono cimentati con questa nuova tendenza sviluppando scenari futuristici e fantasiosi di città le cui superfici sono ricoperte di vegetazione che, in alcune parti del mondo, stanno divenendo realtà. Lo studio MVRDV sta realizzando in Corea un quartiere, il Segok Hills Gangnam, che, come si può vedere nella Figura 1, consiste in un paesaggio di case – collina rivestite di verde, armonicamente inserite nel contesto naturale.

Impegnata in numerosi progetti e ricerche volti a sviluppare un’architettura più sostenibile è il gruppo Arup9, azienda che presta servizi professionali di ingegneria, design, pianificazione e progettazione, project management in Africa, America, Australia, Asia e Europa. Lo scopo delle loro indagini è quello di raggiungere condizioni di vita più piacevoli nell’ambito urbano. All’interno del progetto “Cities Alive: Green Building Envelope” (2013), individuano gli involucri verdi come la risposta e la soluzione a problematiche quali la gestione delle acque piovane, il miglioramento della biodiversità, l’assorbimento di agenti inquinanti, l’attenuazione del fenomeno dell’”isola di calore”, la riduzione dei livelli di rumore urbano. Oltre a qualificarne i benefici, quantificano loro attraverso un’analisi costi – benefici in modo da presentare a progettisti, costruttori, investitori e autorità l’involucro verde come un investimento valido dal punto di vista della sostenibilità, del risparmio energetico e della salubrità della città.

Figura 1 - Progetto del quartiere Segok Hills Gangnam di MVRDV.

6

Zaha Hadid (1950 – 2016), architetto e designer irachena (fonte: www.zaha-hadid.com)

7

Emilio Ambasz (1943), architetto argentino (fonte: ambasz.com)

8

MVRDV, studio di architettura e progettazione urbana di Rotterdam fondato nel 1993 dagli architetti Winy Maas, Jacob Van Rijs, Nathalie De Vries(fonte: www.mvrdv.nl)

9

(24)

Figura 2 - Beirut Wonder Forest, visione della città di Beirut (Libano) di Studio Invisible.

Un altro aspetto da considerare è la condizione e le performance del patrimonio edilizio attuale: è stato ipotizzato che l’80% degli edifici esistenti sarà ancora in uso nel 2050 e perciò sarà necessario quanto prima intervenire su di essi affinché diventino quanto più ecosostenibili. Attualmente in Europa, il tema della riconversione sostenibile del patrimonio edilizio è uno dei punti salienti alla base delle strategie comunitarie e governative finalizzate alla riduzione degli impatti del settore edilizio sull’ambiente. Tale riconversione comprende prevalentemente interventi di retrofit energetico (riqualificazione energetica), ovvero interventi e tecnologie volti a migliorare la qualità prestazionale delle costruzioni, come il miglioramento delle prestazione dell’involucro edilizio, la sostituzione di impianti obsoleti, l’utilizzo di pannelli fotovoltaici e solari, sistemi di controllo passivo del comfort estivo e invernale, e appunto, l’installazione di sistemi a verde su pareti orizzontali e verticali.

Per tradurre in pratica questi interventi, dati gli attuali costi, sono previsti in alcune nazioni misure di incentivazione e supporto al loro sviluppo.

Per quanto riguarda il verde pensile, il fenomeno riguarda solo alcune nazioni, come Francia, Germania, Austria, Olanda, Giappone ma si sta lentamente diffondendo: in Italia le prime leggi a riguardo sono state promulgate solo in tempi recenti.

Sebbene siano noti i vantaggi derivanti da una progettazione sostenibile, si continua a costruire in modo tradizionale sostenendo che il green building sia troppo costoso, gli edifici non siano esteticamente gradevoli e che i protocolli per le certificazioni siano inaccessibili. Ad esempio, nel

(25)

2015 solo l’1% delle nuove costruzioni negli Stati Uniti ha ottenuto la certificazione LEED10. In realtà la costruzione di edifici green, a fronte della differenza dei costi iniziali di investimento, che peraltro attualmente si sta assottigliando fino ad annullarsi, ripaga ampiamente considerando i benefici a lungo termine.

