Avansert simulering av luftstrømmer kan gi mer levelige byer
Fortetting gjør byer sårbare for overoppheting, forurensning og farlige vindkast. Klimaendringer forverrer problemene, men vi kan også forebygge dem. Det kan gjøres ved å simulere mikroklima.
Byer og urbane strøk kjennetegnes av høy befolkningstetthet og stor grad av menneskeskapte miljøer. Det betyr overflater dekket av betong og asfalt, mindre vegetasjon, mer luftforurensning, og store bygg tett i tett som reduserer både luftsirkulasjonen og tilgangen til dagslys i bykjernene.
Samtidig kan det – spesielt langs kysten – oppstå ekstremt høy vindhastighet mellom store bygg på grunn av kanaliseringseffekter. Dette kan føre til at gang- og sykkelveger blir farlige og utrygge, spesielt for sårbare grupper.
Klimaendringer kan gjøre byer ubeboelige
Klimaendringene kan forsterke de negative effektene av tett bebyggelse, og mange steder i verden står i fare for å bli ubeboelige. Europa er riktignok ikke hardest rammet, men også her er klimaendringene en trussel mot både liv og infrastruktur, med hetebølger, tørker og oversvømmelser. Hetebølgen i 2003 krevde over 70.000 liv. Sommeren 2022 var den varmeste noensinne i Europa, og minst 20.000 mennesker døde som følge av varmen.
Derfor blir det stadig viktigere å dempe virkningene av ekstrem varme i urbane områder, særlig i Sør-Europa, men også i Norge. Spesielt Oslo og det sørlige Østlandet vil oppleve flere hetebølger i fremtiden. Derfor må vi gjøre hva vi kan for å skape levelige forhold i byer og i bygninger når temperaturen øker mer enn vi er vant til. Det starter i planleggingsfasen av en byggeprosess.
Avanserte simuleringer beregner luftstrømmer mer nøyaktig
Så hvordan kan byplanleggere ta høyde for et varmere klima? Ved hjelp av avanserte simuleringsverktøy som Computational Fluid Dynamics (CFD) kan luftbevegelser i ulike miljøer beregnes allerede i planleggingen av større byggeprosjekter og i byplanleggingen.
CFD er, kort fortalt, en metode for å beregne hvordan fluider, altså væsker og gasser, deriblant luft, beveger seg. Metoden har de siste tiårene blitt stadig mer brukt, i takt med at datamaskinene har blitt kraftigere. De siste 15 til 20 årene har metoden også blitt tatt i bruk for å studere mikroklima, det vil si klimatiske forhold på en skala mindre enn 2 km, hvor man tidligere baserte seg på målinger og observasjoner.
Mikroklimastudie i Trondheim viser effekt av ulike tiltak
Studier av mikroklimaet på Gløshaugen i Trondheim viste effekten ulike materialer og mengden vegetasjon og natur hadde på de lokale klimaforholdene, og hvordan dette påvirket energibruk i bygninger og utendørs termisk komfort for mennesker.
Simuleringene viste at den samlede fordampningen fra plener og trær kan senke lufttemperaturen med flere grader (opp til 2,4 °C på Gløshaugen), og dermed redusere behovet for kjøling i bygninger om sommeren.
Resultatene kan bli brukt til å se på forskjellige scenarier for bydesign, eller beregne framtidens byklima. Når det er sagt, er det vanskelig å gi generelle anbefalinger, siden løsningene er svært stedsspesifikke og må baseres på alle relevante faktorer som påvirker mikroklimaet i hver enkel situasjon.
Mange bruksområder
CFD kan også brukes til å beregne vindforhold som turbulens og hastighet med svært høy oppløsning. Dermed kan man identifisere lønnsomme steder for urbane vindturbiner for lokal fornybar energiproduksjon. Dessuten kan spredning av farlige utslipp og forurensning simuleres, for eksempel fra trafikkerte veier, industrianlegg, men også i etterkant av ulykker og branner.
CFD kan med andre ord levere nyttig informasjon til byggeprosjekter, byplanlegging og arkitektur som hittil ikke har vært tilgjengelig i den oppløsning, presisjon og hastighet som vi ser i dag.
