Wind & Sonne

Solarstrahlung

Von allen Elementen des Mikroklimas ist die Solarstrahlung die Komponente mit der höchsten räumlichen und zeitlichen Variation innerhalb der städtischen Gebiete.

Durch Gebäudeschatten und die Reflexion von Strahlung an hellen Oberflächen oder Glasfassaden können komplexe Strahlungsmuster entstehen.

Der Effekt der städtischen Wärmeinsel wird sich wahrscheinlich in den kommenden Jahrzehnten deutlich verstärken.

Obwohl die Urbanisierung in den nächsten 30 Jahren stark zunehmen wird, findet dieser Aspekt in den Kriterien der Stadtplanung nur selten Berücksichtigung.

ENVI-met bietet eine 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, ermöglichen die „Solar Access“-Module von ENVI-met eine schnelle und umfassende Analyse der Solarstrahlung an allen Gebäudefassaden.

Die Software bietet außerdem eine jährliche Langzeitanalyse von wichtigen Klimaparametern wie der Sonnenscheindauer. ENVI-met stellt ausgefeilte dreidimensionale Analysewerkzeuge zur Berechnung und Verfolgung von kurzwelliger direkter, diffuser und reflektierter Solarstrahlung mit einer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung zur Verfügung.

 

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Windströmung

Die Zunahme von Wetterextremen gilt als größtes konkretes Risiko des Klimawandels – das geht aus einem Bericht des World Economic Forum von August 2019 hervor. Weltweit nimmt inzwischen die Häufigkeit und Intensität von Starkwindereignissen zu.

Inwieweit die Winddynamik verheerende Schäden anrichtet, hängt dabei stark von der Bebauungsdichte und der Gebäudestruktur ab.

Schwere Stürme und Unwetter können innerhalb von Minuten komplette Dächer abdecken und tausende Stadtbäume umknicken – und so Millionenschäden anrichten. Durch lokale Windschneisen können sowohl für Fußgänger als auch für Gebäudeteile kritische Windlasten entstehen.

ENVI-met ermöglicht eine 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 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.

ENVI-met ist die weltweit führende numerische Klimamodellierungssoftware, mit der die Wechselwirkungen zwischen Architektur, Atmosphäre und der umgebenden städtischen Umwelt auf einen Meter genau analysiert werden können.

In ENVI-met ist ein vollständiges dreidimensionales System der rechnergestützten Strömungsdynamik (CFD) integriert, das entsprechend den sich ändernden thermischen Bedingungen fortlaufend aktualisiert wird.

 

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