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Berechnung von Luftschadstoffen

Mit CadnaA und der Option APL können Sie schnell und komfortabel die Luftschadstoffbelastung berechnen, bewerten und darstellen.
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Anwendungsbeispiele

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Luftschadstoffverteilung an einer Straßenkreuzung

Bei der Berechnung von verkehrsbedingten Feinstaub-Immissionen in innerstädtischen Bereichen mit Option APL kann der Gebäudeeinfluss berücksichtigt werden. Die lokalen Windfelder infolge Gebäudeumströmung sind von erheblichem Einfluss auf die sich einstellende Immissionsverteilung. In diesem Beispiel liegt der Maximalwert der PM10-Konzentrationen nicht an den Hausfassaden im unmittelbaren Kreuzungsbereich, sondern vor einem Gebäudeblock im weiteren Verlauf der am stärksten befahrenen Straße.

 Schadstoffverteilung für Feinstaub PM10
 3D-Spezialansicht der PM10-Schadstoffverteilung

Schadstoffverteilung an einer Autobahn mit Troglage und Schirmwand

CadnaA mot Option APL berücksichtigt neben den Gebäuden auch den Einfluss des Geländes auf die Schadstoffverteilung. Dieses Beispiel zeigt eine Troglage eines Autobahnabschnitts mit nahegelegener Wohnbebauung. Zusätzlich ist auf der Geländekante ein Schallschirm angeordnet. Dieser wird bei der Schadstoff-Ausbreitungsrechnung als Gebäude interpretiert, da AUSTAL2000 Schirme nicht als Hindernisse erkennt. Deutlich ist die abschirmende Wirkung sowohl des Geländes, als auch die des Schallschirms zu erkennen.

 NO2-Schadstoffverteilung an einer Autobahneinfahrt
 Einfluss eines Schallschirms auf die NO2-Schadstoffverteilung

Schadstoffverteilung an einem Tunnelportal

Bei der Berechnung der Immissionsverteilung an Tunnelportalen führt die Volumenverdrängung im Tunnel auf der Ausfahrtseite zu erhöhten Emissionen. Da sich dieser Effekt nicht durch eine vertikale Flächenquelle am Tunnelportal modellieren lässt, werden die Emissionsmassenströme auf mehreren Segmenten der ausfahrenden Fahrbahn so verteilt, dass sich eine exponentiell abklingende Emission mit zunehmendem Abstand vom Tunnelportal ergibt. Auf der Einfahrtseite bleibt dieser Effekt unberücksichtigt.

 NO2-Schadstoffverteilung an einem Straßentunnel
 3D-Spezialansicht der NO2-Schadstoffverteilung

Großräumige Schadstoffverteilung in städtischen Gebieten

Aufbauend auf einem für die Lärmberechnung erstellten digitalen Stadtmodell können mit Option APL die Luftschadstoffimmissionen von Städten und Ballungsräumen entlang grossräumiger Straßennetze berechnet und beurteilt werden. CadnaA bietet damit die Möglichkeit, Lärm- und Luftschadstoffprognosen mit einem Software-Werkzeug an ein- und demselben Datensatz durchzuführen. Neben der bekannt benutzerfreundlichen Bedienung von CadnaA stehen damit auch die umfangreichen Auswerte- und Darstellungsmöglichkeiten zur Verfügung. Zur Berechnung werden die PCSP-Kacheln nur entlang der Hauptverkehrsstraßen angeordnet. Die Bilder zeigen die Schadstoffverteilung für Feinstaub PM10 unter Einbeziehung der Gebäude.

 PCSP-Kacheln entlang der Hauptverkehrsstraßen
 PM10-Schadstoffverteilung an einer Kreuzung

Hausbrand-Immissionen bei Hanglagen

In einem Modellvorhaben wurde CadnaA mit Option APL zur Beurteilung der Verteilung von Hausbrand-Immissionen bei Hanglagen verwendet. Die Hausschornsteine als Emissionsquellen werden als Punktquellen auf dem Gebäudedach eingegeben. Die Abbildungen zeigen die PM10-Feinstaubverteilung bei zwei versetzten Hausreihen an einem Hang mit 20° Steigung bei einem Emissionsmassenstrom von 2 g Feinstaub/h und für die Windrichtung 260° und eine Windgeschwindigkeit von 1 m/s.

 Schadstoffverteilung für Feinstaub PM10
 3D-Spezialansicht der PM10-Schadstoffverteilung

Anlagenbezogene Immissionsprognose bei Industriequellen

Zur Modellierung der Emission von Industrieanlagen stehen die CadnaA-Objekte Punkt-, Linien- und vertikale und horizontale Flächenquelle zur Verfügung. In untenstehendem Beispiel wurde die Emission einer Schotterentnahmefläche durch eine Flächenquelle modelliert. Die Emissionszeitreihe kann für jede Tagesstunde und für jede Schadstoffkomponente eingegeben werden. Die Berechnung erfolgte unter Einbeziehung des Geländes zur Beurteilung der Immissionskonzentrationen an den benachbarten Wohngebäuden.

 Schadstoffverteilung für Feinstaub PM10
 3D-Spezialansicht der PM10-Schadstoffverteilung

Emission aus hohen Punktquellen

Das Ausbreitungsmodell AUSTAL2000 dient primär zur Berechnung und Beurteilung der Luftschadstoff-ausbreitung von Industriequellen gemäß Anhang 3 der TALuft 2002. In CadnaA mit Option APL stehen zur Modellierung von Industriequellen die Objekte Punkt-, Linien- und Flächenquellen (horizontal, vertikal) zur Verfügung. Zur Berechnung können neben der stündlichen Zeitreihe des Emissionsmassenstromes u.a. folgende Parameter zur Berücksichtigung der Abgasfahnenüberhöhung eingegeben werden:

- Wärmestrom des Abgases oder Abgastemperatur
- Ausströmgeschwindigkeit
- Schornsteindurchmesser
- Flüssigkeitsgehalt der Abgasfahne oder relative Feuchte des Abgasfahne (bei Kühlturmableitung)

Nachstehendes Beispiel zeigt die NOX-Immissionsverteilung ausgehend von drei hohen Punktquellen bei einem Industriebetrieb. Die Abgasfahne ist infolge Umströmung des Betriebsgebäudes auf der windabgewandten Seite zum Boden gerichtet, so dass gebäudenah hohe Konzentrationen auftreten. Die entfernt liegende Wohnbebauung führt zu einer starken Aufweitung und Verwirbelung der Abgasfahne.

 Abgasemission aus drei hohen Punktquellen
 NOx-Schadstoffverteilung