Panoramica su envi_met Ing. Luca Tendas Ingegnere Civile-Idraulica Cagliari - 09/11/2018 A holistic microclimate model

Envi Met Software con un portafoglio di servizi che include città e salute, alberi e vegetazione, edifici e clima, vento e sole Daniela & Michael Bruse

Envi Met Solar Analysis Nelle aree urbane, una grande varietà di materiali diversi combinati creano schemi complessi di flussi di radiazioni, costituiti da radiazioni solari dirette, diffuse e riflesse.

Envi Met Pollutant dispersion Le aree urbane sono minacciate dall'inquinamento atmosferico, dovuto all'elevata densità del traffico e impianti di condizionamento, alla combustione di carburante, di biomassa e alle industrie

Envi Met Wind Flow La simulazione del campo del vento tridimensionale è uno dei compiti più importanti durante l'analisi del microclima urbano e della qualità dell'aria. Il vento non determina solo il trasporto di energia e distribuzione di sostanze inquinanti, ma influenza anche il comfort ambientale percepito dalle persone

Envi Met Microclimate La percezione termica dell'ambiente è guidata dalla meteorologia parametri quali vento, radiazione solare e termica, temperatura dell'aria e aria umidità. Per capire come si sentono gli umani in determinate condizioni termiche, modelli biometeorologici che combinano le condizioni esterne con il sistema di termoregolazione umano sono applicati. Uno di questi è la temperatura fisiologica equivalente (PET) mostrata nell'immagine che è calcolato utilizzando ENVI_MET Biomet.

PMV=[0.028+0.303⋅exp(−0.036⋅M/ADu)]⋅(H/ADu−Ed−Esw−Ere−L−R−C) Envi Met Indici di Confort: PMV/PPD,PET,UTCI,SET L’indice attualmente più adottato è il PMV (Voto Medio Previsto), proposto da Fanger ed adottato dalla norma UNI-EN-ISO 7730, che è funzione delle sei variabili indipendenti dalle quali dipendono i termini del bilancio termico e che è definito sulla scala a 7 valori PMV=[0.028+0.303⋅exp(−0.036⋅M/ADu)]⋅(H/ADu−Ed−Esw−Ere−L−R−C) Variabili meteorologiche: Ta Temperatura dell'aria  Tmrt Temperatura radiante media  e Pressione del vapore  u Velocità del vento locale  Impostazioni personali corpo umano Iclo Isolamento dell'abbigliamento  M Produzione di energia meccanica del corpo η: Fattore di lavoro meccanico

Green & Blue technologies Envi Met Green & Blue technologies La facciata e gli elementi del tetto di un edificio formano l'interfaccia tra il clima esterno e la fisica dell'edificio interno. Le proprietà del materiale, come isolamento, trasmissività o conducibilità termica, influenzano la radiazione assorbita dall'esterno, verrà quindi trasportata come calore nelle parti interne dell'edificio o rimarrà nello spazio esterno. Ottimizzare le prestazioni energetiche dell'edificio potrebbe portare a un declino o miglioramento delle condizioni di comfort termico.

Envi Met Tree pass I carichi del vento, il consumo di acqua e le condizioni di crescita in diversi siti possono essere studiati e confrontati con le esigenze delle piante. L'analisi dei (potenziali) siti di alberi riguardo alle condizioni del vento locale in relazione alla dimensione e alla geometria dell'albero è uno strumento importante per la pianificazione del paesaggio, da cui consegue anche uno studio della circolazione pedonale, di supporto alla pianificazione urbanistica e dei trasporti.

ENVI-Met Model Architecture ENVI-met V4 è un modello olistico non idrostatico tridimensionale per la simulazione di interazioni superficie-pianta-aria, spesso utilizzato per simulare ambienti urbani e per valutare gli effetti delle visioni di architettura verde. È progettato per microscala con una risoluzione orizzontale tipica da 0,5 a 10 metri con un intervallo di tempo tipico compreso tra 24 e 48 ore e un intervallo temporale compreso tra 1 e 5 secondi. Questa risoluzione consente di analizzare le interazioni su piccola scala tra singoli edifici, superfici e piante.

