Studie über die Auswirkungen von städtischen Wärmeinseln
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Expertise in der Untersuchung von städtischen Wärmeinseln (UHI)
EOLIOS ist Experte für numerische Simulation für Ihre Stadtzentren
- CFD-Modellierung mit hoher städtischer Auflösung
- Unterstützung für bioklimatisches Design
- Visualisierung der Gewinne aus den Lösungen
- Simulation von Klimaanpassungsszenarien
- Unterstützung der Diskussion mit den Anrainern
- Entscheidungshilfe für Stadtplanungsdokumente
- Analyse der Auswirkungen der Bebauung (Boden, Materialien, Vegetation)
- Untersuchung von Luftströmungsphänomenen und Standorteffekten
- Entwurf von maßgeschneiderten Lösungen
Bei EOLIOS mobilisieren wir unsere Kompetenzen in den Bereichen CFD, Entropiewärme, Klimatisierung, Feldmetrologie und mikroklimatische Analyse, um die Auswirkungen von städtischen Hitzeinseln (HIC) zu verstehen, zu antizipieren und zu begrenzen.
Das Phänomen der städtischen Wärmeinsel verstehen
Ein lokaler Effekt mit globalen Folgen
Städtische Hitzeinseln sind das Ergebnis einer Kombination aus strukturellen und umweltbedingten Faktoren, die mit der Stadtplanung zusammenhängen. Sie entsteht durch eine hohe Bebauungsdichte, die die natürliche Belüftung einschränkt, durch eine hohe mineralische Bodenbedeckung mit Materialien wie Bitumen oder Beton, die Wärme speichern, und durch einen Mangel an Vegetation oder kühlenden Oberflächen wie Wasserflächen. Die Gestaltung der Straßen, Materialien mit geringer Albedo und hoher thermischer Trägheit sowie die Ausrichtung der Gebäude tragen dazu bei, die Wärme im Stadtgefüge zu halten, insbesondere nachts, wenn die Temperaturen im Vergleich zu den benachbarten ländlichen Gebieten ungewöhnlich hoch sind.
Dieses Phänomen beschränkt sich nicht auf einen einfachen Temperaturanstieg. Es hat konkrete Auswirkungen auf die Lebensqualität und das Funktionieren der Städte. Es erhöht dasthermische Unbehagen, insbesondere in den Sommermonaten, und gefährdet die Gesundheit von gefährdeten Bevölkerungsgruppen. Er verstärkt auch die Episoden der Luftverschmutzung, indem er die Stagnation vonwarmen Luftmassen mit Schadstoffen fördert. Aus energetischer Sicht erhöht sich der Kühlbedarf von Gebäuden, was zu einem Anstieg des Stromverbrauchs führt und paradoxerweise indirekt zur globalen Erwärmung beiträgt.
Faktoren, die zu städtischen Wärmeinseln beitragen
Die Hitzeinsel verkörpert somit ein lokales Problem mit globalen Auswirkungen. Sie belastet die städtische Infrastruktur, schwächt das ökologische Gleichgewicht und stellt die Fähigkeit unserer Städte in Frage, extreme Wetterereignisse zu bewältigen. Ihr genaues Verständnis und ihre Berücksichtigung in den Phasen der Stadtplanung sind heute unerlässlich, um nachhaltigere, widerstandsfähigere und lebenswertere Gebiete zu schaffen.
Identifizierung sensibler Bereiche und der Mechanismen, die dabei eine Rolle spielen
Diestädtische Wärmeinsel manifestiert sich nicht einheitlich in einer Stadt. Jedes Viertel, jede Straße hat ihre eigene thermische Signatur, abhängig von der Architektur, der Nutzung, der Pflanzendichte oder der Fähigkeit, Energie mit derAtmosphäre auszutauschen. In dieser Heterogenität liegt der Schlüssel zu einer effektiven Anpassungsstrategie.
