Il vento in ambiente urbano
Avvicinandosi al suolo, il vento incontra un ostacolo importante : la città. Edifici, strade e piazze deviano, accelerano e frenano il flusso, creando un ambiente aerodinamico complesso.
Lungi dall'essere uniforme, il vento al suolo è il risultato dell'interazione tra il profilo di vento atmosferico (che cresce con l'altezza) e la rugosità del tessuto urbano. Là dove una pianura offre un flusso regolare, una città densa genera zone di sovravelocità, vortici e zone di calma, talvolta a pochi metri le une dalle altre.
Queste variazioni hanno conseguenze molto concrete : disagio dei pedoni su piazze e sagrati, pericolosità ai piedi delle torri, dispersione di inquinanti e odori, ma anche carichi di vento sulle facciate e sulle opere. Comprendere questi effetti fin dalla progettazione è essenziale per spazi urbani piacevoli e sicuri.
La simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics) permette di riprodurre fedelmente il flusso del vento attorno agli edifici e di mappare questi fenomeni. Prima di ogni studio, si realizza un'analisi climatica del sito (rosa dei venti, velocità, frequenze per direzione) per applicare le corrette condizioni al contorno e ottenere risultati rappresentativi.
Effetto Venturi ed effetto di canalizzazione
L'effetto Venturi
L'effetto Venturi è senza dubbio il fenomeno urbano più noto. Quando due edifici sono vicini, la sezione di passaggio offerta al vento si riduce : per conservazione della portata, l'aria deve accelerare per superare il restringimento. Il vento può allora raggiungere, tra i due edifici, velocità nettamente superiori a quelle del vento incidente.
Questo fenomeno è particolarmente marcato nei quartieri direzionali densi (tipo La Défense), dove l'altezza e la concentrazione degli edifici creano forti sovravelocità al suolo. Queste zone devono assolutamente essere considerate per il comfort e la sicurezza degli utenti (sagrati, terrazze, ingressi degli edifici).
L'effetto di canalizzazione (effetto tunnel)
L'effetto di canalizzazione, o effetto tunnel, compare quando il vento si incanala in una strada o un corridoio urbano allineato con la sua direzione dominante. Il flusso viene allora concentrato e guidato per tutta la lunghezza della strada, dove conserva — o addirittura aumenta — la sua velocità, non potendo sfuggire lateralmente.
Le strade rettilinee, i passaggi coperti e gli allineamenti di edifici sono le configurazioni più favorevoli. L'orientamento del costruito rispetto ai venti dominanti è dunque un parametro di progettazione determinante per limitare questi corridoi ventosi.
Effetto d'angolo ed effetto di scia
L'effetto d'angolo
In corrispondenza degli spigoli vivi di un edificio, il flusso non può aggirare l'ostacolo senza distaccarsi : si formano allora, agli angoli, sovravelocità e vortici localizzati. È l'effetto d'angolo : raffiche intense compaiono proprio agli angoli degli edifici, là dove i pedoni spesso transitano.
Questo effetto spiega perché è frequente avvertire una folata brusca svoltando all'angolo di un grande edificio, mentre il resto della facciata rimane relativamente riparato. Le forme arrotondate o i dispositivi frangivento permettono di attenuare questo fenomeno.
L'effetto di scia
Dietro un edificio, l'aria non si richiude immediatamente : si crea una zona di scia, segnata da ricircoli e vortici. Questa zona è generalmente più calma in velocità media, ma anche più turbolenta e instabile : le raffiche vi sono irregolari.
La scia influenza il comfort degli spazi situati a valle, ma anche la dispersione di fumi, odori e inquinanti : un'emissione presa in una zona di ricircolo può ristagnare o essere riportata verso il suolo invece di essere evacuata. È un punto chiave degli studi di qualità dell'aria in città.
Il downwash degli edifici di grande altezza
Essendo il vento più rapido in quota che al livello del suolo, una torre (edificio di grande altezza, grattacielo) intercetta un flusso potente su tutta la sua altezza. Una parte di questo flusso, colpendo la facciata, viene riportata verso il basso lungo l'edificio : è l'effetto di flusso discendente o downwash.
Questa corrente discendente riporta al suolo velocità caratteristiche dell'alta quota, ben superiori al vento locale : ai piedi delle torri, si combina spesso con l'effetto d'angolo e con l'effetto Venturi per creare zone particolarmente ventose, talvolta pericolose per i pedoni.
Il controllo del downwash passa attraverso la forma architettonica (arretramenti, podi, pensiline, ridirezione del flusso) e attraverso sistemazioni al suolo (tettoie, vegetazione, schermi). Studiando i grattacieli tramite CFD fin dalla progettazione, si possono convertire le velocità medie in velocità di raffica a diverse quote e identificare le zone critiche — anche per la sicurezza delle navicelle di manutenzione delle facciate.
Comfort, sicurezza e apporto della simulazione CFD
Tutti questi effetti — Venturi, canalizzazione, angolo, scia, downwash — si combinano per modellare il microclima aerodinamico di un quartiere. La loro conseguenza diretta riguarda il comfort dei pedoni (capacità di sedersi, camminare, stare in piedi senza disagio) e la sicurezza (rischio di caduta, di oggetti trascinati, di porte difficili da manovrare).
Per qualificare queste zone, gli ingegneri si basano su criteri di comfort al vento (London, Lawson, Davenport, NEN 8100) che associano una velocità soglia e una frequenza di superamento a ogni attività. La simulazione CFD permette di mappare questi criteri sull'intero sito e di confrontare varianti di sistemazione.
Criteri London, Lawson, Davenport, NEN 8100 e mappatura : scopri il nostro dossier dedicato.
Grazie a questi studi, gli architetti e i progettisti urbani possono agire fin dalla progettazione : orientamento del costruito, forme, arretramenti, inverdimento, frangivento. EOLIOS accompagna questi progetti trasformando i fenomeni invisibili del vento in mappe chiare e decisioni concrete, per spazi urbani più confortevoli, sicuri e piacevoli.
