Che cos’è l’ISR?

Di fronte alle sfide del riscaldamento globale e delle isole di calore urbane (UHI), la scelta dei materiali utilizzati nelle grandi città gioca un ruolo molto importante. Tra gli indicatori chiave per misurare le loro prestazioni termiche, l’SRI (Solar ReflectanceIndex) è diventato un parametro di riferimento essenziale.

Definizione di SRI

L’ISR è un indice che classifica i rivestimenti (vernici, rivestimenti, coperture, ecc.) in base alla loro capacità di non riscaldarsi sotto la radiazione solare. Si calcola a partire da due misure fondamentali: l’albedo (riflettanza solare) e l’emissività termica. L ‘SRI viene espresso su una scala da 0 a 100 :

• 0 corrisponde a una vernice di riferimento nera,
• 100 corrisponde a una vernice di riferimento bianca (con proprietà definite: albedo, emissività, ecc.).

I materiali altamente riflettenti possono avere un SRI superiore a 100, mentre le superfici molto scure o a bassa emissività (come alcuni metalli) possono avere un SRI negativo.

Come si misura l’SRI?

Può essere misurato in loco per valutare il comportamento effettivo delle superfici in condizioni urbane. Può anche essere misurato in laboratorio, spesso su campioni, utilizzando la spettrometria. Il metodo è valido per superfici opache orizzontali con una leggera pendenza, in condizioni standard (sole, vento, ecc.). È necessaria un’emissività minima (>0,1) perché la misurazione sia rilevante.

I vantaggi dell’SRI per le città e gli edifici

L’SRI consente di confrontare la capacità dei rivestimenti di limitare il riscaldamento urbano e viene utilizzato come criterio nei progetti per tetti, facciate o rivestimenti esterni per ridurre l’effetto calore e migliorare il comfort termico. Aiuta inoltre a identificare i rivestimenti “freddi”: trasparenti, altamente riflettenti o ad alta emissività.

Incoraggiando le persone a scegliere materiali con prestazioni conformi all’SRI, riduciamo anche la necessità di climatizzazione, il consumo energetico e gli effetti negativi sulla salute e sul comfort.

Conclusione

L’ISR è ormai un indicatore essenziale per chiunque voglia costruire o ristrutturare in modo sostenibile: ridurre le isole di calore, ottimizzare il comfort e soddisfare le aspettative ambientali.

Noi di THEMACS Ingénierie mettiamo la nostra esperienza al vostro servizio: misurazioni dell’albedo e dell’emissività, calcoli dell’SRI in laboratorio o in cantiere, per aiutarvi a scegliere rivestimenti ad alte prestazioni per tenere lontano il calore.

- Che cos’è l’SRI (Indice di Riflettanza Solare)?

La comprensione e la riduzione delle isole di calore urbane (UHI) dipende soprattutto dalla misurazione accurata dei parametri fisici che influenzano la temperatura urbana. Alla THEMACS Ingénierie utilizziamo tre approcci complementari: la misurazione dell’albedo, dell’emissività e la mappatura termica a terra.

Misurazione dell’albedo

L’albedo è la capacità di una superficie di riflettere la radiazione solare. Si misura con un valore compreso tra 0 e 1. Lo scopo della misurazione è identificare le superfici che assorbono maggiormente il calore (bitume, tetti scuri) e proporre soluzioni per aumentare la riflettività (tetti chiari, vernici riflettenti). Alla THEMACS Ingénierie utilizziamo un innovativodispositivo portatile per misurare rapidamente l’albedo di diversi materiali e rivestimenti direttamente in loco.

Misurazione dell’emissività

L’emissività si riferisce alla capacità di una superficie di restituire il calore assorbito sotto forma di radiazione infrarossa. La misurazione dell’emissività ci aiuta a capire come i materiali si raffreddano (o meno) di notte. Ad esempio, una superficie di cemento chiaro con un’alta emissività si raffredda più velocemente di una superficie metallica lucida con una bassa emissività. Le misurazioni dell’emissività vengono effettuate in loco utilizzando l’emissometro sviluppato dagli ingegneri di Themacs per la caratterizzazione dettagliata dei materiali urbani.

