Sole & Vento
Radiazione solare nelle aree urbane: Svelando schemi complessi e affrontando l’effetto isola di calore urbana
L’effetto isola di calore urbana, in cui un’area urbana risulta significativamente più calda rispetto alle aree non urbane circostanti, è destinato ad aumentare nei prossimi decenni. Comprendere la modificazione e l’assorbimento della radiazione solare e della radiazione a lunghezze d’onda lunghe all’interno del complesso ambiente urbano è uno dei fattori chiave per la progettazione adattata al clima. ENVI-met offre strumenti sofisticati per valutare tutti i tipi di flussi radiativi in relazione agli edifici, alla vegetazione e ai materiali di superficie.
Analisi solare.
Bilanciare la radiazione solare è fondamentale per progettare edifici sensibili al sole, trovando l’equilibrio giusto tra esposizione eccessiva e insufficiente. Le facciate e i tetti rivestono un’importanza fondamentale come aree primarie esposte al sole negli ambienti urbani, fornendo la base per le funzioni legate all’energia all’interno degli edifici, che spaziano dall’utilizzo dell’energia solare alle esigenze di raffreddamento. Il software ENVI-met offre moduli efficienti per analisi dell’accesso solare, consentendo valutazioni rapide e approfondite della radiazione solare su tutte le facciate degli edifici, incorporando fattori ambientali come la vegetazione.
Solargrammi.
Il software ENVI-met offre un’analisi microclimatica completa, che va dalla durata a breve termine di alcuni giorni alle valutazioni a lungo termine annuali, includendo parametri climatici vitali come l’accesso solare. Ciò consente una stima accurata dell’apporto energetico sulle facciate degli edifici e la quantificazione delle condizioni di crescita per le piante durante tutto l’anno. Beneficia di approfondite conoscenze sulla dinamica energetica e sullo sviluppo ottimale delle piante durante tutto l’anno con capacità avanzate di analisi.
Modellazione ad alta risoluzione.
Le facciate altamente riflettenti realizzate con materiali metallici o vetrosi possono avere un impatto sostanziale sul microclima locale, alterando la riflessione della radiazione solare. La presenza di tali materiali, come l’alluminio, può comportare un aumento significativo di 300 W/m² o più nell’area circostante rispetto alle strutture in cemento standard. Il software ENVI-met incorpora il metodo della sfera di visualizzazione indicizzata (IVS), consentendo la modellazione precisa dei flussi di radiazione con riflessioni multiple e la stima accurata della radiazione termica, offrendo un’analisi ad alta risoluzione.
Esplorazione della modellazione e analisi della radiazione solare: Studio di caso di modellazione ad alta risoluzione
Modellazione ad alta risoluzione della radiazione solare in ambienti complessi
All’interno delle aree urbane, le facciate e i tetti degli edifici rappresentano la maggior parte delle superfici esposte al sole. L’energia disponibile nella frontiera esterna dell’involucro edilizio fornisce una base per determinare i suoi processi legati all’energia, dal potenziale accumulo di energia solare alla sua richiesta di raffrescamento.
Il modulo Solar Access di ENVI-met consente di condurre un’analisi rapida e completa della radiazione solare su tutte le facciate degli edifici, tenendo conto dell’ambiente e della vegetazione.
Solar Access facilita anche l’analisi a lungo termine di importanti parametri climatici come la durata dell’irraggiamento solare diretto. Offre inoltre sofisticati strumenti di analisi tridimensionale per calcolare e tracciare la distribuzione della radiazione solare a onde corte diretta, diffusa e riflessa nell’ambiente esterno, con un’elevata risoluzione temporale e spaziale.
Mitigare il Rischio del Vento e creare condizioni di comfort all’aperto con la simulazione del vento ad alta risoluzione di ENVI-met.
I modelli del vento nelle aree urbane sono sia una conseguenza delle condizioni meteorologiche che della pianificazione locale. Affrontare l’aumento degli eventi di forte vento dovuto al cambiamento climatico rende inevitabile una progettazione urbana resiliente al vento al fine di garantire condizioni sicure e confortevoli sia per l’infrastruttura urbana che per i residenti
Campo del vento.
Un elemento chiave per analizzare il microclima urbano e la qualità dell’aria è la simulazione del campo del vento tridimensionale. Questo vettore del vento governa il trasporto di energia, la dispersione degli inquinanti e il comfort e il rischio associati al vento per esseri umani e vegetazione. Il software ENVI-met integra un completo sistema di dinamica dei fluidi computazionale (CFD) tridimensionale, adattandosi costantemente alle condizioni termiche in evoluzione. Supportato da un avanzato modello di turbolenza, esso serve da base per simulazioni precise del microclima e della qualità dell’aria.
Spazi semi-aperti.
Gli spazi semi-aperti, come atrii, stazioni ferroviarie e stadi, creano microclimi unici influenzati sia dai fattori meteorologici che dal design circostante. Il vento e il sole giocano un ruolo fondamentale nell’instaurare una connessione diretta tra questi spazi e l’ambiente esterno, plasmando in modo fondamentale le loro caratteristiche distintive. Comprendere l’interazione tra la dinamica del vento e del sole è cruciale per comprendere e ottimizzare il microclima all’interno degli spazi semi-aperti.
Microscala urbana.
All’interno dello spazio urbano, le interazioni tra edifici, vegetazione e vari elementi danno origine a intricate trame di vento che possono trasformarsi rapidamente su distanze brevi. La figura fornita illustra un comune fenomeno di ristagno dietro un edificio, dove ogni posizione presenta una direzione e una velocità del vento uniche, influenzando la turbolenza e i processi di scambio in prossimità delle pareti degli edifici e a diversi metri di distanza.
Svelando le Complessità della Dinamica del Flusso del Vento: Studio di Modellizzazione ad Alta Risoluzione
Simulazione ad alta risoluzione del flusso di vento
Grazie alla struttura tridimensionale e alla disposizione degli edifici all’interno delle città, è possibile che in alcune aree la velocità del vento sia maggiore e che si verifichino raffiche di vento turbolente.
La situazione opposta si può riscontrare nelle immediate vicinanze di queste aree. Queste aree, con velocità del vento molto bassa e masse d’aria stagnanti, possono aumentare l’effetto dello stress termico, l’accumulo di inquinanti e favorire lo sviluppo di specie infestanti nella vegetazione.
L’andamento del vento sulla facciata dell’edificio è un parametro importante per tutti i processi di scambio energetico e per il calcolo della resistenza ai carichi da vento. Il modello di flusso tridimensionale di ENVI-met consente di eseguire una simulazione dettagliata dei modelli di flusso sulla facciata dell’edificio, compreso l’impatto dell’inverdimento della facciata.
