Progettare il benessere negli ambienti aperti – parte 2

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SENSE v0.1 implementa un modello numerico di canyon single-layer (del tipo Urban Canopy Model) con il modulo di pavimentazione stradale discretizzato in 5 elementi, che considera infinite riflessioni della radiazione solare e infrarossa (calcolate sino a che il contributo della riflessione n-esima è inferiore a 1 W m-2) e proprietà ottiche delle superfici variabili su base oraria (permettendo di considerare la stagionalità e l’influenza dell’angolo d’incidenza).

Per canyon urbano s’intende lo spazio al di sotto dell’altezza media degli edifici, ossia il volume delimitato da due file di edifici e dalla pavimentazione stradale. Nel dettaglio vengono calcolati i bilanci di radiazione netta (onda corta e onda lunga), i flussi di calore sensibile e latente, e la temperatura dell’aria nel canyon. È possibile far variare la geometria (2D) e l’orientamento del canyon, le proprietà termiche e ottico-radiative degli edifici e della strada. Il modello consente di valutare le modificazioni del microclima su pezzi di città di dimensione compresa fra 1 e 10 Km2.

Naturalmente, se una città presenta tessuti molto differenti, questi vanno valutati separatamente. Il modello appartiene alla classe di modelli di “Surface Energy Balance” (normalmente utilizzati per la risoluzione della porzione urbana, collegato a modelli di mesoscala, in modellazioni per le previsioni meteo oppure per studi climatologici), cioè il bilancio energetico urbano, ed accoppia una parametrizzazione 2D di una strada con edifici di uguale altezza e lunghezza indefinita a un motore di calcolo alle differenze finite per la risoluzione dello scambio termico dinamico attraverso elementi opachi multistrato le coperture e le facciate degli edifici e nel terreno.

Lo scopo di un modello semplificato è di consentire la valutazione dell’impatto che gli interventi sul costruito hanno sul microclima, su lunghi periodi, anche più di un anno, con un onere computazionale relativamente basso (es. 1 ora su un comune calcolatore), rispetto a software esistenti che considerano una geometria 3D e risolvono la fluidodinamica, ma non consentono l’input di dati climatici o condizioni al contorno (consentono solo di inserire latitudine e longitudine del sito) e soprattutto hanno un onere computazionale molto alto, richiedendo un giorno di simulazioni per simularne uno reale e non consentono quindi di valutare lunghi periodi, oltre a poter essere utilizzati solo da un’utenza avanzata.

Nell’attuale trasformazione delle nostre città in ottica smart city, l’utilizzo di software di questo tipo è diventato ormai indispensabile sia per il monitoraggio dei flussi energetici, sia per intraprendere la giusta direzione nelle decisioni di pianificazione urbana e nella scelta dei materiali con appropriate caratteristiche in fase di progettazione, nonché, nella scelta di essenze arboree e vegetazione per tetti giardino e pareti verdi.