ENVI-Met Model Architecture Schema di discretizzazione numerica ENVI-met utilizza uno schema Arakawa ortogonale di tipo C per rappresentare il suo dominio. Come conseguenza di questo schema, ENVI-MET consente solo strutture diritte e rettangolari. Per la superficie del terreno, l'esposizione e le inclinazioni esatte vengono prese in considerazione per i calcoli del bilancio energetico. Per pareti di edifici e tetti, le superfici inclinate o curve devono essere approssimate dai punti della griglia.

ENVI-Met Model Architecture ENVI-met include un modello di fluidodinamica computazionale 3D (Computational fluid dynamics -CFD). Risolve le equazioni di Navier-Stokes mediate per ogni griglia nello spazio e per ogni passo temporale. 𝜌 𝜕𝑢 𝑥 𝜕𝑡 + 𝑢 𝑥 𝜕𝑢 𝑥 𝜕𝑥 + 𝑢 𝑦 𝜕𝑢 𝑥 𝜕𝑦 + 𝑢 𝑦 𝜕𝑢 𝑥 𝜕𝑧 =− 𝜕𝑃 𝜕𝑥 +𝜌 𝑔 𝑥 +𝜇 𝜕 2 𝑢 𝑥 𝜕 𝑥 2 + 𝜕 2 𝑢 𝑥 𝜕 𝑦 2 + 𝜕 2 𝑢 𝑥 𝜕 𝑧 2 𝜌 𝜕𝑢 𝑦 𝜕𝑡 + 𝑢 𝑥 𝜕𝑢 𝑦 𝜕𝑥 + 𝑢 𝑦 𝜕𝑢 𝑦 𝜕𝑦 + 𝑢 𝑦 𝜕𝑢 𝑦 𝜕𝑧 =− 𝜕𝑃 𝜕𝑦 +𝜌 𝑔 𝑦 +𝜇 𝜕 2 𝑢 𝑦 𝜕 𝑥 2 + 𝜕 2 𝑢 𝑦 𝜕 𝑦 2 + 𝜕 2 𝑢 𝑦 𝜕 𝑧 2 𝜌 𝜕𝑢 𝑧 𝜕𝑡 + 𝑢 𝑥 𝜕𝑢 𝑧 𝜕𝑥 + 𝑢 𝑦 𝜕𝑢 𝑧 𝜕𝑦 + 𝑢 𝑦 𝜕𝑢 𝑧 𝜕𝑧 =− 𝜕𝑃 𝜕𝑧 +𝜌 𝑔 𝑧 +𝜇 𝜕²𝑢 𝑧 𝜕𝑥² + 𝜕²𝑢 𝑧 𝜕𝑦² + 𝜕²𝑢 𝑧 𝜕𝑧² Il metodo numerico di ENVI-met utilizza il metodo delle differenze finite per la risoluzione della moltitudine di equazioni differenziali parziali. Le equazioni di diffusione e di avvezione sono implementate in uno schema implicito, con passo temporale relativamente ampio mantenendo cosi la stabilità del calcolo, questo al fine di ridurre l’onere computazionale

Rethink Athens! Progetto di riprogettazione della città interna di Atene multidisciplinare con argomenti che includono il traffico, aspetti culturali e sociali e, non ultimo, il miglioramento della sostenibilità attraverso le tecnologie green & blue. Insieme a OKRA e Werner Sobek GreenTechnologies, ENVI_MET ha analizzato il potenziale del nuovo design per migliorare la temperatura dell'aria termica, il comfort termico e l'utilizzo di energia degli edifici nella città di Atene.