Bei EOLIOS setzen wir rigorose Diagnosemethoden ein, um die empfindlichsten Bereiche zu ermitteln. Durch Messkampagnen vor Ort – Oberflächentemperaturen, relative Luftfeuchtigkeit, Strahlungsfluss, Luftgeschwindigkeiten auf Fußgängerniveau – in Verbindung mit einer genauen Analyse derBodenbedeckung, der verwendeten Materialien und der Stadtgeometrie, gelingt es uns, die gefährdeten Bereiche genau zu kartografieren. Bei diesen Untersuchungen werden z.B. völlig mineralisierte Innenhöfe, stark absorbierende dunkle Fassaden, stagnierende Lufttaschen zwischen Gebäuden oder überhitzte Ladenzeilen gefunden.
Unser Mehrwert liegt jedoch nicht nur in der Feststellung, sondern auch in unserer Fähigkeit, die Phänomene zu erklären, die hier am Werk sind. Dank unserer kombinierten Beherrschung der Metrologie und der numerischen Simulation können wir die genauen physikalischen Mechanismen aufzeigen, die zu thermischen Ungleichgewichten führen.
Kartierung und Messung von UCI
Von Feldaufnahmen zu Karten der Anfälligkeit
Die Kartierung von städtischen Wärmeinseln erfordert eine genaue Kenntnis des Geländes und eine sorgfältige Auswertung der Daten. Sie kombiniert Messungen vor Ort mit meteorologischen Daten, um die Wärmedynamik auf Quartiersebene zu visualisieren und zu verstehen.
Wir setzen temporäre Sensoren ein, um die Oberflächen- und Lufttemperaturen, dierelative Luftfeuchtigkeit und die Windgeschwindigkeit zu erfassen. Diese Messkampagnen werden zu verschiedenen Tageszeiten durchgeführt, insbesondere während warmer Perioden, um die signifikantesten thermischen Kontraste zu erfassen:
- Daten aus Drittquellen fürBodenbedeckung und Stadtformen,
- Erhebungen vor Ort (Art der Materialien, Bodendurchlässigkeit, Schattierung),
- Lokale Klimainformationen (Windexposition, Sonneneinstrahlung),
- Digitale Geländemodelle zur Identifizierung von eingeschlossenen Gebieten.
Lufttechnische Untersuchung eines Stadtviertels
Diese Datenkreuzung ermöglicht es, sehr gut lesbare Temperaturkarten zu erstellen, die innerstädtische Temperaturunterschiede zeigen und genau lokalisieren, wo sich Wärmeeinbrüche, kühle Korridore oder Gebiete mit hohemVerbesserungspotenzial befinden.
Mit diesen Instrumenten haben Planer und Kommunen eine solide Grundlage, um die Prioritäten für Maßnahmen zu objektivieren, die Wirksamkeit vonAnpassungslösungen zu bewerten und städtische Wärmeinseln ( HIC ) in die Stadtplanung und Klimapolitik zu integrieren.
Visualisierung von Abweichungen und Verständnis der Ursachen
Diestädtische Hitzeinsel hat ihre Wurzeln in der Morphologie der Stadt selbst. Mit Hilfe derräumlichen Analyse zeigt EOLIOS die Zusammenhänge zwischen Stadtstruktur und Temperaturanstieg auf: enge Straßen, fehlende Vegetation, wärmespeichernde Materialien oder dichte Bebauung sind Faktoren, die identifiziert und kartographiert werden können.
Durch die Kombination von thermischen Messungen und städtischen Indikatoren objektivieren wir die am stärksten gefährdeten Gebiete. Dieser Ansatz ermöglicht es, über die visuelle Beobachtung hinauszugehen und die tatsächlichen Treiber der Überhitzung zu identifizieren.
EOLIOS unterstützt die Entscheidungsträger bei der Priorisierung von Maßnahmen, indem es Temperaturunterschiede in konkreteEntwicklungsmöglichkeiten umsetzt.
Simulation der mikroklimatischen Auswirkungen eines Projekts
Integration des Mikroklimas in der Entwurfsphase
Die architektonischen und landschaftlichen Entscheidungen haben einen direkten Einfluss auf das lokale Klima eines Stadtteils. Aus diesem Grund integriert EOLIOS bereits in den ersten Projektphasen eine genaue Analyse der mikroklimatischen Auswirkungen mit Hilfe von CFD-Simulationen (Luftströmung, Temperatur, Strahlung) und thermischen Modellen in mehreren Maßstäben. Diese Werkzeuge ermöglichen es, die Auswirkungen eines Gebäudes oder einer Anlage auf seine unmittelbare Umgebung zu antizipieren: Verteilung vonSchattenbereichen, Schaffung von Warmlufttaschen, Temperaturentwicklung zwischen Tag und Nacht, Wechselwirkung mit den umliegenden Luftmassen.