Mappare la temperatura delle città

La mappatura termica può essere utilizzata per visualizzare la distribuzione spaziale delle temperature superficiali e identificare le aree più esposte alle isole di calore urbane (UHI). Esistono due metodi principali :

a) Misurazioni al suolo

• Vantaggi: elevata accuratezza, possibilità diconfrontare direttamente pavimentazioni diverse, misure spot mirate.
• Svantaggi: copertura geografica limitata, necessità di campagne di misura sul campo.

b) Misure satellitari

• Vantaggi: panoramica di grandi aree urbane, monitoraggio regolare nel tempo, individuazione rapida di aree critiche.
• Svantaggi: risoluzione spaziale talvolta insufficiente per distinguere strade strette o materiali specifici; dipendenza dalle condizioni meteorologiche (nuvole, umidità).

Verso un approccio complementare

In THEMACS Ingénierie privilegiamo un approccio integrato:

• Misure a terra con il nostro dispositivo Thermocity per ottenere dati precisi e dettagliati.
• Mappatura satellitare per una visione globale degli UHI e per monitorare la loro evoluzione nel tempo.

La combinazione di questi metodi fornisce alle città e alle autorità locali una diagnosi affidabile e completa, consentendo loro di attuare soluzioni adeguate (scelta dei materiali, vegetazione, pianificazione urbana).

- Possibili misure per combattere l’UHI: albedo, emissività e mappatura termica delle città

Le isole di calore urbane (UHI) sono un problema importante per la salute pubblica, il comfort termico e il consumo energetico nelle città. In estate, le strade, i parcheggi e i marciapiedi contribuiscono in modo significativo a questo fenomeno a causa della loro bassa albedo e dell’elevata capacità di accumulare calore.

Per analizzare e anticipare questi effetti, THEMACS Ingénierie ha sviluppato Thermocity, uno strumento specializzato nella mappatura termica delle infrastrutture stradali.

Perché mappare le strade in estate?

Le strade rappresentano una grande percentuale delle superfici urbane. Costituite principalmente da asfalto e cemento, assorbono enormi quantità di radiazioni solari, assorbendo calore durante il giorno e rilasciandolo di notte, contribuendo allo sviluppo di UHI.

La mappatura della loro temperatura consente diindividuare le aree più calde della città, di confrontare l’efficacia dei materiali utilizzati (conglomerati bituminosi chiari, drenanti o tradizionali) e di dare priorità alle azioni di sviluppo (pavimentazioni innovative, piantumazioni perimetrali, soluzioni di raffreddamento).

Thermocity: una soluzione di misurazione innovativa

Grazie a Thermocity, THEMACS Ingénierie può :

• misurazioni termiche ad alta risoluzione
• mappatura precisa delle temperature superficiali
• analisi comparativa tra quartieri, strade e materiali.

Questi dati consentono di prendere decisioni efficaci per limitare le isole di calore.

Importanza per le città e le autorità locali

La mappatura termica delle strade in estate consente diadattare la scelta dei materiali nella ristrutturazione di strade e vie e diottimizzare l’impianto di vegetazione nelle aree sensibili. Inoltre, offre l’opportunità di ridurre i costi energetici indiretti associati alla climatizzazione e di migliorare il comfort termico dei residenti, soprattutto durante le ondate di calore.

Grazie ai dati raccolti da Thermocity, le città possono incorporare soluzioni sostenibili ed efficienti nei loro progetti di sviluppo urbano.

Conclusione

Le strade svolgono un ruolo fondamentale nell’intensità delle isole di calore urbane. Grazie a Thermocity, THEMACS Ingénierie offre un’esperienza unica nella misurazione, nella comprensione e nell’adozione di misure efficaci.

La mappatura delle temperature stradali in estate fornisce alle città uno strumento decisionale essenziale per costruire spazi urbani più confortevoli e sostenibili.

- Thermocity: mappare le strade per comprendere meglio le isole di calore urbane (UHI)

Il trasporto e l’utilizzo dell’idrogeno liquido richiedono nuovi dispositivi (valvole, raccordi, pompe, ecc.).

Questi componenti, provenienti dall’industria aeronautica, erano stati testati a temperatura ambiente. Tuttavia, la tenuta non era garantita alla temperatura dell’idrogeno liquido (20K).

Alcuni degli elementi utilizzati per l’azoto liquido (77K) sono ora impiegati nella criogenia. Ma funzionano ancora a 20K?

Dato il rischio esplosivo dell’idrogeno, la tolleranza alle perdite è più rigida rispetto all’azoto, che è innocuo a basse dosi.

Per essere sicuri che questi elementi siano qualificati per l’idrogeno, abbiamo sviluppato un banco di prova in grado di misurare qualsiasi perdita per gli elementi del circuito a 20K fino a 100bar.

