Aiming for outdoor thermal comfort while mitigating the risk of increasing temperatures slod through built environment resilience. A case study in Milan

Climate change represents nowadays one of the most critical problems for humanity, which must face this criticality by means of a conscious and sustainable design of buildings capable of simultaneously mitigating and adapting to the environmental transition; thus, resilience is a crucial feature in order to withstand risks of hazardous events which are becoming chronic (SLODs – Slow Onset Disasters) and growing in intensity and frequency (SUODs – Sudden Onset Disasters). The thesis focuses on the identification of the three risk components (hazard, exposure, vulnerability) and therefore on the study and analysis of the same referred to a specific typology of SLOD: the increase in air temperature, which directly affects the outdoor thermal comfort at pedestrian level. Starting from a literary review, the thesis work focuses on the identification of six possible outdoor temperature mitigation scenarios and their applicability in an urban context located in Milan, in the Città Studi district. The proposed scenarios contribute, with different measure, to the reduction of risk firstly by decreasing the values of the reference parameters (potential air temperature, mean radiant temperature and physiological equivalent temperature for a 70 year-old man) therefore acting on the hazard component of the risk and secondly by the implementation of greenery and specific materials that modify the original urban layout and thus dealing with the vulnerability component of risk. The analysis is carried out using the ENVI-met 4.4.5 Software during the hottest day of the last year (i.e., 1st August 2020) and what emerged is that the mitigating effect of vertical greening is negligible if exposed to the East or West or even negative if exposed to the South; the increase in the albedo of the facades worsens the conditions of outdoor comfort, while that of the paved surfaces contributes only to the reduction of the potential air temperature, up to a maximum of 0.48°C at 2.00 p.m. when South exposed. The most performing strategies are those in which the implementation of urban greening is predominant: both when it is singularly applied and when it is combined with the albedo increase of paved surfaces or with vertical greenery, the maximum reductions of potential air temperature (up to a maximum of 0.90°C at 12.00 p.m.), of Tmr (up to 21.07°C at 5.00 p.m.) and of PET (around 9.84°C at 5.00 p.m.) are recorded. However, the addition of green walls and high albedo pavements do not change Tmr and PET values with respect to trees alone, thus they do not bring further benefits to outdoor thermal comfort at pedestrian level compared to trees, but can still be considered as investments aimed at mitigating the constantly rising air temperature. In none of the simulated scenarios the range of outdoor thermal comfort values between 24.6°C and 29.2°C is reached, since the studied interventions of urban requalification do not completely modify the layout and arrangement of buildings and/or streets.

Oggigiorno il cambiamento climatico rappresenta uno dei problemi più critici per l'umanità, che deve essere fronteggiato attraverso una progettazione consapevole e sostenibile di edifici in grado di mitigare e allo stesso tempo adattarsi alla transizione ambientale; quindi, la resilienza è una caratteristica cruciale per resistere ai rischi di “hazardous events” che stanno diventando cronici (SLODs – Slow Onset Disasters) e crescenti in intensità e frequenza (SUODs – Sudden Onset Disasters). L’elaborato si concentra sull'individuazione delle tre componenti di rischio (pericolosità, esposizione, vulnerabilità) e quindi sullo studio e analisi delle stesse riferite ad una specifica tipologia di SLOD: l'aumento della temperatura dell'aria, che incide direttamente sul comfort termico outdoor al livello pedonale. Partendo dallo studio della letteratura scientifica, il lavoro di tesi si focalizza sull'individuazione di sei possibili scenari di mitigazione della temperatura esterna e sulla loro applicabilità in un contesto urbano situato a Milano, nel quartiere di Città Studi. Gli scenari proposti contribuiscono, in diversa misura, alla riduzione del rischio: innanzitutto diminuendo i valori dei parametri di riferimento (temperatura potenziale dell'aria, temperatura media radiante e temperatura fisiologica equivalente – PET – per un uomo di 70 anni), agendo quindi sulla componente di pericolosità del rischio; in secondo luogo cambiando i materiali delle pavimentazioni ed implementando il verde urbano che modifica l'assetto originario dell’ambiente costruito, andando così ad influire sulla componente di vulnerabilità del rischio. L'analisi è effettuata utilizzando il Software ENVI-met 4.4.5 durante il giorno più caldo dell'ultimo anno (i.e.1 agosto 2020) e da essa è emerso che l'effetto mitigativo del verde verticale è trascurabile se esposto a Est o Ovest e addirittura negativo se esposto a Sud; l'aumento dell'albedo delle facciate peggiora le condizioni di comfort outdoor, mentre quello delle superfici pavimentate contribuisce alla sola riduzione della temperatura potenziale dell'aria, fino ad un massimo di 0.48°C alle ore 14:00 quando esposto a Sud. Le strategie più performanti sono quelle in cui l'implementazione del verde urbano è predominante: sia quando esso viene applicato singolarmente, sia quando viene abbinato all'incremento dell'albedo delle superfici pavimentate o al verde di facciata; si registrano infatti in quest’ultimo caso le massime riduzioni della temperatura potenziale dell'aria (fino a 0.90°C alle 12:00), Tmr (fino a 21.07°C alle 17:00) e PET (per un massimo di 9.84°C alle 17:00). Tuttavia, con l'aggiunta di pareti verdi e pavimentazioni ad alto albedo i valori di Tmr e PET non sono ridotti rispetto all’uso dei soli alberi, quindi non vengono apportati ulteriori benefici al comfort termico outdoor a livello pedonale; ciò nonostante, queste strategie possono comunque essere considerate come investimenti volti a mitigare il costante aumento della temperatura dell'aria. Si evidenzia che in nessuno degli scenari simulati si raggiunge il range di valori di comfort termico esterno compreso tra 24.6°C e 29.2°C, ma questo è un traguardo di difficile raggiungimento considerando che gli interventi di riqualificazione urbana studiati non modificano completamente l'assetto e la disposizione degli edifici e/o delle strade.