Städte & Gesundheit
Analyse der Luftverschmutzung: Untersuchung der lokalen Luftqualität für gesunde Städte
Es ist wissenschaftlich belegt, dass saubere Luft für das Wohlbefinden von Menschen, Tieren und Pflanzen notwendig ist und Luftverschmutzung die Gesundheit und Umwelt beeinträchtigt. Dennoch liegt in den meisten Städten, durch hohe Verkehrsdichte und Verbrennung von Treibstoff oder Biomasse eine Luftqualität vor, die durch Feinstäube ein messbares Gesundheitsrisiko für die Bevölkerung darstellt.
Ausbreitung von Feinstäuben und Stickoxiden.
Verkehr ist die Hauptquelle der Luftverschmutzung in städtischen Gebieten und stellt eine signifikante Gesundheitsgefährdung für Menschen, Tiere und Pflanzen dar. Luftgebundene Schadstoffe wie Feinstäube (PM) und chemisch aktive Gase, wie NO und NO2 können mit dem Wind über große Distanzen transportiert werden und so zu Schadstoffbelastungen weitab der eigentlichen Quellen führen. Integrierte Simulationssysteme helfen dabei, diese Zusammenhänge zu verstehen und Lösungsansätzen zu finden.
Deposition an Bäumen und Fassadenbegrünung.
Vegetationselemente wie Bäume, Hecken oder begrünte Fassaden spielen eine wichtige Rolle bei der Verteilung der Luftschadstoffe. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen zwischen der Vegetation, dem Wind, der Turbulenz und der Deposition von Schadstoffen ist es unmöglich, den Effekt von Gestaltungsmaßnahmen auf einfache Weise abzuschätzen. Die ENVI-met Software integriert deshalb die Simulation der Schadstoffausbreitung in die hochauflösende Modellierung von Vegetation und Vegetationsprozessen.
Luftqualität im Innen- und Außenbereich.
Luftverschmutzung ist nicht nur im Außenbereich ein Problem. Geöffnete Fenster oder Klimaanlagen können Schadstoffe schnell von Außen in den Innenraum transportieren. Die Luftqualität, die beim Öffnen eines Fensters in den Innenraum strömt, hängt maßgeblich von den kleinskaligen Windverhältnissen um das Gebäude ab. Mit ENVI-met können Sie die Strömungsmuster und den Schadstofftransport an jedem Fassadenelement bis auf den Meter genau simulieren.
Analyse von Luftverschmutzung durch Simulation standortspezifischer Szenarien: Fallstudie zur Modellierung mit hoher Auflösung
Analyse von Luftverschmutzungen durch die Simulation von standortspezifischen Szenarien
Das Schadstoffausbreitungsmodell von ENVI-met erlaubt es, den synchronen Ausstoß, die Verteilung und Ablagerung von bis zu sechs verschiedenen Schadstoffen zu simulieren. Dazu zählen Partikel, passive Gase und reaktive Gase.
Die Deposition an Oberflächen und Vegetation, als auch photochemische Reaktionen zwischen NO, NO₂ und Ozon (O₃) werden berücksichtigt. Die Software simuliert außerdem die Freisetzung von organischen Kohlenwasserstoffen durch Pflanzen.
Die Ergebnisse können zum besseren Verständnis der Dynamik von lokalen Schadstoffverteilungen genutzt werden und so helfen, die Stadtstrukturen für die menschliche Gesundheit zu optimieren.
Verbesserung des thermischen Komforts im Außenbereich durch ganzheitliche Modellsimulationen
Das menschliche Wohlbefinden wird zu einem großen Teil durch die subjektive Temperaturwahrnehmung beeinflußt, die unmittelbar mit den Klimaelementen Solarstrahlung, Wind, Lufttemperatur und -feuchte verbunden ist. Mit ENVI-met’s gesamtheitlicher Umweltanalyse ermöglichen wir es Städtplanern und Architekten, thermischen Komfort als Planungsziel in ihren Projekten zu erreichen.
