Decoding Urban Nature

Solaranalyse

  • Sonnen- & Schattenstunden
  • Reflexionsanalyse
  • Schattenwurf
  • Solarstrahlung gewinnen

Die richtige Menge an Sonnenlicht ist ein Schlüsselfaktor für ein lebenswertes städtisches Umfeld. Sowohl das Fehlen von Sonnenlicht als auch die uneingeschränkte Sonneneinstrahlung können die Lebensqualität negativ beeinflussen. ENVI-met bietet eine breite Palette von Modulen zur Analyse der Sonnenverfügbarkeit als eigenständige Indikatoren oder als Teil des integrierten Simulationsprozesses für das Mikroklima an. Damit können Sie an ausgewählten Punkten ganzjährige Analysen durchführen. Dabei werden dreidimensionale Sonnen- und Schattensimulationen durchgeführt, die die komplexe Berechnung von Mehrfachreflexionen in der Modellumgebung beinhalten. Dieses hochauflösende Modul bietet auch dynamische Randbedingungen für die Analyse der Bauphysik.

Schadstoffausbreitung

  • Emission und Transport von Partikeln und Gasen
  • Chemische Reaktionen zwischen NOx, Ozon und (B)VOC
  • Beinhaltet Ablagerung auf Pflanzen und Oberflächen
  • Integrierte Tools zur Berechnung von Emissionsprofilen im Verkehr

Luftschadstoffe stellen die größte umweltbedingte Gesundheitsgefahr im städtischen Umfeld dar. Mit ENVI-met können Sie analysieren, welche verschiedenen Luftschadstoffe auf Personen und Orte einwirken. Dazu integriert die Software das Schadstoffverteilungsmodell in die ganzheitliche Mikroklimasimulation, um Partikel unterschiedlicher Größe sowie reaktive und nicht reaktive Gase zu bewerten. Um die Auswirkung verschiedener Strategien zur „Luftreinhaltung“ zu analysieren, werden die Ablagerungsprozesse auf Pflanzen- und Materialoberflächen in die Dispersionsberechnung einbezogen. ENVI-met unterstützt die Erstellung von benutzerdefinierten Verkehrsemissionsprofilen basierend auf Standardemissionsfaktoren für Fahrzeuge.

Gebäudephysik

  • Fassadentemperaturen
  • Austauschprozesse mit begrünten Wänden
  • Interaktion zwischen dem Mikroklima außerhalb und dem Mikroklima innerhalb von Gebäuden
  • Wasser- und Energiebilanz von „living wall“-Systemen

Das städtische Mikroklima und die Energieaustauschprozesse auf Gebäudeebene bilden ein integriertes System, das ständig miteinander interagiert. Um nachhaltige Gebäude zu entwerfen und zu bauen, müssen die Auswirkungen der Umwelt auf die Bauphysik und den Energieverbrauch quantifiziert und verstanden werden. ENVI-met bietet eine hochauflösende Modellierung des Wärme- und Feuchtigkeitstransfers an der Gebäudefassade und eine prognostische Berechnung der Wand- und Innentemperaturen. Darüber hinaus kann ENVI-met „urbanisierte“ Wetterdaten generieren, die dann für die Gebäudesimulationssoftware verwendet werden können.

Grüne & Blaue Technologien

  • Vorteile von Fassaden- & Dachbegrünung
  • Einfluss von Grünflächen und Wasserkörpern
  • Simulation von „Living Wall“ Systemen
  • Luftkühlung durch Wasserspray

Vegetation und Wasserelemente sind einige der Schlüsselkomponenten zur Optimierung des thermischen Komforts in der Stadt.