Il livello di perdita misurato è inferiore a 10^-8mbar.L.S^-1.

Per eseguire il test, utilizziamo una camera a vuoto di 600 mm di diametro in cui collochiamo l’elemento da testare. Un tubo di acciaio inossidabile di 6 mm di diametro viene utilizzato per pressurizzare il dispositivo con elio (da 0,2 a 100 bar). Se necessario, è possibile utilizzare l’idrogeno, ma l’elio è più facile da usare e più efficace per le prove di tenuta.

Descrizione dell’impianto di prova:

I test sono stati eseguiti posizionando i raccordi da testare in una camera a vuoto come mostrato di seguito:

Vista generale della camera a vuoto

Vista in sezione dell’apparecchiatura di misura con i 3 ingressi dei raccordi.

In basso, vista dell’area di misura a 20K con gli ingressi della strumentazione.

I raccordi sono alimentati da un tubo in acciaio inox 316 di 6 mm di diametro. Un sistema di valvole consente di alimentare in sequenza i 3 raccordi testati. L’alimentazione consente anche di drenare l’elio residuo dai vari raccordi. Due regolatori di pressione regolano la pressione. Uno consente una regolazione precisa da 0 a 2,5 bar. L’altro consente una regolazione da 0 a 200 bar. Per controllare la pressione si utilizza un manometro di precisione. Il sistema di alimentazione è visibile nella figura seguente:

1. Testa fredda	Testa fredda
2. Schermo antiradiazioni 77K	Schermo antiradiazioni 77K
3. Schermo antiradiazioni 20K	Schermo antiradiazioni 20K

COMPONENTI	SCHEMA
1. Camera a vuoto
2. Schermo radiativo 77K
3. Schermo radiante 20K
4. Elementi da testare
5. Alimentazione a elio

L’immagine qui sopra (a destra) mostra il rilevatore di perdite PFEIFFER ASM340. Il livello minimo rilevabile è di 1 – ^10-13 Pa m3/s. Ciò corrisponde a 1^,10-12 mbar.L/s. In primo piano sono visibili il sistema di alimentazione dell’elio e il sistema di spurgo.

Al centro, il sistema di distribuzione dell’elio e, a sinistra, lo schermo di controllo della temperatura e del vuoto.

- Un dispositivo di prova di tenuta a 20K a 100bar per l’idrogeno liquido

Le isole di calore urbane (UHI) comportano una significativa differenza di temperatura tra le città e le aree rurali circostanti, fino a +10°C, soprattutto di notte. Questo fenomeno accentua il disagio termico, aumenta i rischi per la salute durante le ondate di calore e incrementa il consumo energetico per il raffreddamento degli edifici.

Esistono diversi modi per ridurre l’intensità delle ondate di calore :

Aumentare l’albedo delle superfici

Un’alta albedo significa una maggiore capacità di riflettere la radiazione solare. Nelle grandi città, la maggior parte delle infrastrutture è costruita con materiali scuri.

Per aumentare l’albedo, è quindi necessario utilizzare materiali chiari, come tetti bianchi, vernici riflettenti e superfici chiare di strade e marciapiedi. In questo modo si riduce l’assorbimento di calore e si abbassano le temperature degli edifici.

Ottimizzare l’emissività dei materiali

L’emissività è la capacità di una superficie di restituire il calore assorbito sotto forma di radiazione infrarossa.

Per migliorare l’emissività, è opportuno scegliere materiali chiari e diffusivi, come il cemento o le piastrelle chiare. Questo aiuta a raffreddare le superfici la sera e limita l’accumulo di calore.

Aumentare la quantità di vegetazione

La vegetazione agisce come regolatore naturale del calore e contribuisce a migliorare la qualità dell’aria in città.

È quindi necessario aumentare la quantità di spazio verde nelle aree urbane, soprattutto in prossimità di edifici e strade, sviluppando parchi urbani, filari di alberi, giardini e facciate verdi. Questi elementi migliorano la circolazione dell’aria, forniscono ombra e riducono l’accumulo di calore.

Ripensare la morfologia urbana (canyon urbani)

Lestrade strette fiancheggiate da edifici alti intrappolano il calore e riducono la circolazione dell’aria.

Per ovviare a questo effetto canyon urbano, è necessario prevedere più spazio tra gli edifici, creare corridoi di ventilazione e variare le altezze e gli orientamenti degli edifici. In questo modo si migliora la circolazione dell’aria e si limita l’intrappolamento del calore.