Dieser präventive Ansatz ermöglicht es, die Wahl desStandorts, der Morphologie, der Materialien oder der Bodenbeschaffenheit zu lenken, um die Verschlimmerung von Hitzeinseln zu begrenzen und die Klimaresistenz von Projekten zu erhöhen. Sie ist besonders wertvoll in dicht besiedelten Gebieten, die sich in der Stadterneuerung oder im schnellen Wandel befinden. Durch die frühzeitige Einbeziehung dieser Parameter hilft EOLIOS den Planern, das Mikroklima zu einem nachhaltigen Qualitätskriterium zu machen.
Avant modification du quartier
Après modification du quartier
Verteilung der Bodentemperatur bei der Änderung einer Nachbarschaft
Optimierung der städtischen Form zur Begrenzung der Überhitzung
Die Form des Stadtgefüges hat einen direkten Einfluss darauf, wie Wärme gespeichert und abgegeben wird. Wir analysieren die Auswirkungen der städtischen Form auf Luftströme, Strahlungsaustausch und passive Kühlung mit Hilfe von speziellen numerischen Simulationen. Durch den Vergleich verschiedener Grundriss- undBebauungsvarianten identifizieren wir die effizientesten Layouts für :
- Förderung der Luftzirkulation und der nächtlichen Erneuerung,
- Maximieren Sie die Schattenbereiche am Tag,
- Vermeidung vonWärmestau in schmalen oder engen Straßen,
- Bewahrung von Vegetationskontinuitäten und wasserdurchlässigen Böden,
- Begrenzung des thermischen Masseneffekts in den am dichtesten besiedelten Gebieten.
Dieser Ansatz ermöglicht es,Planungsentscheidungen zu kalibrieren und gleichzeitig die Kohärenz mit dem umgebenden städtischen Kontext zu gewährleisten. Es hilft den Planern bei der Entwicklung von Stadtformen, die besser an die klimatischen Herausforderungen angepasst sind, indem es bereits bei der Projektskizze eingreift.
Entwerfen von Anpassungsstrategien
Testen von Lösungen, die auf der Natur basieren
Angesichts der zunehmenden Überhitzungserscheinungen in den Städten sind naturbasierte Lösungen starke und nachhaltige Hebel zur Verbesserung des Klimakomforts. Sie werden in die Modellierung einbezogen, um ihre Wirksamkeit auf der Ebene eines Blocks oder eines Stadtviertels genau zu bewerten. Ob es sich um die Begrünung eines mineralischen Platzes, die Einführung eines dichteren Baumbestands, die Verwendung von Dach- oder Fassadenbegrünung oder die Anwendung von Beschichtungen mit hoher Albedo handelt, jede Strategie wird virtuell in ihrem realen Kontext getestet.
Begrünung von Fassaden
Die Simulationen ermöglichen die Visualisierung der erwarteten thermischen Effekte – Senkung der Oberflächen- und Raumtemperaturen, Verbesserung des empfundenen Komforts, Erhöhung der Luftfeuchtigkeit oder des Luftaustauschs – unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Standorts und der Nutzung. Dieser Ansatz erleichtert die Priorisierung der Maßnahmen und die Auswahl der am besten geeigneten Lösungen in Abhängigkeit von den Zielen des Projekts. Mit ihrer kombinierten Expertise in Stadtthermik, mikroklimatischer Simulation und Umweltplanung unterstützt sie Gemeinden und Planer bei der Umsetzung von widerstandsfähigen, messbaren und kontextuellen Anpassungsstrategien.
Festlegung von lokalen Klimaaktionsplänen
Die Untersuchung von städtischen Hitzeinseln beschränkt sich nicht auf eine punktuelle Diagnose, sondern ist Teil eines vorausschauenden Ansatzes zur Raumplanung. Mit Hilfe von mikroklimatischen Modellen und dem Ansatz des digitalen Zwillings in Städten kann die Entwicklung der thermischen Bedingungen in verschiedenen Szenarien simuliert werden: Verdichtung der Bebauung, Verringerung der Vegetationsflächen, Änderung der Bodenmaterialien oder Entwicklung neuer Stadtteile.
