Ressourcen: Tutorials, Plugins & Forum

Modellgebiete sollten an jedem Rand ein paar Zellen ohne digitalisierte Gebäudezellen aufweisen. Terrain, Bodenprofile und Pflanzen hingegen können auch dort akkurat digitalisiert sein. Diese Empfehlung beruht darauf, dass ansonsten der Wind nahe der Randzellen blockiert oder kanalisiert wird, wodurch große Turbulenzen und letztendlich Abstürze der Simulation entstehen.

Wieviel offener Bereich am Rand benötigt wird, hängt von der Bebauungsdichte und den Gebäudehöhen ab. Generell lässt sich sagen, dass die Distanz zwischen Rand und erster Gebäudezellen ca. der halben Höhe des Gebäudes entsprechen sollte. In der Regel kommt man damit auf 4-8 Zellen an offenem Bereich an jeder Grenze des Modellgebiets. In der Vertikalen sollte der Abstand allerdings deutlich größer sein (dazu mehr in der folgenden Frage).

Die meisten ENVI-met Studien untersuchen das Außenraumklima und den thermalen Komfort auf Fußgängerniveau, wodurch eine hohe vertikale Auflösung benötigt wird. Generell sollte das Modellgebiet allerdings mindestens die zweifache Höhe des höchsten Gebäudes aufweisen. Wenn man allerdings sehr hohe Gebäude (z. B. um die 100 m) im Modellgebiet vorfindet, bräuchte man 100 Z-Zellen in einer 2 m-Auflösung, um sowohl Turbulenzen zu vermeiden als auch um hochauflösende Ergebnisse auf Fußgängerlevel (ungefähr auf 1 m Höhe) zu erhalten. Allerdings gibt es nun mehrere Möglichkeiten, um die Menge der benötigten Z-Zellen und damit auch die Simulationsdauer deutlich zu reduzieren:

Möglichkeit A:
Wir nutzen die Telescoping-Funktion mit der die Zellen, die außerhalb unseres Fokus liegen, gestreckt werden. In der Regel startet man mit dem sog. “stretching“ der Zellen erst oberhalb der höchsten Gebäudehöhe, um ausschließlich Luftzellen zu stretchen. Neben der Starthöhe muss dazu noch der Telescoping Factor definiert werden, also ein Wert, der angibt, wie stark eine Zelle in Bezug auf die vorherige Zelle gestretched werden soll. Dadurch werden die einzelnen Z-Zellen sehr schnell größer und die benötigte Modellgebietshöhe wird eher erreicht. In unserem Beispiel könnten wir durch einen Telescoping-Factor von 20 % und einer Starthöhe von 60 m mit 45 statt 100 Z-Zellen die nötige Modellgebietshöhe von 200 m erreichen. Jedoch würden wir dabei dann bereits innerhalb der Gebäude mit dem Stretchen der Zellen beginnen.

Möglichkeit B:
Wir nutzen die Splitting-Funktion, die die unterste Grid-Zelle nahe der Oberfläche in 5 Zellen unterteilt. Dadurch, dass nun dieser besonders interessante Bereich auf Fußgängerlevel in höherer Auflösung vorliegt, kann generell eine gröbere vertikale Auflösung von z. B. 5 m verwendet werden. In unserem Beispiel würden wir mit dieser Auflösung und der Splitting-Funktion nun 41 Z-Zellen benötigen, um die 200 m als Modellgebietshöhe zu erreichen und hätten zusätzlich noch hochauflösende Ergebnisse auf Fußgängerniveau.

Möglichkeit C:
Wir nutzen eine Kombination von Telescoping (Einstellungen aus Möglichkeit A) und Splitting mit einer vertikalen Auflösung von 5 m. Nun werden nur noch 22 Z-Zellen benötigt, um die Modellgebietshöhe von über 200 m zu erreichen. Durch die Einsparung der Z-Zellen können wir zudem versuchen, die Stabilität des Modells zu erhöhen, indem wir einige freie Z-Zellen oberhalb der Gebäude hinzufügen, um einen noch freieren Luftstrom zu gewährleisten. Andere Möglichkeiten wären, wieder eine höhere vertikale Auflösung von 3 oder 4 m einzustellen und/oder die Starthöhe für das Telescoping nach oben zu schieben bzw. den Telescopingfaktor zu verringern.

Wir empfehlen ausdrücklich, diese Einstellungen noch vor Beginn der Digitalisierung genau zu überprüfen und festzulegen. Digitalisierte 3D-Informationen wie spezielle Fassadenelemente gehen verloren, wenn das vertikale Gridding am Ende noch einmal geändert wird (und in diesem Zuge von 3D- auf 2.5D-Modus zurückkonvertiert wird). Nutzen Sie den „Model Inspector“ im Tools-Tab von Spaces, um das beste vertikale Gridding für Ihr Modellgebiet zu finden.

Ja, die Bodenprofile sind nur visuell durch das Terrain überlagert, werden aber dennoch korrekt in der Simulation verwendet.

