Untersuchung der Luftverschmutzung

Die Verschmutzung der Außenluft ist heute eines der größten Umweltprobleme. Städtische Gebiete zeichnen sich durch ein breites Spektrum an Schadstoffquellen aus, wie z.B. Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) in Gebäuden, Verkehr, Industrie und sogar bestimmte Baumarten, die das Allergierisiko begünstigen.
Die Luftverschmutzung in Städten wird mit einem breiten Spektrum an akuten und chronischen gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht .

Die Belüftung von städtischen Gebieten durch den Wind ist entscheidend für die Qualität der Außen- und Innenluft. Die Qualität der Außenluft kann durch Wind verbessert werden, wenn dieser die Verdünnung und Beseitigung von Schadstoffen fördert.
Aus diesem Grund werden Spitzenwerte der Luftverschmutzung in Städten in der Regel bei Windstille beobachtet.

Die Qualität der Außenluft beeinflusst auch die Qualität der Innenluft über die mechanische und/oder natürliche Belüftung, bei der die Innenluft durch Außenluft ersetzt wird.
Andererseits können in stark belüfteten Bereichen der Windkomfort und die Windsicherheit von Fußgängern negativ beeinflusst werden.
Daher muss in jeder praktischen Situation ein Kompromiss zwischen der städtischen Belüftung für die Qualität der Außen- und Innenluft einerseits und dem Windkomfort für Fußgänger und der Windsicherheit andererseits gefunden werden.

Der städtische Windfluss ist stark mit der städtischen Morphologie verbunden, als eine Kombination aus städtischer Dichte, Anordnung der Gebäude, ihrer Form und ihrer individuellen Größe.

Die städtischen Verschmutzungsströme können durch großräumige Messungen bewertet werden.

Beispiel einer CFD-Modellierung einer Wärmefahne

Das folgende Video zeigt eine Auswahl von CFD-Projekten, die sich mit der Modellierung der Dispersion und des Partikelflusses beschäftigen . Diese Projekte decken eine Reihe von Anwendungen ab, die sich auf Abgasemissionen, Gasdispersion und Partikelfluss konzentrieren.
Das Hauptziel vieler dieser Analysen ist es, bestimmte kleinere Arten (Gase, Staub…) zu verfolgen und sicherzustellen, dass sie nicht von anderen Systemen oder der Frischluft von Büros angesaugt werden.

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Modellierung der Ausbreitung von industrieller Luftverschmutzung

Methodik der CFD-Modellierung der Umweltverschmutzung in Städten

Die Art der Ausbreitung von kalter oder warmer chemischer Luftverschmutzung, Staubentwicklung aus allen Quellen wird durch die Windverhältnisse des Gebietes beeinflusst.

Wenn der Wind um ein städtisches Gebiet oder einen Ort mit hoher Rauhigkeit weht, ändert sich seine Geschwindigkeit und Richtung: Es können sich Wirbel in verschiedenen Größenordnungen bilden; für jede Windrichtung bilden sich lokale Phänomene, bei denen der Wind langsamer oder schneller wird, andere, bei denen die Wirbel des Windes stärker oder schwächer sind, und die Konzentration der Schadstoffe höher oder niedriger ist.
Aus diesen Gründen sind die Parameter für die Ausbreitung von Schadstoffen in verschiedenen Windrichtungen nicht gleich.

Der Wind ist unbeständig und zeichnet sich durch eine ungleichmäßige Wiederholbarkeit von Richtungen und Geschwindigkeiten aus, die in der Regel durch die Windrose veranschaulicht werden.
Diese Daten können für jeden Ort aus den Ergebnissen der langfristigen Wetterbeobachtung bekannt sein.
Die Kombination der Ergebnisse der Windflussberechnung für alle Windrichtungen unter Berücksichtigung der Häufigkeit dieser Richtungen kann die ungleichmäßige Verteilung der durchschnittlichen jährlichen Schadstoffkonzentrationen stromabwärts der Emissionsgebiete aufzeigen.

Die Analyse dieser Faktoren ermöglicht es, die folgenden Probleme zu lösen:

Untersuchung der Auswirkungen von Gerüchen in der Stadt oder in der Umgebung von Industrie-, Landwirtschafts- oder Abfallentsorgungsanlagen.
Untersuchung der Auswirkungen auf die Umweltsicherheit durch die Bestimmung von Gebieten, in denen eine mögliche Überschreitung der maximal zulässigen Schadstoffkonzentration (MAK) vorliegt.
Analyse der ungleichen Verteilung der Restkonzentrationen von Schadstoffen.
Folgenabschätzung im Falle einer unbeabsichtigten Freisetzung von Schadstoffen.