Vernice fredda per abbassare la temperatura delle città senza utilizzare energia

I ricercatori del NTU hanno condotto uno studio reale a Singapore e hanno scoperto che i rivestimenti di vernice fredda riducono la temperatura dell’aria fino a due gradi Celsius e il livello di comfort termico dei pedoni fino a 1,5 gradi Celsius. I rivestimenti di vernice fredda possono essere una soluzione promettente per il raffreddamento urbano e per mitigare l’effetto isola di calore urbana.

I rivestimenti di vernice fredda non sono realizzati con vernici normali, ma contengono additivi che riflettono il calore del sole per ridurre l’assorbimento e l’emissione di calore superficiale. Sono state presentate come un modo per raffreddare l’area urbana e mitigare l’effetto Urban Heat Island (UHI), un fenomeno in cui le aree urbane registrano temperature più calde rispetto ai loro dintorni.

Area con zona a vernice fredda e senza vernice fredda

Finora, la maggior parte degli studi sui rivestimenti di vernice fredda sono stati basati su simulazioni o testati in modelli in scala ridotta, e la comprensione dell’applicazione in scenari reali è limitata.

Ora, i ricercatori dell’NTU hanno condotto uno studio reale, primo nel suo genere, nei tropici, per valutare in modo completo l’efficacia dei rivestimenti di vernice fredda nel ridurre il calore delle città.

Il team ha rivestito i tetti, le pareti e le pavimentazioni stradali di un’area industriale di Singapore e ha scoperto che, rispetto a un’area adiacente non rivestita, l’ambiente rivestito era fino a due gradi Celsius più fresco nel pomeriggio, con un miglioramento del livello di comfort termico dei pedoni fino a 1,5 gradi Celsius, misurato utilizzando l’Indice Universale di Clima Termico – uno standard internazionale comune per la sensazione di temperatura esterna umana che prende in considerazione la temperatura, l’umidità relativa, la radiazione termica e la velocità del vento.

L’autore principale, il Dr. E V S Kiran Kumar Donthu, che ha completato il lavoro come ricercatore presso l’Energy Research Institute, ha dichiarato: “Il nostro studio fornisce la prova che i rivestimenti di vernice fredda riducono l’accumulo di calore e contribuiscono al raffreddamento dell’ambiente urbano. Si tratta di una soluzione minimamente invasiva per il raffreddamento urbano che ha un effetto immediato, rispetto ad altre opzioni che spesso richiedono un’importante riqualificazione urbana per essere implementate. Inoltre, riducendo la quantità di calore assorbita dalle strutture urbane, riduciamo anche il carico termico degli edifici, riducendo di conseguenza il consumo di energia per la climatizzazione interna”.

Area trattata con vernice fredda

Il ricercatore principale, il Professore Associato Wan Man Pun della Scuola di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (MAE) dell’NTU, ha detto: “I risultati dello studio non sono rilevanti solo per le città di Singapore, dove fa caldo tutto l’anno, ma anche per altre aree urbane del mondo. Con il riscaldamento globale, le persone cercheranno sempre più modi per rimanere fresche. Il nostro studio convalida come i rivestimenti di vernice fredda possano essere una strategia per ridurre l’effetto isola di calore urbana in futuro”.

Lo studio, pubblicato su Sustainable Cities and Society a marzo, supporta il piano strategico NTU 2025, che cerca di affrontare le grandi sfide dell’umanità sulla sostenibilità e di accelerare la traduzione delle scoperte della ricerca in innovazioni che mitigano l’impatto umano sull’ambiente.

Esperimenti nel mondo reale nei ‘canyon stradali’

Per realizzare i loro esperimenti reali, i ricercatori dell’NTU hanno selezionato quattro edifici rettangolari che creavano due ‘canyon stradali’ paralleli – strade strette fiancheggiate da edifici – in una zona industriale a ovest di Singapore gestita da JTC Corporation.

Un canyon, o ‘cool canyon’, è stato rivestito con vernici fredde sui tetti, sulle pareti e sulla pavimentazione stradale, mentre l’altro canyon (convenzionale) è rimasto tale e quale come ‘controllo’ per l’esperimento.

Utilizzando dei sensori ambientali, il team dell’NTU ha monitorato per due mesi le condizioni nei due canyon, che includevano il movimento dell’aria, la temperatura della superficie e dell’aria, l’umidità e le radiazioni, per vedere quanto i rivestimenti di vernice fredda funzionassero nel ridurre il calore della città.

I ricercatori hanno scoperto che durante un ciclo di 24 ore, il canyon freddo ha visto una riduzione fino al 30 percento del calore rilasciato dalle superfici edificate, con il risultato che la temperatura dell’aria nel canyon freddo era più fresca di quella del canyon convenzionale fino a due gradi Celsius durante il momento più caldo della giornata, intorno alle 16.00. Di conseguenza, i pedoni nel canyon freddo possono sentire fino a 1,5º Celsius (2,7º F) in meno.

Il team di ricerca dell’NTU ha anche scoperto che la temperatura dell’aria nel cool canyon si è abbassata perché meno calore è stato assorbito e immagazzinato dalle pareti dell’edificio, dai tetti e dalle strade, e che successivamente sarebbe stato rilasciato per riscaldare l’aria circostante o l’interno dell’edificio.

Rispetto ai tetti convenzionali, i tetti con il rivestimento di vernice fredda hanno riflesso il 50 percento in più della luce solare e hanno assorbito di conseguenza fino al 40 percento in meno di calore, durante il momento più caldo di una giornata di sole. Le pareti rivestite hanno anche impedito alla maggior parte del calore di entrare negli edifici industriali.

Il co-autore, il Professore Assistente Ng Bing Feng della Scuola MAE dell’NTU, ha dichiarato: “Il nostro studio ha dimostrato che il rivestimento di vernice fredda sulla strada ha contribuito in modo significativo ad abbassare le temperature più calde nel canyon freddo, confermando che il rivestimento di vernice fredda può essere un modo promettente per rendere le aree urbane più fresche e confortevoli, soprattutto durante la stagione calda. Speriamo che i risultati del nostro studio incoraggino un maggior numero di pianificatori urbani ad adottare rivestimenti di vernice fredda su un maggior numero di superfici edificate, su larga scala”.

Nella ricerca futura, il team dell’NTU si concentrerà sulla tenuta del rivestimento di vernice fredda nel tempo, nello stesso luogo dell’esperimento. Perché, alla fine, il problema è che questi rivestimenti siano anche pratici e utilizzabili nelle costruzioni reali.  La ricerca è stata e continua ad essere sostenuta da JTC Corporation e dall’Housing & Development Board di Singapore.