Bitte schauen Sie sich Ihre CSV-Datei sorgfältig an. Die Zeitschritte müssen in 30-Minuten-Intervallen vorliegen. Es darf kein Zeitschritt fehlen und keiner doppelt vorkommen. Es müssen alle Spalten existieren, wie sie im Vorlagenbild eingezeichnet sind, auch wenn die Spalten nicht mit sinnvollen Werten wie 0 gefüllt sind.

Stellen Sie sicher, dass die für den Import der Textdatei korrekten Dezimal- und Werteseparatoren eingestellt wurden. Achten Sie auch darauf, dass die Werte in den richtigen Einheiten vorliegen. Datum und Zeit müssen exakt der vorgegebenen Struktur entsprechen (z. B. 08:00:00 anstelle von 8:00:00). Temperaturwerte müssen in Kelvin statt Celsius angegeben werden.

Die Standardwerte für diese beiden Parameter müssen im Allgemeinen nicht angepasst werden. Wenn die spezifische Feuchte sehr hohe Werte aufgrund von hoher Luftfeuchtigkeit in Bodennähe aufweist (dies kann sowohl bei Simple als auch bei Full Forcing vorkommen), können Sie den Wert für die spezifische Feuchte in 2500 m auf bspw. 8 g/kg ändern, um eine stabile Simulation zu gewährleisten.

Solange der TaskManager noch anzeigt, dass der ENVI-core die CPU auslastet, läuft die Simulation einwandfrei. Um Zeit und Ressourcen zu sparen, reagiert der ENVI-core nur verzögert auf Nachrichten von Windows wie „repaint“. In weniger rechenintensiven Phasen der Simulation wird das Programmfenster dann wieder reaktiv und die Informationen werden geupdatet.

Die Simulationszeit hängt hauptsächlich von drei Komponenten ab:

• Hardware: Wie viele CPU-Kerne gibt es? / Können sie mit der jeweiligen Lizenz genutzt werden bzw. welche Taktrate hat die CPU?
• Simulationseinstellungen: z. B. braucht eine Pollutant-Simulation mit aktivem Chemie-Modul länger als eine Standardsimulation
• Modellgebiet: Selbst wenn das Gebiet eine eher kleine horizontale Fläche abbildet, wird häufig eine sehr hohe vertikale Auflösung gewählt, ohne die Optionen Telescoping und Splitting ausreichend zu beachten. Dadurch werden schnell 100 oder mehr Z-Zellen erreicht, was die übliche Menge von 25-50 Z-Zellen deutlich übersteigt. Das führt zu extrem langen Rechenzeiten, da jede weitere Z-Zelle eine zusätzliche Berechnung aller X-Y-Zellen zur Folge hat. Falls Sie dieses Problem bei sich identifiziert haben, schauen Sie am besten einmal unter der Frage „Wie finde ich das beste vertikale Gridding für mein Modellgebiet, ohne dass ich sehr viele Z-Zellen brauche und damit die Simulationszeit stark verlängere?“ im Kapitel Spaces nach genaueren Instruktionen, wie ein besseres vertikales Gridding gefunden werden kann.

Wenn Sie eine dieser Fehlermeldungen erhalten, liegt das wahrscheinlich an einer numerischen Instabilität.
Fast jede Variable, die in einer Simulation berechnet wird, hängt von anderen räumlichen und zeitlichen Faktoren ab – dadurch können Fehler in den Variablen entstehen, die unrealistische Werte enthalten. Dies wird von der Software zwar in den meisten Fällen korrigiert, allerdings kann es vorkommen, dass eine Variable unerwartet auf einen Wert wie Null übergeht und dann einen Fehler auslöst, sobald im nächsten Schritt damit dividiert wird.
Dies ist nicht auf einen Programmierfehler zurückzuführen, sondern darauf, dass der Datensatz während der Berechnung beschädigt wurde. Es ist nicht möglich, die Gültigkeit der Daten vor jeder Operation zu überprüfen, da dies die Berechnungszeit erheblich verlängern würde. ENVI-met enthält jedoch zahlreiche intelligente Routinen, um Fehler möglichst zu vermeiden und die häufigsten Probleme automatisch zu beheben.
Besuchen Sie gerne unser Support Center – dort beantworten wir Fragen zu Einzelfällen.

Es gibt keine allgemeine Ursache dafür, warum ein Modell nicht ordnungsgemäß ausgeführt wird. Wenn ein Fehler auftritt und Ihre Konfiguration nicht funktioniert, sollten Sie Folgendes überprüfen:

