Sonne & Wind
Solare Strahlung in städtischen Gebieten: Analyse der komplexen Muster und Bekämpfung des städtischen Wärmeinseleffekts
Der städtische Wärmeinseleffekt, bei dem ein städtisches Gebiet deutlich wärmer ist als umliegende nicht-städtische Gebiete, wird voraussichtlich in den kommenden Jahrzehnten zunehmen. Das Verständnis für die Modifikation und Absorption von Sonnen- und langwelliger Strahlung innerhalb der komplexen Bebauungsstruktur ist einer der Schlüsselfaktoren für eine klimaangepasste Gestaltung. ENVI-met bietet ausgefeilte Werkzeuge zur Analyse aller Strahlungsflüsse in Bezug auf Gebäude, Vegetation und Oberflächen.
Strahlungsanalyse.
Eine Optimierung der eintreffenden Sonnenstrahlung ist entscheidend bei der Gestaltung von energieeffizienten Gebäuden, für die das richtige Gleichgewicht zwischen übermäßiger und unzureichender Sonneneinstrahlung gefunden werden muss. Fassaden und Dächer haben in städtischen Umgebungen höchste Bedeutung als primäre sonnenexponierte Flächen. Die ENVI-met-Software bietet effiziente Module zur Strahlungsanalyse, die eine schnelle und ausführliche Bewertung der Sonnenstrahlung an allen Gebäudefassaden unter Berücksichtigung des städtischen Umfeldes wie beispielweise Vegetation ermöglichen.
Solarklima.
Die ENVI-met-Software bietet eine umfassende Analyse des Mikroklimas, welche von kurzfristigen Zeiträumen, wie wenigen Tagen, bis hin zu langfristigen jährlichen Bewertungen reicht und wichtige Klimaparameter, wie den Sonnenzugang einschließt. Diese ermöglicht eine genaue Abschätzung des Energieeintrags an Gebäudefassaden und die Quantifizierung von ganzjährigen Wachstumsbedingungen für Pflanzen. Profitieren Sie sowohl von detaillierten Einblicken in die Energiebilanz von Oberflächen als auch von Standortanalysen für eine optimale Pflanzenentwicklung.
Indexed View Sphere.
Hoch reflektierende Fassaden, die aus Metall oder Glas bestehen, können einen erheblichen Einfluss auf das lokale Mikroklima haben, indem sie die Reflexion der Sonnenstrahlung verändern. Das Vorhandensein solcher Materialien wie Aluminium kann zu einer signifikanten Erhöhung von 300 W/m² oder mehr in der Umgebung im Vergleich zu Standard-Betonstrukturen führen. Die ENVI-met-Software integriert die Methode Indexed View Sphere (IVS), die eine präzise Modellierung von Strahlungsflüssen mit mehrfachen Reflexionen ermöglicht und eine genaue Abschätzung der Wärmestrahlung liefert.
Fallstudie: Hochauflösende Modellierung der Solarstrahlung in komplexen Umgebungen
Hochauflösende Modellierung der Solarstrahlung in komplexen Umgebungen
Gebäudefassaden und -dächer machen den größten Teil der sonnenexponierten Flächen in städtischen Gebieten aus. Die an den Wänden der Gebäude zur Verfügung stehende Energie bildet die Basis für alle energetischen Prozesse an und im Gebäude – von den Möglichkeiten zur Energiegewinnung bis zum Heiz- und Kühlbedarf.
Unter Berücksichtigung der Umwelt, einschließlich der Vegetation, ermöglicht Ihnen das Solar Access Modul von ENVI-met eine schnelle und umfassende Analyse der Solarstrahlung an allen Gebäudefassaden.
Das Modul bietet Ihnen außerdem die Option einer jährlichen Langzeitanalyse von wichtigen Klimaparametern wie der Sonnenscheindauer und stellt dreidimensionale Analysewerkzeuge zur Berechnung und Verfolgung von kurzwelliger direkter, diffuser und reflektierter Solarstrahlung mit einer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung zur Verfügung.
Verringern Sie Sturmrisiken und schaffen Sie ein angenehmes Windklima mit der hochauflösenden Windsimulation von ENVI-met
Die Windmuster in städtischen Gebieten sind sowohl eine Folge der Wetterbedingungen als auch der lokalen Planung. Angesichts der Zunahme von Starkwindereignissen aufgrund des Klimawandels ist ein windresistentes städtisches Design unerlässlich, um sichere und komfortable Bedingungen sowohl für die städtische Infrastruktur als auch die Bewohner zu gewährleisten
Windfelder.
Ein Schlüsselaspekt für die Analyse des städtischen Mikroklimas und der Luftqualität ist die Simulation des dreidimensionalen Windfeldes. Dieser Windvektor beeinflusst den Energietransport, die Ausbreitung von Schadstoffen sowie den Komfort und das Risiko von Wind für Menschen und Vegetation. Die ENVI-met-Software integriert ein umfassendes dreidimensionales System zur numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD), das sich kontinuierlich an veränderte thermische Bedingungen anpasst. Unterstützt von einem fortschrittlichen Turbulenzmodell bildet es die Grundlage für präzise Simulationen des Mikroklimas und der Luftqualität.
Halboffene Bereiche.
Halboffene Räume wie Atrien, Bahnhöfe und Stadien, erzeugen ein einzigartiges Mikroklima, das sowohl von meteorologischen Faktoren als auch von der Gestaltung der Umgebung direkt beeinflusst wird. Wind und Sonne spielen eine entscheidende Rolle bei der direkten Verbindung dieser Räume mit der Außenumgebung und prägen grundlegend ihre besonderen Merkmale. Das Verständnis dieses Zusammenspiels von Wind- und Sonne ist entscheidend, um das Mikroklima in halboffenen Räumen umfassend zu verstehen und zu optimieren.
Windkräfte.
Wenn Wind auf feste Hindernisse wie Gebäude, Mauern oder Vegetation trifft, werden seine Bewegungskräfte auf das Hindernis übertragen und verursachen dort mechanische Reaktionen. In städtischen Umgebungen können sowohl die Windrichtung als auch die Windgeschwindigkeit aufgrund von Düseneffekten und Wirbelbildung erheblich variieren. Daher ist es unerlässlich, eine detaillierte Analyse der lokalen Strömungsbedingungen unter verschiedenen Windrichtungen durchzuführen, um eine sichere Baukonstruktion zu gewährleisten und das Umstürzen von Bäumen oder Astbruch an städtischen Bäumen zu vermeiden.
Fallstudie: Hochauflösende Simulation der Windströmung
Hochauflösende Simulation der Windströmung
Durch die dreidimensionale Struktur und Verteilung der Gebäudevolumina treten in manchen Stadtgebieten hohe Windgeschwindigkeiten und turbulente Windböen auf.
Im direkten Gegensatz dazu bilden sich auch Zonen mit sehr geringer Windgeschwindigkeit und stagnierenden Luftmassen aus und verstärken dadurch die Wirkung von Hitzestress sowie die Ansammlung von Schadstoffen. Ebenso fördern windschwache Zonen die Entwicklung von Schädlingen und Pilzen in der Vegetation, die zu einer verminderten Standfestigkeit von Bäumen führen können.
Die Windströmung an der Gebäudehülle ist ein wichtiger Parameter für alle energetischen Austauschprozesse und zur Bestimmung von Windlasten. Das dreidimensionale Strömungsmodel von ENVI-met ermöglicht Ihnen eine detaillierte Simulation des Windfeldes an Gebäudefassaden – auch unter Berücksichtigung von Fassadenbegrünung.
