La tecnologia dei tetti verdi: tipologie e stratigrafia

I tetti verdi rappresentano le principali infrastrutture verdi per edifici che hanno iniziato a diffondersi in Italia solo recentemente.

Tuttavia, grazie agli innumerevoli vantaggi ambientali, energetici e sociali che determinano, soprattutto in aeree urbane, possiamo prevedere che verranno sempre più implementati, fittando molto bene con gli obiettivi della transizione energetica che promuove l’adozione di tecniche di risparmio energetico anche nell’ottica di un’economia più sostenibile.

Perché promuovere l’installazione di tetti verdi in città 

L’impiego dei tetti verdi risale al 600 a.C. con i celebri giardini pensili di Babilonia, fatti costruire da Nabucodonosor II, che hanno rappresentato una delle sette meraviglie classiche del mondo. A livello Europeo, i paesi nordici a clima temperato vantano un’ampia tradizione e diffusione dei tetti verdi.

Tuttavia, come tecnologia, questi si sono affermati nel settore delle costruzioni solo negli anni ’80, in Germania, con le attività di R&D che hanno portato alla produzione di linee guida “ufficiali” specifiche per i tetti verdi [1]. Attualmente, in Paesi come Germania, Francia, Austria e Svizzera, si è sviluppato un mercato molto vivace per prodotti e servizi per tetti verdi. Diversamente, in Italia e altri Paesi a clima mediterraneo, i vantaggi della tecnologia dei tetti verdi hanno iniziato a essere riconosciuti più di recente, pertanto il mercato è ancora in fase di maturazione e si sta diffondendo proprio in questo periodo.

I tetti verdi (green roof) rappresentano la principale nature-based solution (NBS) tra le infrastrutture verdi su edifici, in quanto forniscono una serie di benefici ambientali, energetici, sociali ed economici per le città oltre ad aumentarne la resilienza nei confronti dei cambiamenti climatici [2].

Dal punto di vista tecnologico, un tetto verde è un sistema di copertura vegetale orizzontale funzionalmente integrato sulla superficie di un lastrico solare. Questi possono essere progettati per espletare numerosi servizi ecosistemici a favore dell’ambiente e dei cittadini, nonché a controbilanciare gli effetti negativi provocati dell’urbanizzazione. 

I vantaggi dei "green roof"

Di seguito vengono elencati e brevemente descritti i principali vantaggi derivanti dall’installazione dei tetti verdi:

• Riducono gli aumenti di temperatura dovuti all’effetto isola di calore in città (urban heat island). Le elevate temperature che si raggiungono nelle città fanno aumentare notevolmente il consumo di energia, oltre ad influire negativamente sulle condizioni di comfort microclimatico e ad amplificare il problema dell’inquinamento e della diffusione di sostanze nocive nell’aria e nell’ambiente;
• Migliorano la qualità dell’aria. Da uno studio condotto su specie di alberi e cespugli comunemente presenti nel verde urbano, la capacità media di mitigazione degli inquinanti è risultata mediamente di 58-140 g di O3 per pianta per anno; 17-139 g di particolato PM10 per pianta per anno; 11-20 kg di CO2 per pianta per anno [3];
• Presentano un albedo più elevata rispetto ai tetti tradizionali in cemento o in altri materiali edilizi che consente una maggiore riflessione e dispersione della radiazione solare incidente;
• Consentono un raffrescamento dell’aria circostante grazie al processo dell’evapotraspirazione operato dalle piante [4];
• Migliorano le condizioni microclimatiche all’interno degli edifici, soprattutto nei climi mediterranei, poiché la stratigrafia isolante verde riduce il carico energetico degli edifici per il raffrescamento estivo e per il riscaldamento invernale, consentendo pertanto un risparmio dei costi di energia per la climatizzazione degli ambienti interni [5, 6];
• Migliorano il run-off delle acque meteoriche nei casi di piogge improvvise ed estreme (bombe d’acqua);
• Sono riconosciuti come soluzioni naturali e sostenibili per l’aumento e la protezione della biodiversità di flora e fauna in città;
• Aumentano il valore estetico dell’ambiente, degli edifici e delle città;
• Forniscono una protezione strutturale delle membrane impermeabilizzanti, poiché la radiazione UV e le fluttuazioni di temperatura, responsabili del deterioramento dei tetti convenzionali, risultano attenuate dallo strato verde;
• Forniscono isolamento acustico attenuando i rumori;
• In aggiunta ai benefici sociali, economici e ambientali, in particolare nelle città, forniscono ai proprietari di edifici un comprovato ritorno sull'investimento.