Rethink Athens! Criteri di riferimento rigorosi dovevano essere raggiunti dai progetti come: Riduzione della temperatura massima dell'aria di almeno 1,5 ° C Riduzione della temperatura superficiale massima di almeno il 5% Miglioramento dell’indice di comfort termico PET al minimo del 20% durante il giorno. Riduzione del consumo di aria condizionata (ore di raffreddamento superiori a 26 ° C) di minimo 20%

Cite Descartes- Campus Extension Il caso studio del progetto si concentra su un nuovo sviluppo di un gruppo di edifici situati nell'area del Cartesio situato a circa 20 km ad est dal centro di Parigi. Diversi nuovi edifici sono previsti come un'estensione del campus esistente dell'università Paris-Est Marne-la- Vallée

Cite Descartes- Campus Extension La pianificazione iniziale ha comportato un aumento della temperatura dell'aria fino a 3°C in ampie parti del campus a causa di cambiamenti nella ventilazione e diminuzione delle infrastrutture verdi. Diverse soluzioni passive (soluzioni basate sulla natura) sono state proposte da ENVI_MET per mitigare questi effetti negativi: piantagione di alberi aggiuntivi, utilizzo di alberi più grandi, sostituzione di superfici sigillate con terreno naturale e applicazione di acqua lungo la strada principale. Inoltre, è stato suggerito di elevare due parti dei nuovi edifici per consentire uno scambio aereo con il vicino Parc de la Butte Verte. Ne risulta che la temperatura dell'aria potrebbe essere ridotta di circa -1,5 °C, che è circa il 50% dell'impatto negativo creato dalla pianificazione intenzionale

Greening Aspang Il nuovo quartiere cittadino EUROGATE I + II sul cosiddetto Aspangründe è uno dei progetti di punta della città di Vienna per dimostrare come l'uso dell'infrastruttura verde come strumento integrato nell'intero processo di pianificazione possa ridurre lo stress da stress urbano. Ambizione del progetto:come riportare la natura nello spazio urbano per migliorare la qualità della vita e del microclima urbano.

Greening Aspang In stretta collaborazione con urbanisti, architetti e residenti locali, diversi scenari di inverdimento sono stati sviluppati. Questi scenari sono stati poi analizzati utilizzando la modellizzazione al computer per trovare la migliore quantità e posizione per i diversi tipi di verde urbano, che vanno dagli alberi classici della strada all’inverdimento delle facciate fino ai giardini sul tetto. Usando solo strategie verdi passive, la temperatura dell'aria locale all'interno delle strade urbane potrebbe essere diminuita di 2°C e oltre durante il giorno, e ancora più importante durante la notte per il miglioramento della qualità del sonno.

Urbanisti/Pianificatori Garden Designer Progettisti Politici A chi si rivolge La suite software copre l'editing del database, la costruzione del modello, l'analisi dei risultati e la visualizzazione Simulazione avanzata della vegetazione (salute delle piante, stress da vento e acqua, utilizzo di acqua) Dispersione di inquinanti atmosferici inclusa la chimica dell'ozono NO-NO2 Analisi di radiazione solare (ore di sole, ombreggiamento a terra e facciate) Simulazione di emissioni e dispersioni BVOC a base vegetale Modello a 7 nodi / 3 strati a parete e tetto con calcolo prognostico del trasferimento di calore Simulazione di getti idrici(fontane d'acqua, raffreddamento della nebbia d'acqua) Fisica delle costruzioni dettagliata (flusso termico e termico della facciata e dell'interno, microclima sulla superficie dell'edificio) Modellazione ad alta risoluzione dei flussi radiativi, incluse riflessioni multiple mediante l'algoritmo IVS Simulazione di Soluzioni Green & blue(facciate verdi, pareti viventi, elementi d'acqua) Pareti sottili singole come elementi di design Architetti Ingegneri Urbanisti/Pianificatori Garden Designer Progettisti Politici Costruttori Comunità …

Laboratorio Modellazione Caratterizzazione Simulazione Dominio Strutture Caratterizzazione Materiali Simulazione Flussi ambientali Dispersione di inquinanti Ventilazione interna Report risultati Visualizzazione Analisi

Grazie per l’attenzione "Sustainabilty means construct and live with the earth, not against it." Grazie per l’attenzione Ing. Luca Tendas lucatendas@yahoo.it