Diese Analysen fließen in strategische Dokumente ein, wie z.B. in den Europäischen Aktionsplan für nachhaltige Entwicklung ( ECCP), bioklimatische Stadtentwicklungspläne oderKlimaanpassungspläne, die von den Kommunen getragen werden. Sie bieten einen greifbaren Einblick in die mittel- und langfristigen Auswirkungen bestimmterPlanungsentscheidungen und ermöglichen es, die Entscheidungen zu objektivieren, die zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Städte getroffen werden müssen.
Durch die Bereitstellung von räumlichen Daten, vergleichenden Karten und dynamischen Visualisierungen hilft dieser Ansatz den Entscheidungsträgern, fundierte Entscheidungen zu treffen, die mit den Herausforderungen des Komforts, der öffentlichen Gesundheit und der Energiewende in Einklang stehen.
Unterstützung der Entscheidungsträger bei der Umsetzung
Erstellung von Indikatoren zur Orientierung der öffentlichen Maßnahmen
Damit eineAnpassungsstrategie relevant ist und im Laufe der Zeit verfolgt werden kann, muss sie sich auf zuverlässige, reproduzierbare und lesbare Indikatoren stützen. Mit Hilfe der mikroklimatischen Simulation und der kartografischen Visualisierung können Indikatoren erstellt werden, die von den Gemeinden direkt genutzt werden können: Intensität und Ausdehnung von Hitzeinseln, Entwicklung der gefühlten Temperaturen oder Wärmegewinn durch Begrünung.
Beispiel für eine Dachbegrünung
Diese Daten ermöglichen es, verschiedene Planungsszenarien zu vergleichen, Handlungsprioritäten zu setzen und die Wirksamkeit der umgesetzten Maßnahmen über einen längeren Zeitraum zu verfolgen. Sie fördern auch die Transparenz und die Aneignung des Klimaschutzes durch alle Akteure, sowohl durch die gewählten Vertreter als auch durch die Bürger. Indem die Daten in den Dienst des städtischen Projekts gestellt werden, stärkt dieser Ansatz die Fähigkeit der Gebiete, eine kohärente, maßvolle und ehrgeizigeAnpassungspolitik zu betreiben.
Erleichterung der Abstimmung und Sensibilisierung
Eines der größten Hindernisse bei der Bekämpfung von städtischen Wärmeinseln ist ihr diffuser Charakter, der mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar ist. Um diese Einschränkung zu überwinden, können explizite visuelle Darstellungen erstellt werden – vergleichende Wärmekarten, illustrierte Schnitte, Videoanimationen – die Temperaturunterschiede, Luftströme oder die Wirkung von Materialien und Begrünung intuitiv wiedergeben.
Diese Materialien werden zu wirkungsvollen Instrumenten des Dialogs, sei es im Rahmen einer öffentlichen Versammlung, einer Abstimmung mit den Einwohnern oder eines Austauschs zwischen Bauherren und Gebietskörperschaften. Indem sie die Vorteile einer Planung oder die Risiken eines Szenarios greifbar machen, stärken sie die Zustimmung zu Projekten, erleichtern die kollektive Entscheidungs findung und tragen zur Verbreitung einer gemeinsamen Klimakultur auf der Ebene des Stadtviertels oder des Territoriums bei.
EOLIOS: Werkzeuge für widerstandsfähigere Städte
Hitzeinseln sind nicht mehr nur ein einfaches Beobachtungsobjekt: Sie sind heute Indikatoren für die Anfälligkeit von Städten, aber auch Hebel für Veränderungen. Durch Messungen und Simulationen in konkreten Kontexten ist es möglich, komfortablere, lebenswertere und nachhaltigere städtische Umgebungen zu entwerfen.
Unser rigoroser Ansatz, der Feldforschung, fortschrittliche Modellierung und zugängliche Darstellung miteinander verbindet, eignet sich für alle Projektebenen: Diagnose bestehender Standorte, Planung neuer Stadtteile, Überarbeitung vonStadtplanungsdokumenten, Entscheidungshilfe für klimaverträgliche Planungen.
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