Tipologie di tetto verde: estensivo e intensivo

La progettazione di un tetto verde è sito-specifica, in quanto dipende sia dalle condizioni climatiche sia da alcune caratteristiche tecniche dell’edificio quali la pendenza del tetto, la sua accessibilità, la capacità strutturale e ovviamente l’uso che se ne vuole fare. La norma nazionale che attualmente “definisce i criteri di progettazione, esecuzione, controllo e manutenzione di coperture continue a verde, in funzione delle particolari situazioni di contesto climatico, di contesto edilizio e di destinazione di impiego” è la UNI 11235:2015, entrata in vigore a settembre 2015 come aggiornamento della precedente del 2007.

In base alle diverse tipologie di vegetazione, i tetti verdi vengono classificati in estensivi ed intensivi.

In particolare, i tetti estensivi, a minima o a bassa manutenzione, sono riconducibili a tappeti erbosi o di sedum, con poco spessore del substrato (9-30 cm) ed un peso medio con substrato saturo intorno ai 150 kg/m2. Hanno una bassa richiesta di manutenzione ed anche per questo risultano relativamente economici. In genere, le specie vegetali utilizzate nel verde estensivo sono in grado di adattarsi e svilupparsi nelle specifiche condizioni climatiche del sito del tetto e presentano un’alta capacità di insediamento e resistenza agli stress abiotici.

Diversamente, i tetti verdi intensivi, a ridotta, media o alta manutenzione, sono notevolmente più complessi e costituiscono dei veri e propri giardini, con vegetazione più imponente, alberi inclusi, maggior spessore di substrato che incide sul peso saturo della struttura (nell’ordine di 180-500 kg/m2), che pertanto richiedono una cura sostanziosa. Anche le specie vegetali coltivate nella tipologia di tetto verde intensivo devono essere in grado di adattarsi e crescere nell’ambiente sul tetto in cui sono poste, tuttavia per consentire di ottenere e mantenere una copertura ottimale del tetto prevedono vari interventi di manutenzione.

La stratigrafia di un tetto verde

In generale, un tetto verde richiede una stratigrafia minima (definita dalla UNI 11235:2015) così composta:

• i) uno strato impermeabilizzante di alta qualità;
• ii) un sistema anti-radice che non consente alle radici di svilupparsi ulteriormente in profondità;
• iii) un sistema di drenaggio fatto di materiale ghiaioso;
• iv) un tessuto filtrante;
• v) un substrato per la crescita delle piante (strato colturale) quanto più leggero possibile;
• vi) uno strato di vegetazione.

Lo strato filtrante è in genere un “geotessuto”, anche conosciuto come “tessuto non tessuto” (TNT), che è un materiale artificiale, con caratteristiche di resistenza agli estremi di temperatura, idrorepellente e morbido, fatto di fibre sintetiche (in genere poliestere e polipropilene) imputrescibili. Il geotessuto impedisce alle particelle di terreno che costituiscono lo strato superiore di penetrare in profondità.

In Fig. 1 si mostra la sequenza delle principali fasi di installazione della stratigrafia sul tetto verde dell’edificio prototipo ENEA.

Figura 1 - Fasi dell’installazione del tetto verde ENEA presso il C.R. Casaccia, Roma. A) Tetto-terrazzo prima dell’installazione; B) collocazione del “drain roof”; C) collocazione del geotessuto; D) substrato “vulcan floor”; E) copertura di un settore con prato di festuca; F) copertura di un settore con mix di specie di Sedum. Immagine tratta da [4].

Il mercato offre sistemi “modulari” per tetti verdi con strato di drenaggio, telo filtrante, substrato di coltivazione e piante già predisposte. Tali sistemi a modulo sono costituiti da griglie mobili, spesso ad incastro, per cui ogni componente del sistema può essere installato separatamente.

La scelta del tipo di irrigazione per tetti verdi

In aggiunta alle componenti sopra descritte, nella maggior parte dei casi e sempre nelle tipologie di tetto intensivo, un tetto verde richiede un impianto di irrigazione (Fig. 2), essenziale nei siti ove si ha a disposizione poco spessore e quindi la capacità di accumulo idrico è limitante.

Tra le possibilità si può scegliere tra: i) un impianto a pioggia che ha però lo svantaggio di un consumo d’acqua elevato; ii) un impianto goccia a goccia che ha un consumo d’acqua inferiore; e iii) un impianto di subirrigazione costituito da tubi interrati che vanno ad alimentare la falda di accumulo, rappresentando spesso la scelta associata ad un maggior risparmio idrico. In genere, ad un sistema di irrigazione può essere integrato un sistema di drenaggio per eliminare l’acqua in eccesso, che avrebbe degli effetti negativi sul substrato, le radici e lo sviluppo della vegetazione.

Figura 2 - Dettagli del sistema di irrigazione per aspersione sul tetto verde ENEA presso il C.R. Casaccia, Roma.
Immagine tratta da [4].