10

LEED, acronimo di The Leadership in Energy and Environmental Design, sistema statunitense di classificazione dell’efficienza energetica e dell’impronta ecologia degli edifici (fonte: www.worldgbc.org)

(26)

2. ORIGINE DEI TETTI VERDI

ABSTRACT In questa sezione si illustra l’evoluzione attraverso i millenni del sistema del verde

pensile dalle prime civiltà del Neolitico, passando per le popolazioni scandinave del IX secolo, fino ai tempi recenti con la posizione del Movimento Moderno e le prime linee guida della seconda metà del ‘900. Vengono mostrati inoltre alcuni progetti famosi e virtuosi.

This section illustrates green roof system’s evolution over millennia from the early neolithic civilizations, through the Scandinavian populations of the IX century, up to recent times with the position of the Modern Movement and the first guidelines of the second half of the '900. Farther more some famous and virtuous projects are shown.

2.1. IL VERDE PENSILE DALL’ANTICHITÀ AL 1865

Fin dai tempi antichi, l’uomo ha ricercato una dimora per proteggersi dalle intemperie e dagli attacchi esterni degli animali, passando dal rifugiarsi in caverne al costruire vere e proprie dimore con i materiali che aveva a disposizione sul territorio.

A partire dall’età neolitica (10.000 – 5.000 a.C.), gli uomini usavano la terra per costruire le proprie dimore, sia per le sue proprietà plastiche sia per la scarsezza di pietre e legna nei luoghi in cui si erano stanziati.

Le prime abitazioni avevano una forma conica, senza differenziazione tra mura e copertura, ed erano costituite da una griglia in legno o bambù ricoperta di fango e paglia, come è stato possibile rinvenire dai resti archeologici delle popolazioni Swahili in Tanzania e Kenya, o anche in Asia centrale e in America.

Con l’invenzione dell’agricoltura nel Neolitico, le costruzioni diventarono stabili evolvendo in dimore con mura e tetti obliqui. Ben presto le civiltà capirono che pareti e tetti più spessi, oltre che riparare da vento e pioggia, permettevano di controllare la temperatura interna riducendo l’ingresso del calore nei mesi estivi e impedendone l’uscita nei mesi invernali. Nei periodi umidi, l’umidità dell’aria veniva assorbita dalle pareti e rilasciata nei periodi più secchi.

La pietra e il legno venivano usati per costituire l’intelaiatura e il fango veniva steso sulle superfici esterne per sigillare le pareti e la copertura. Per incrementare l’isolamento di quest’ultima, essa veniva ricoperta con foglie, corteccia e pelli animali che, per il loro peso limitato, non gravavano sulla copertura ma d’altra parte non erano materiali molto duraturi.

Alternative migliori si rivelarono essere la torba o zolle di terra che, con la loro elevata coesione dovuta alla presenza di argilla e delle radici, venivano tagliate in strisce e stese sulla copertura. La terra, come materiale da costruzione, aveva però degli inconvenienti: la terra più granulosa doveva essere trattata tramite l’essiccazione prima di poter essere impiegata.

Negli ambienti tropicali umidi, la terra ricca di ossidi di ferro e alluminio veniva direttamente tagliata in blocchi che venivano, a loro volta, essiccati al sole e poi posati in opera direttamente,

(27)

senza avere bisogno, perciò, di un’intelaiatura di supporto. La resistenza della terra veniva incrementata aggiungendo limo, letame, humus, albume, pasta glutinosa ottenuta dal riso e come rinforzo alla struttura venivano usati paglia, canne, strisce di legno, capelli e peli animali.

I primi esempi di tetti verdi si possono rintracciare nelle ziqqurat mesopotamiche (4000 – 600 a.C.), nelle quali, sopra i terrazzamenti in pietra, venivano piantati alberi e arbusti principalmente per ragioni estetiche (Figura 3).

Un altro celebre esempio furono i Giardini Pensili di Babilonia (590 a.C.), una delle sette meraviglie del mondo antico, che emergevano dal paesaggio desertico circostante. Tutto ciò che rimane di questa grandiosa opera sono unicamente reperti iconografici e testi antichi, attraverso i quali si sono potute ricavare ipotesi sull’architettura, sui sistemi tecnologi utilizzati e sulla vegetazione. Tali giardini consistevano in una serie di terrazzamenti, come illustrato nella Figura 4, dal fondo impermeabilizzato con strati di canne e catrame, riempiti con uno strato di materiale drenante e terreno da coltura. Le colture esotiche impiantatevi, soprattutto alberi e piante ad alto fusto come pini, cipressi e palme, che emulavano i paesaggi montuosi della Media, erano irrigate tramite un ingegnoso sistema di pompe e condotti che prelevavano l’acqua dal vicino fiume Eufrate, assicurando un costante afflusso di acqua.

