Characterization of the green roof growth media

Green roofs are becoming a popular solution to manage the stormwater, to reduce the energy consumption in highly urbanized environment and provide many additional benefits. One of the key components that characterize the green roof system is the growth medium; the medium supports the plants, providing water and nutrient storage, and contributes to the roof insulation. The object of this thesis is to investigate the hydraulic and the thermal properties of the green roof growth medium and to study the relationship among these properties through extensive laboratory analyses. In addition, the laboratory results are compared with direct measurements in the field, from the green roof site at the Western University campus. In the thesis is also analyzed an innovative methodology to indirectly estimate the soil water content and based on the thermal inertia approach. Despite the challenges posed by a complex soil such as the green roof media, the results presented in the thesis provide a detailed characterization and useful information that can be applied to understand and model the green roof system.

I Green Roof (o tetti verdi) sono una sempre più diffusa tecnologia adottata per gestire le acque piovane e ridurre i consumi energetici degli edifici, oltre a portare diversi altri vantaggi. Uno degli elementi chiave che caratterizzano il green roof è il terreno (growth media). Infatti, il growth media non solo provvede al sostentamento delle piante, offrendo acqua e nutrienti, ma contribuisce anche all’isolamento termico del tetto e costituisce l’elemento fondamentale per la mitigazione del runoff, riducendo e ritardando il picco di flusso dell’acqua piovana. La tesi è stata svolta nell’ambito del Double Degree Program presso la Western University (London, ON, Canada), dove è anche collocato il green roof oggetto della ricerca. Il progetto di tesi è parte integrante del Green Roof Project, un progetto di ricerca che prevede lo studio estensivo dei green roof in diverse regioni climatiche del Canada. L’obiettivo specifico della tesi è di determinare le proprietà idrologiche e termiche del growth media e studiare le relazioni che intercorrono tra di esse, attraverso dettagliate analisi di laboratorio e sul campo. Infine, nella tesi viene anche considerata una nuova metodologia per la stima indiretta del contenuto idrico del suolo, basata sul concetto di inerzia termica. Nonostante le difficoltà incontrate nello studio di un terreno complesso ed eterogeneo come il tipo di growth media utilizzato, i risultati conseguiti offrono una dettagliata caratterizzazione ed informazioni utili per la comprensione delle prestazioni del green roof e l’implementazione del modello numerico elaborato all’interno del Green Roof Project.