ENVI-met bietet ein ausgeklügeltes Vegetationsmodell, das die Evapotranspiration, die CO2-Aufnahme und die Blatttemperatur basierend auf der Photosyntheserate von Pflanzen nachbildet. Zudem lassen sich begrünte Fassaden und Dächer simulieren, die das komplexe Zusammenspiel von Vegetation, Subtratschichten und Befestigungsmaterialien berücksichtigen. Wasser kann ebenfalls auf verschiedene Arten verwendet werden – von einem einfachen Teich bis zu einem Springbrunnen. ENVI-met enthält darüber hinaus ein separates Modell für die Verteilung und Verdampfung von Wassertröpfchen, mit dem der Kühleffekt von feinem Wasserspray auf die Lufttemperatur simuliert werden kann.

Windströmung

  • Windmuster in komplexen Umgebungen
  • Windgeschwindigkeiten um Gebäude und Bäume
  • Windkomfort

Neben dem Sonnenlicht ist Wind ein Grundelement, das zur Wahrnehmung des lokalen Klimas beiträgt. Zu wenig Belüftung oder zu viel Wind können zu unangenehmen oder sogar schädlichen Außenbedingungen führen. Die Berechnung von dreidimensionalen Wind- und Turbulenzfeldern unter komplexen Bedingungen ist ein integriertes Modul der ENVI-met Software. Es kann die Windverhältnisse an jedem Punkt im Modellraum oder an Gebäudefassaden abschätzen und dabei kontinuierlich die Auswirkungen der thermischen Verhältnisse, der Vegetation oder der Witterungsverhältnisse auf das Strömungsfeld berücksichtigen.

Renderings of temperatures in a dense urban environment to determine thermal comfor

Thermischer Aussenkomfort

  • Lufttemperatur
  • Strahlungstemperatur von umgebenden Oberflächen
  • Luftbewegung in der Nähe des Körpers
  • Relative Feuchte

Obwohl sich das städtische Mikroklima aus unabhängigen Parametern wie Lufttemperatur, Strahlungstemperatur oder Windgeschwindigkeit zusammensetzt, verschmelzen diese meteorologischen Faktoren am menschlichen Körper als individuelle Wahrnehmung der lokalen Klimabedingungen. ENVI-met bietet eine hochauflösende Analyse der Wärme- und Energieflüsse aus der Umgebung für jede Position innerhalb des Modellbereichs. Unter Verwendung ausgefeilter biometeorologischer Modelle wie der Physiological Equivalent Temperature (PET) oder des Universal Thermal Climate Index (UTCI) berechnet ENVI-met das thermische Gesamtempfinden einer Person für ein bestimmtes Szenario.

Tree Pass

  • Analyse der Pflanzenwachstumsbedingungen
  • Simulation von Windstress und Baumschäden
  • Simulation des Wasserverbrauchs

Nachhaltige und belastbare Landschaftsarchitektur bedeutet nicht nur, die besten Plätze zum Pflanzen von Bäumen zu finden. Sondern auch, geeignete Arten zu identifizieren und Pflegestrategien zu entwickeln, um das Überleben von Bäumen in einer städtischen Umgebung zu verbessern.

Mit dem ENVI-met Tree Pass können Sie einzelne Bäume auf der Ebene der Kronengeometrie mit der Auflösung eines einzelnen Astes nach der Idee von L-Systems analysieren. Und gleichzeitig die Auswirkungen lokaler Wachstumsbedingungen, wie Zugang zu Sonnenlicht oder verschiedene Pflegestrategien, berücksichtigen. Die Gefahr von Entwurzelung oder mechanischer Beschädigung veranschaulicht ENVI-met für eine unbegrenzte Anzahl von Bäumen innerhalb eines Stadtviertels bis auf die Ebene einzelner Zweige.

Der Tree Pass besteht aus einer Reihe von Analysemodulen, von denen das erste mit dem Frühjahr 2020 Release verfügbar sein wird.