(28)

Figura 4 - Illustrazione di Corbis dei Giardini pensili di Babilonia.

In Italia, le prime testimonianze di coperture verdi risalgono agli Etruschi11 che già dal XI secolo a.C. ornavano i loro monumenti funerari con tumuli di terra su cui venivano piantate diverse tipologie di vegetazione, come mostrato nella Figura 5.

In epoca romana, anche se ben poco si è conservato fino ad oggi, vi furono degli esempi di verde pensile piantato soprattutto a scopo decorativo e celebrativo, quali, il mausoleo di Augusto12 (29 a.C.) (Figura 6) e il mausoleo di Adriano13 (130 d.C.) a Roma ricoperti da strati di terreno sopra i quali erano piantati numerosi cipressi, simbolo di vita e gloria eterna, e numerose ville come Villa Adriana a Tivoli.

Grazie alla loro versatilità, le “case di terra” ebbero un notevole sviluppo geografico dalle regioni tropicali a quelle artiche, da ambienti secchi a umidi, da caldi a freddi con diversi adattamenti locali, come i tulou in Cina, gli hogan in America, le turf house nei paesi nordici.

11

Etruschi, popolo dell’Italia antica (VII secolo a.C.) affermatosi in un’area corrispondente alle attuali Toscana, Umbria e Lazio (fonte: www.treccani.it)

12

Gaio Giulio Cesare Ottaviano Augusto, imperatore romano che regnò dal 63 a.C. al 14 d.C. (fonte: www.treccani.it)

13

(29)

Figura 5 - Necropoli di Tarquinia (VT).

(30)

Nelle regioni artiche, legno, pietre e argilla (largamente diffuse nei territori romani e greci) non fornivano un isolamento sufficiente dalle condizioni meteorologiche ed erano materie difficili da reperire.

Ad esempio, in Scandinavia, da tempi remoti, si era soliti costruire dimore semi sotterranee ricoperte di tappeto erboso.

Con le prime invasioni vichinghe (originari della Scandinavia), a partire dal IX secolo, tra le popolazioni nord europee, si diffuse la pratica di ricoprire le case con il tappeto erboso, composto soprattutto di torba, come illustrato nella Figura 7, da cui il nome turf houses, per rispondere al clima estremamente rigido e alla scarsità di risorse prime per la costruzione di dimore.

Tali abitazioni erano inoltre semi sotterranee per mantenere il calore nell’ambiente interno. In Islanda, Scandinavia e nelle Isole Faroe, alcuni antichi villaggi hanno conservato questa pratica antica mantenendo questa architettura vernacolare.

Figura 7 - Esempio di turf house in Islanda.

Si trovano esempi di verde pensile anche durante il Medioevo, periodo in cui però perde ogni significato di tipo estetico e viene utilizzato principalmente per due particolari funzioni: piantumazione ad orto nei chiostri dei conventi, come, nella abbazia benedettina di Moint Saint Michel in Normandia, in Francia, e nelle cinte murarie, come protezione e attutimento dei colpi offensivi da parte dell’artiglieria nemica, come sulla Torre Guinigi (1384) (Figura 8) a Lucca, in Italia.

Quest’ultima rappresenta un raro esempio di un tetto verde su una torre, difatti sulla sommità sono presenti sette lecci, alberi tipici delle zone mediterranee.

Dal XV secolo, il verde pensile recupera l’aspetto estetico del periodo romano e viene utilizzato principalmente nell’ambito di ville e palazzi, come, ad esempio, Villa Medici a Careggi (1420 ca.) e a Fiesole (1451), Palazzo Piccolomini a Pienza, commissionato da Papa Pio II (1463), e Villa D’Este a Tivoli.

(31)

Nella seconda metà del 1800, con lo spostamento dei colonizzatori europei verso le praterie dell’ovest degli USA, a causa dell’assenza di foreste e di fabbriche produttrici di materiali da costruzione, le pareti e i tetti degli edifici venivano costruiti con zolle erbose rinforzati con ulteriori strati di terra, sulla base dell’esperienza costruttiva delle turf houses.