The effects of trees in urban environments. Parametric analysis and benefits

As rapid urbanization and global warming progress, the ‘‘urban heat island’’ phenomenon affects more and more cities. Urban heat island (UHI) refers to the elevated air and surface temperatures in developed areas as compared to more rural surroundings. This phenomenon is aggravated mainly because of the reduced density of green vegetation in the urban environment. For this reason, urban trees can be a good mitigation strategy. In fact, trees can reduce the building energy use through shading, and increasing human comfort thanks to evapotranspiration process, which converts liquid water in plants to vapor, thereby cooling the air. This study looks at the role that trees can play in the improvement of external and internal human comfort, in particular the reduction of mean radiant temperature and psychological equivalent temperature, the impact on internal illuminance, and the mitigation of summer building energy consumption through the reduction of solar radiation and surface temperature on the building walls. A typical urban canyon of Milan, characterized by a residential building of five stories and urban trees, has been selected for the simulations. In particular, several combinations of tree forms (dimensions and properties of crown) and positions are examined. The final goal of this study is not to determine the best tree configuration to reach these goals (reducing solar gains and increasing human comfort), but to help understand what the most important tree variables are to consider during the choice of trees and the relationships between the tree’s variables.

L’ “isola di calore urbano”, definita come il fenomeno che determina un microclima più caldo all’interno delle aree urbane cittadine rispetto alle circostanti zone periferiche e rurali, colpisce sempre più le nostre città a causa del rapido sviluppo urbanistico e del riscaldamento globale. Essendo il fenomeno aggravato dalla ridotta densità di vegetazione nell'ambiente urbano, gli alberi possono essere considerati una buona strategia di mitigazione. Questi ultimi permettono di ridurre i consumi energetici estivi attraverso l’ombreggiatura, e aumentare il comfort urbano grazie al processo di evapotraspirazione, che converte l'acqua presente nelle piante in vapore, permettendo così il raffreddamento dell’aria. Questo studio ha esaminato il ruolo che gli alberi possono svolgere nell’incremento dell’human comfort all’interno e all’esterno dell’edificio, grazie alla riduzione della temperatura media radiante, e della psycological equivalent temperature. In tale disquisizione, si è altresì analizzato l’impatto che gli alberi hanno sull’illuminazione interna e sulla mitigazione del consumo energetico estivo, in particolare attraverso la riduzione della radiazione solare e della temperatura superficiale dell’involucro edilizio. È stato selezionato un tipico contesto urbano milanese, caratterizzato da un edificio residenziale di cinque piani e da alberi posti difronte allo stesso. In particolare, in questo studio sono state esaminate diverse combinazioni di forme degli alberi (dimensioni e proprietà della chioma) e posizioni. L'obiettivo finale della presente trattazione non è quello di determinare esattamente la migliore configurazione degli alberi per raggiungere gli obiettivi, cioè ridurre i guadagni solari e aumentare il comfort umano, ma aiutare a comprendere quali siano le variabili più importanti da considerare, durante la scelta degli alberi in un contesto urbano, e stabilire delle relazioni tra le variabili stesse.