Städtische Wärmeinsel.
Das Phänomen der städtischen Wärmeinsel basiert auf der Wärmespeicherung in Gebäuden und Oberflächenmaterialien. Um das thermische Verhalten einer Stadt auf Block- oder Viertelebene umfassend zu verstehen, ist es entscheidend, dynamische Simulationen durchzuführen, die alle kausalen Elemente berücksichtigen. Diese Elemente umfassen Oberflächen- und Wandtemperaturen, Windströmungsmuster, Verdunstung von Vegetation und Bodenfeuchte. Durch die Integration all dieser Faktoren in den Simulationsprozess ermöglicht die Software ENVI-met eine multiperspektivische Analyse des städtischen Systems, einschließlich des Gebäudeklimas, der Gesundheit der Vegetation und des thermischen Komforts für Menschen.
Stadtstrukturen.
Städte sind ein Flickenteppich aus unterschiedlichen Stadtstrukturen mit individuellen Klimatopen. Die Vielzahl unterschiedlicher Materialien, Gebäude und Vegetation schafft ein Patchwork aus sehr unterschiedlichen Mikroklimabedingungen in direkter Nachbarschaft. Beschattete Hinterhöfe und städtische Parks können beispielsweise kühle Areale und Erholungszonen selbst unter heißen Sommerbedingungen anbieten und damit die thermische Vielfalt der Stadtstruktur entscheiden aufwerten. Um den Einfluss von Neugestaltungen und Hitzeminderungsstrategien zu verstehen und zu analysieren, muss eine kontinuierliche Simulation von mindestens 24 Stunden durchgeführt werden, um alle verschiedenen Heiz- und Kühlwirkungen in einem städtischen Gebiet zu erfassen.
Thermische Wahrnehmung.
Die menschliche Wahrnehmung von Temperatur wird von meteorologischen Faktoren wie Wind, Sonnen- und Wärmestrahlung, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Um zu verstehen, wie Menschen thermische Bedingungen wahrnehmen, werden biometeorologische Modelle verwendet. Das BIO-met Modul von ENVI-met berechnet beispielsweise die physiologisch äquivalente Temperatur (PET), die die Außenbedingungen mit einer fiktiven Innenraumsituation ohne Sonnenstrahlung und Wind vergleicht. Darüber hinaus ermöglicht das Dynamic Thermal Comfort-Tool die Simulation und Bewertung des thermischen Komforts aus der Sicht eines sich bewegenden Fußgängers, wobei instationäre Prozesse wie die Erwärmung oder Abkühlung der Haut mitberücksichtigt werden können.
Ganzheitliche Analyse von Vegetation und thermischem Komfort für Menschen: Fallstudie zur Modellierung mit hoher Auflösung
Ganzheitliche Analyse des thermischen Komforts von Menschen und Vegetation
ENVI-met ermöglicht es Ihnen die Auswirkungen von städtebaulichen und architektonischen Entwürfen auf die lokale Umwelt zu analysieren. Um dies zu erreichen, können Sie unter anderem Grundflächen und Baumaterialien für Gebäude, als auch die Verwendung von Vegetation an Wänden oder auf Dächern in jeder denkbaren Konfiguration spezifizieren, um der städtischen Wärmebelastung entgegenzuwirken.
Die Software berechnet dabei automatisch die mittlere Strahlungstemperatur, wobei dieser Parameter später mit der zugehörigen Applikation Leonardo visualisiert werden kann.
Mit dem Postprocessing-Tool BIO-met können Sie zusätzlich menschliche Komfortindizes wie PMV (Predicted Mean Vote) und PET (Physiological Equivalent Temperature) berechnen, die die Auswirkungen der vier wichtigsten atmosphärischen Variablen widerspiegeln: Lufttemperatur, Strahlungstemperatur, Windgeschwindigkeit und Feuchtigkeit.
