Che cosa sono i cool roofs, come funzionano e a cosa servono

I cool roofs si sono diffusi negli ultimi anni in risposta ad un fenomeno che caratterizza, ormai, la maggior parte dei grandi centri urbani. Negli ultimi decenni, infatti, le città sono sempre più calde, da un lato a causa del cambiamento climatico globale, dall’altro a causa della crescente urbanizzazioni. Si parla, in particolare, del fenomeno noto come “effetto isola di calore”.

Durante l’estate, le superfici impermeabili, come asfalto, cemento e coperture edilizie, accumulano enormi quantità di energia solare e la rilasciano lentamente, mantenendo l’aria urbana anche di notte diversi gradi più calda rispetto alle campagne circostanti. In molte metropoli mediterranee, inclusa Milano, questa differenza può superare i 5 °C nei periodi più caldi. Il risultato è un aumento dei consumi per il raffrescamento, ma anche la compromissione del comfort per le persone, oltre che una crescita dell’inquinamento.

In questo contesto, i cool roofs si collocano nell’insieme di soluzioni applicabili per contrastare il fenomeno. Non si tratta di sistemi futuristici o sperimentali, ma di un approccio ingegneristico basato su principi fisici elementari, quali la riflessione della radiazione solare, applicati alla progettazione delle superfici edilizie.

Il surriscaldamento dei tetti tradizionali

Una copertura tradizionale, generalmente, si contraddistingue per colori scuri e per materiali che tendono ad assorbire molto calore. Ne sono un esempio il bitume, le classiche tegole rosse e marroni, le guaine nere. Queste superfici si comportano come una “spugna”, in grado di assorbire elevati livelli di energia solare. La luce del sole, infatti, a seconda della tipologia di materiale che colpisce può essere riflessa, assorbita o trasmessa. Mentre quest’ultimo fenomeno riguarda principalmente le superfici trasparenti, l’alternativa riflessione o assorbimento è tipica delle superfici opache, come quelle che caratterizzano le coperture degli edifici.

L’energia, una volta assorbita, viene trasformata in calore, accumulato nei materiali stessi, con un conseguente incremento della temperatura del tetto e di tutti gli spazi ad esso sottostanti.

Le conseguenze dirette dell’effetto isola di calore

L’effetto isola di calore, che caratterizza moltissimi centri urbani in tutto il mondo, ha conseguenze dirette sia sull’ambiente, che sulle persone che vivono la città.

Prima di tutto, l’innalzamento delle temperature interne agli edifici, causa un maggior consumo energetico per il funzionamento dei climatizzatori, in funzione in modo intenso durante il periodo estivo. Il calore accumulato, però, viene rilasciato anche nelle zone limitrofe all’edificio, impedendo il raffrescamento dell’aria e causando un generale surriscaldamento dell’ambiente urbano.

Questo calore è fonte di disagio per le persone, che vedono il livello di comfort compromesso, sia all’interno degli edifici, che negli spazi aperti. In aggiunta, è bene ricordare che questo continuo accumulo di calore causa escursioni termiche deleterie anche per materiali come le guaine e le impermeabilizzazioni. Il tetto, infatti, è la superficie edilizia che riceve la maggiore radiazione solare annuale.

La fisica dei cool roofs: cosa sono e come funzionano

I cool roofs, in italiano tetti freddi, sono coperture edilizie progettate per ridurre al minimo l’assorbimento della radiazione solare e massimizzare la dispersione del calore verso l’ambiente.

A differenza dei tetti tradizionali, utilizzano materiali ad alta riflettanza solare e alta emissività termica. Queste superfici riflettono gran parte della luce incidente e rilasciano rapidamente l’energia termica accumulata sotto forma di radiazione infrarossa.

Il funzionamento si basa su un semplice bilancio energetico, ossia meno energia solare assorbita significa minore aumento della temperatura superficiale e quindi minore flusso di calore verso l’interno dell’edificio.