La selezione delle essenze vegetali 

L’applicazione dei sistemi vegetali agli edifici richiede la valutazione in fase progettuale di diversi parametri, in particolare la scelta delle essenze vegetali e i relativi consumi di acqua. Infatti, la sostenibilità del sistema edificio-copertura vegetale richiede prioritariamente sia di non trascurare il quantitativo di acqua necessario per le piante, sia di privilegiare essenze autoctone.

Come sopra menzionato, le varietà di piante del genere Sedum risultando particolarmente adatte sono state ampiamente utilizzate nei tetti verdi estensivi; infatti, queste richiedono poca manutenzione e sono molto efficienti nell’utilizzo della risorsa acqua. I Sedum effettuano una fotosintesi di tipo CAM e pertanto si adattano bene a condizioni di stress abiotici estremi; tuttavia, non producono molta biomassa. Nonostante non vi siano limiti relativamente alle specie vegetali da crescere in un sistema di inverdimento pensile orizzontale, nel rispetto del contesto climatico del luogo e della specifica soluzione tecnica in termini di stratigrafia, le principali tipologie di vegetazione riscontrabili su un tetto verde includono: erbacee, bulbose, tuberose e rizomatose, arbusti, rampicanti e ricadenti, alberi. È necessario sottolineare che la selezione delle specie vegetali in un tetto verde rappresenta un punto fondamentale della sua progettazione, allo stesso modo che per un giardino tradizionale a terra o per altre infrastrutture verdi. Tuttavia, è opportuno sottolineare che lo strato “verde” deve essere progettato in relazione al substrato e al tipo/quantità di irrigazione.

Leggi anche: 

Il tetto verde per la sostenibilità energetica degli edifici: gli studi dell'ENEA

La ricerca sui tetti verdi in ENEA

Le attività di ricerca sulle infrastrutture verdi per edifici condotte in ENEA sono iniziate nel 2013, con il Gruppo di Ricerca Agricoltura dell’Unità Tecnica Efficienza Energetica, attraverso i fondi della Ricerca di Sistema Elettrico nazionale, che tuttora, nell’ambito del Dipartimento Unità Efficienza Energetica, sostiene finanziariamente la sperimentazione sui sistemi vegetali installati in un edificio prototipo dotato di tetto verde, parete verde e serra bioclimatica “verde”. A partire dai primi studi rivolti allo strato colturale, con applicazione di biochar e compost per trattenere l’acqua e fornire al tempo stesso una fertilizzazione adeguata e sostenibile, e allo strato di vegetazione, selezionando le specie più adatte al clima mediterraneo in base alle caratteristiche di albedo e di evapotraspirazione, anche con l’obiettivo di proteggere la biodiversità vegetale e degli impollinatori apoidei, il principale obiettivo del gruppo ENEA è lo studio dei flussi termici associati all’impiego del verde pensile per migliorare l’efficienza energetica degli edifici [7].

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. Dachbegrünungsrichtlinien (Green Roof Directive). Richtlinien für die Planung, Bau und Instandhaltungen von Dachbegrünungen. Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL). 2018. 
2. C.S.C. Calheiros, A.I. Stefanakis. Green Roofs Towards Circular and Resilient Cities. Circular Economy & Sustainability 2021, 1: 395-411.
3. R. Baraldi, C. Chieco, L. Neri, O. Facini, F. Rapparini, L. Morrone, A. Rotondi, G. Carriero. An integrated study on air mitigation potential of urban vegetation: From a multi-trait approach to modeling. Urban Forestry & Urban Greening 2019, 41: 127-138. 
4. C.A. Campiotti, P. De Rossi, G. Giagnacovo, A. Latini, S. Mariani, L. Nencini, S. Pace, M. Sperandei. Infrastrutture “verdi” per migliorare l’efficienza energetica degli edifici e la qualità del microclima nelle aree urbane. Report Ricerca di Sistema Elettrico RdS/PAR2019/042. Dicembre 2019. 
5. C.A. Campiotti, G. Giagnacovo, A. Latini, F. Margiotta, L. Nencini; L. Pazzola, G. Puglisi. Le coperture vegetali per la sostenibilità energetica ed ambientale degli edifici. Report Ricerca di Sistema Elettrico RdS/PAR2016/075. Settembre 2017. 
6. C. Bibbiani, A. Campiotti, G. Giagnacovo, L. Incrocci, A. Pardossi, A. Latini, E. Schettini, G. Vox. Green roofs and green façades for improving sustainability of towns. Acta Horticulturae 2018, 1215: 333-336. 
7. C.A. Campiotti, P. De Rossi, L. Gatti, G. Giagnacovo, A. Latini, S. Mariani, M. Sperandei, et al. Gli ecosistemi vegetali per la rigenerazione ecologica delle città. Rapporto Tecnico ENEA RT/2021/13/ENEA.