• Funktionierte Windows ordnungsgemäß zum Zeitpunkt des Crashes? ENVI-met reserviert sehr große Datenmengen für die spätere Datenspeicherung. Wenn ein Programm abstürzt oder Windows vor oder während des Modelllaufs schwerwiegende Probleme hat, können gespeicherte Daten verloren gehen. Führen Sie ENVI-met nicht aus, wenn nur noch wenig Arbeitsspeicher verfügbar ist. Stellen Sie sicher, dass die Simulation in Ihrem physischen Speicher und NICHT im virtuellen Speicher ausgeführt wird.
• Wenn ENVI-met zu Beginn abstürzt, kontrollieren Sie die Ausgabe des Simulationsprotokolls auf dem Bildschirm. Verwenden Sie dazu die Option „Check Model“. Überprüfen Sie, ob die Eingabedateien und Datenbankdateien in Ordnung sind und realistische Werte enthalten. Besonders der Aufbau der Modellgebiete führt häufig zu Simulations-Abstürzen.
• Überprüfen Sie die meteorologischen Randbedingungen für die Simulation (vor allem im Full Forcing!): Sehen die Strahlungswerte sinnvoll aus? Sind die Windgeschwindigkeiten sehr niedrig (< 0,8 m/s) oder sehr hoch (>5 m/s)? Dreht der Wind sehr schnell und sehr stark innerhalb kurzer Zeit (z. B. von 0 auf 180° innerhalb einer Stunde)? Ist die relative Feuchte zu hoch für die hohen Temperaturwerte, sodass die spezifische Feuchte zu groß wird?

Weitere Hinweise für eine erfolgreiche Simulation:

• Komplexe Gebäudestrukturen sollen nicht nahe der Modellbegrenzung liegen
• Erhöhen Sie die vertikale Ausdehnung des Modells
• Verringern Sie die Zeitschritte, wenn das Modell in der normalen Berechnungsschleife instabil wird
• Vereinfachen Sie Ihr Modell, indem Sie komplexe Geometrien bestimmter Gebäude auf eine einfachere Konfiguration reduzieren

Diese Funktion ist derzeit noch nicht implementiert. Eine abgebrochene Simulation können Sie nicht fortführen. Sie muss komplett neu gestartet werden.

Nein, das ist momentan noch nicht möglich.

Wenn die Lizenz aus einer Zeit vor ENVI-met 4.4.5 stammt, ist sie nur für die BIO-met Version 1.5 gültig, die separat von unserer Homepage heruntergeladen werden muss (https://envi-met.info/doku.php?id=files:downloadv4).

Die neueren ENVI-met-Versionen ab 4.4.5 enthalten alle die BIO-met Version 2.0, welche parallel rechnet und damit deutlich schneller ist. Für diese Version ist eine neue BIO-met-Lizenz notwendig.

Der UTCI ist nicht für Windgeschwindigkeiten unter 0,5 m/s definiert. Weitere Informationen dazu finden Sie hier: https://envi-met.info/doku.php?id=apps:biomet_utci.

Pollutant-Simulationen in ENVI-met sind äußerst komplex, sodass es viele Gründe dafür geben kann, dass nur einige oder gar keine Pollutants simuliert wurden.

Bitte überprüfen Sie noch einmal alle Schritte, die im DatabaseManager/TrafficManager, in Spaces und im ENVI-guide unternommen werden müssen mithilfe dieses Dokuments (engl.): http://www.envi-met.info/doku.php?id=kb:sources.

Wenn in einem Modellgebiet Terrain zusammen mit Splitting genutzt wird und die Leonardokarte mit der Option Follow Terrain extrahiert wird, dann gilt die Höhenangabe in Metern nur für Zellen mit 0 m Höhe.
Nehmen wir als Beispiel ein Modell mit einer vertikalen Auflösung von 2 m und aktiviertem Splitting, welches wir in Leonardo mit Follow Terrain für das Höhenlevel 3 extrahieren wollen (da das Index-Zählen in Leonardo bei 0 beginnt, extrahieren wir somit die 4. Zelle über dem Boden):

Zelle A: Wir befinden uns in einer Zelle mit einer Terrain-Höhe von 0 m. Die Extraktion der Daten findet in 1,4 m Höhe statt.
Zelle B: Wir befinden uns in einer Zelle mit einer Terrainhöhe von 2 m. Die Extraktion der Daten findet in 9 m Höhe statt.

Die Höhenanzeige in Leonardo gibt immer die Höhe an, die ohne Terrain extrahiert würde und zeigt daher 1,4 m über Grund an. Ein 5 m hohes Gebäude würde jedoch nur in Zelle A, aber nicht in Zelle B angezeigt werden.

Um solche Irritationen zu vermeiden empfehlen wir Splitting auszuschalten, wenn mit Terrain simuliert wird.

Die Variable „Air Temperature“ heißt inzwischen „Potential Air Temperature“. Dies ist eine konkretere Bezeichnung für die Variable, da ENVI-met aktuell mit Standardluftdruck rechnet. Es ist allerdings geplant, den Luftdruck als Variable zum Modell hinzufügen, sodass es dann einen Unterschied zwischen potentieller und absoluter Lufttemperatur geben wird.

Mehr Informationen zu allen Ausgabevariablen des Atmosphäreordners finden Sie hier (engl.): https://envi-met.info/doku.php?id=filereference:output:atmosphere. Ausgabevariablen anderer Ausgabeordner finden Sie ebenfalls auf unserer Info-Webseite (engl.): https://envi-met.info.