 

 

Was andere über ENVI-met sagen

„Die Werner Sobek Holding arbeitet seit 2007 mit der ENVI-met Simulationssoftware. Wir setzen sie für zahlreiche Projekte im In- und Ausland ein, insbesondere für Bauvorhaben mit herausfordernden Klimabedingungen. ENVI-met berücksichtigt die Wechselwirkungen von Wind, Grünflächen, Solarstrahlung, Gebäuden und vielen anderen Faktoren – und hilft uns dabei, klimafreundliche und nachhaltige Städte zu gestalten. Dank der Möglichkeiten zur Visualisierung innerhalb der ENVI-met Software (z.B. Fly-Through-Videos, Schnitte und 3-D-Perspektiven) können wir unseren Kunden komplexe Modelle bildhaft präsentieren – ein nicht zu unterschätzendes Instrument, da viele Aspekte der Nachhaltigkeit für die breite Öffentlichkeit andernfalls nicht immer leicht zu verstehen wären.“

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. H. Dr. h.c. Werner Sobek
Werner Sobek Holding, Stuttgart, Deutschland

„Wir verwenden ENVI-met seit mehr als 10 Jahren, um die Auswirkungen von Vegetation im städtischen Umfeld zu untersuchen. Wir haben uns für die ENVI-met Software entschieden, weil sie eine der wenigen ist, die die wichtigsten Klimaprozesse – wie die Wechselwirkungen zwischen Boden, Pflanzen und Atmosphäre – in städtischen Umgebungen realitätsnah simuliert und damit den thermischen Komfort in Städten analysiert. ENVI-met hat bereits viel dazu beigetragen, die Simulationsszenarien für São Paulo zu modellieren und unterstützt uns dabei, komplexe Szenarien, einschließlich der Topographie, schneller erstellen zu können.“

Prof. Dr. Denise Helena Silva Duarte
Ordentlicher Professor an der Fakultät für Architektur und Städtebau,
Universität von São Paulo, Brasilien

„ENVI-met ist eine Simulationssoftware, mit der Stadtplaner und Architekten nützliche wissenschaftliche Informationen für dreidimensionale, hochdichte und komplexe Umgebungen – wie beispielsweise Hongkong – erhalten. Die Software ist einfach zu erlernen und anzuwenden, was sie zu einem nützlichen Tool für Bildung und Forschung macht.“

Professor Edward NG, Yau Ling Sun
Professor für Architektur, Chinesische Universität Hongkong
Architekt und Umweltberater, Honkong

„Ich bin auf ENVI-met gestoßen, als ich 2016 für einen weltweit tätigen Hotelentwickler nach Kriterien der Landschaftsgestaltung suchte. Der Umfang der Software, sowie Service & Support überzeugten mich sofort. Jedem, der sich ernsthaft mit Umweltkennzahlen befassen möchte, kann ich ENVI-met nur empfehlen.“

Alex Camprubi
Design Director des PuBang Design Instituts
Guangzhou, China

„Zwei Drittel der Weltbevölkerung werden bis 2050 in Städten leben – deshalb wird es in Zukunft noch wichtiger sein, die Luftschadstoffe in städtischen Gebieten zu reduzieren. Wir arbeiten mit ENVI-met, um eine detaillierte Analyse und Bewertung komplexer städtischer Gebiete in Vorbereitung auf den Einsatz unserer Biotechnologie zu erstellen. Angesichts Millionen Kubikmeter verschmutzter Luft ist es notwendig, die besten Standorte für die Implementierung unserer Moosfilter zu finden, um den größten Effekt für die Menschen in der umliegenden Gemeinde zu erzielen.“

Peter Sänger
Geschäftsführer der Green City Solutions GmbH
Berlin, Deutschland

„Mit ENVI-met konnten wir die Auswirkungen der Erwärmung der globalen Durchschnittstemperatur, beispielsweise von 2 °C über vorindustriellen Werten, für einen bestimmten Standort simulieren – wie dem Marktplatz einer Stadt. Somit konnten wir grundlegende Aussagen für Entscheidungsträger generieren und mögliche Anpassungsstrategien prüfen.“

Prof.-Dr. Bernhard Lenz
Ordentlicher Professorn der Universität Karlsruhe
Fakultät für Architektur und Bauwesen
Karlsruhe, Deutschland