Conclusioni

La lotta alle isole di calore urbane si basa su una combinazione di soluzioni: una scelta oculata dei materiali, un’adeguata pianificazione urbana e la promozione della natura in città.

THEMACS Ingénierie mette a disposizione la propria esperienza e i propri strumenti di misura per aiutarvi a progettare città più resilienti e confortevoli.

- Come possiamo combattere le isole di calore urbane?

Le isole di calore urbane (UHI) si riferiscono alle notevoli differenze di temperatura tra i centri urbani e le aree rurali circostanti, soprattutto di notte. Comprendere i parametri che le influenzano è essenziale per poterle anticipare in modo più efficace e implementare soluzioni adeguate.

THEMACS Ingénierie analizza i tre principali fattori che influenzano le UHI : albedo, emissività e canyon urbani.

Albedo

L’albedo si riferisce alla capacità di una superficie esposta alla radiazione solare di riflettere l’energia ricevuta. Il suo valore varia da 0 a 1 :

• 0 corrisponde a una superficie completamente nera che assorbe totalmente l’energia emessa dal sole.
• 1 corrisponde a una superficie perfettamente bianca che riflette tutti i raggi solari.

Una superficie scura, come pavimenti impermeabili (cemento, asfalto), tetti o pareti scure (mattoni), assorbe una grande quantità di energia e quindi accumula molto calore. Questo calore viene poi rilasciato in massa di notte, contribuendo alla formazione delle isole di calore urbane.

Emissività

L’emissività termica è una proprietà adimensionale che caratterizza la capacità di una superficie di emettere radiazioni infrarosse. Dipende da diversi parametri, tra cui la temperatura, la lunghezza d’onda e le condizioni della superficie.

• Un materiale ad alta emissività rilascia facilmente il calore assorbito.
• Un materiale a bassa emissività trattiene il calore più a lungo, contribuendo a riscaldare l’aria ambiente.

Nelle grandi città, il calore sale rapidamente a causa di fattori quali il traffico stradale intenso, i condizionatori d’aria, i camini e l’uso di materiali diffondenti (bitume, piastrelle, vernice opaca, ecc.).L’emissività gioca quindi un ruolo fondamentale nel determinare il raffreddamento notturno di una città. Materiali scelti male possono amplificare gli UHI rallentando il raffreddamento notturno.

Canyon urbani

I canyon urbani sono aree in cui gli edifici sono così vicini da avere poco spazio tra loro, limitando la circolazione dell’aria.

Questa configurazione tende a intrappolare il calore accumulato, soprattutto durante il giorno quando il sole splende (Figura 1). Riduce lo scambio di calore, in particolare quello radiativo, durante la notte. Di conseguenza, il calore accumulato dagli edifici e dal terreno non può essere dissipato in modo efficiente, accentuando l’UHI.

Figura 1 – Il “fattore vista cielo” – (Fonte: APUR)

- Parametri che influenzano l’UHI: albedo, emissività, concetto di urban canyon

L’isola di calore urbana(UHI) è un aumento delle temperature dell’aria e della superficie nei centri urbani rispetto alle aree rurali o boschive vicine, soprattutto di notte.

Le cause

Questo fenomeno è dovuto al modo in cui sono costruite le città (asfalto, tetti scuri, mancanza di vegetazione, fitta attività umana), che riduce la circolazione dell’aria e provoca un elevato assorbimento di calore durante il giorno, che viene poi rilasciato di notte. La temperatura può raggiungere fino a dieci gradi in più rispetto alle aree circostanti, soprattutto durante i periodi di caldo intenso.

Un esempio del tasso di UHI nel 9° arrondissement di Parigi:

Fonte: https://www.construction21.org/france/articles/h/paris-icu.html

Le conseguenze

Le cupole di calore che ricoprono le aree urbane possono causare disagio termico e avere un impatto significativo sulla salute umana e sul consumo energetico nelle aree urbane. Questo fenomeno sta peggiorando nel tempo. Per porvi rimedio, è necessario aumentare l’albedo delle superfici e incrementare l’inverdimento degli edifici e degli spazi urbani.

Le nostre competenze:

THEMACS Ingénierie offre una rapida caratterizzazione dell’albedo dei vostri materiali e rivestimenti superficiali al fine di ridurre le isole di calore circostanti. A tal fine, misuriamo l’emissività spettrale e caratterizziamo l’albedo di diverse superfici utilizzando il nostro dispositivo portatile di misurazione dell’albedo, che abbiamo sviluppato noi stessi.

- Che cos’è un’isola di calore urbana?