La progettazione di un cool roof prevede la scelta coordinata di materiali, colori e finiture superficiali con elevato Solar Reflectance Index (SRI). Chiaramente, l’ottimizzazione degli strati costruttivi non può avvenire senza una corretta valutazione del contesto climatico e urbano, così da garantire durabilità e prestazioni nel tempo. In sostanza, il tetto diventa un elemento attivo di controllo termico passivo, non raffredda tramite l’utilizzo di impianti, ma tramite proprietà fisiche dei materiali utilizzati.

Le proprietà fisiche che fanno la differenza

I cool roof funzionano grazie a due proprietà chiave, che come detto sono la riflettanza solare nota anche come albedo, e l’emissività termica.

L’albedo misura quanta radiazione solare viene riflessa e, per dare un’idea, è sufficiente sapere che un tetto bianco (con valore albedo 0,70–0,90) riflette fino a 8-10 volte più energia rispetto all’asfalto nero (0,05–0,10).

L’emissività indica, invece, la capacità di rilasciare calore sotto forma di infrarosso e valori elevati indicano che la superficie è in grado di raffreddarsi rapidamente. I materiali chiari possiedono in genere emissività superiore a 0,80, quindi trattengono poco calore. Per valutare l’efficacia complessiva si usa l’indice SRI, che combina riflettanza ed emissività. Un cool roof tipico ha SRI tra 80 e 120, molto superiore alle coperture tradizionali.

Come si costruisce un cool roof e che vantaggi offre

I cool roofs possono essere realizzati con diverse tecnologie, tra cui dei rivestimenti riflettenti applicati come vernici su tetti esistenti. Si tratta, in questo caso, di una soluzione economica e rapida, adatta in diverse circostanze.

In alternativa, si possono utilizzare delle membrane sintetiche ad alte prestazioni per edifici industriali o tegole con pigmenti “freddi”, pur restando compatibili con i centri storici. O ancora, è possibile realizzare delle coperture metalliche altamente riflettenti che si raffreddano rapidamente.

A differenza dei tetti verdi, che funzionano tramite evapotraspirazione e richiedono peso e manutenzione maggiori, i cool roofs riflettono la radiazione solare, sono più leggeri, economici e facilmente applicabili su larga scala. I benefici includono una riduzione dei consumi di raffrescamento, temperature interne più stabili e maggiore durata delle coperture.

Su scala urbana contribuiscono ad abbassare la temperatura media di 1-3 °C, ridurre le ondate di calore e migliorare la salute pubblica diminuendo stress termico e inquinamento da ozono. Una delle criticità a cui prestare attenzione nella progettazione, però, riguarda il fenomeno dell’abbagliamento.

FAQ Cool Roofs

I cool roofs funzionano anche in inverno?

Nei climi mediterranei il beneficio dei cool roofs estivo supera ampiamente la lieve perdita di calore invernale, quindi il bilancio energetico annuale resta positivo. Non ci sono, pertanto, particolari controindicazioni per il periodo freddo.

Devono essere per forza bianchi?

I cool roofs non necessariamente sono di colore bianco. Esistono pigmenti “cool color” che riflettono l’infrarosso mantenendo tonalità scure, adatte anche ai centri storici.

Si possono applicare su edifici esistenti?

In molti casi è possibile trasformare un tetto esistente in un cool roof, in quanto i rivestimenti riflettenti si posano come una pittura sopra la copertura esistente, senza lavori strutturali. In alcuni casi, invece, è possibile procedere con una sostituzione del manto di copertura. È importante valutare attentamente costi e benefici.

Quanto durano nel tempo i cool roofs?

Generalmente i cool roofs hanno una durata che varia in base alla tipologia di rivestimento scelto. Indicativamente la durata è di 10-20 anni di efficacia per i coating, anche oltre per membrane e metalli, con manutenzione minima e pulizia periodica.

I cool roofs riducono la temperatura media dell’aria in città?

I cool roofs, se diffusi su larga scala, possono abbassare la temperatura urbana di alcuni gradi, riducendo isola di calore e rischi sanitari estivi. È chiaro che gli effetti di una sola copertura riflettente saranno maggiori per il comfort interno, piuttosto che per il microclima locale.

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