Envi-met指南
城市微气候模拟：Envi-met讨论
（有些犹豫到底是发在Eco-planning还是模拟软件版，因为后者好像全是和建筑能耗有关，而Envi-met针对的是街区尺度的热环境以及热舒适的研究，所以还是发在这里比较合适把~）
本贴希望和用过该软件、或者对该软件有兴趣、或者有疑问的DX们共同探讨Envi-met的原理，以及在城市气候、城市规划和景观设计中的应用。
1。Envi-met简介
ENVI-met is a three-dimensional non-hydrostatic (非流体静力学？）microclimate model designed to simulate the surface-plant-air interactions in urban environment with a typical resolution of 0.5 to 10 m in space and 10 sec in time. Typical areas of application are Urban Climatology, Architecture, Building Design or Environmental Planing, just to name a few. ENVI-met is a Freeware program based on different scientific research projects and is therefore under constant development.
（摘自官网：https://www.wendangku.net/doc/b011329912.html,/）
Envi-met是由德国的Michael Bruse （University of Mainz, Germany)开发的一个三维微气候模型，以0.5 - 10m的空间解析度和10S的时间解析度来模拟城市环境中的实体表面- 植物- 空气的相互作用。典型应用领域：城市气象学、建筑和环境设计，等。
The model calculation includes:
* Shortwave and longwave radiation fluxes with respect to shading, reflection and re-radiation from building systems and the vegetation / 考虑建成环境和绿化影响的短波/长波辐射* Transpiration, Evaporation and sensible heat flux from the vegetation into the air including full simulation of all plant physical parameters (e.g. photosynthesis rate) / 绿化和空气的蒸发、蒸腾以及显热交换，涵盖所有绿化物理参数的模拟（例如光合作用效率）* Surface and wall temperature for each grid point and wall / 实体表面温度
* Water-and heat exchange inside the soil system / 土壤系统的水-热交换
* Calculation of biometeorological parameters like Mean Radiant Temperature or Fanger's Predicted Mean Vote (PMV) -Value / 计算生物气象参数如平均辐射温度或者PMV * Dispersion of inert gases and particles including sedimentation of particles at leafs and surfaces / 惰性气体和微粒的扩散
Envi-met的各个子系统（大气、土壤、实体表面、绿化）的数学物理原理在其网页由简单介绍。较详细地介绍见于其作者一journal paper：
- Bruse, M. & Fleer, H. (1998) Simulating surface–plant–airinteractions inside urban environments with a three dimensional numericalmodel. Environmental Modelling and Software, 13, 373-384.
Envi-met是免费软件。最新版本ENVI-met Version 3.1 BETA (incl. LEONARDO 3.75)可以在https://www.wendangku.net/doc/b011329912.html,下载。
2。Envi-met运用于研究
目前找到的一些使用Envi-met进行数值模拟研究城市热环境以及改善措施的论文：
- Wong, N.H., Jusuf, S.K. & Aung Aung La Win (2007) Environmental study of the impact of greenery in an institutional campus in the tropics. Building and Environment, 42 2949-2970.
- Ali-Toudert, F. & Mayer, H. (2007) Effects of asymmetry, galleries, overhanging fa?ades and vegetation on thermal comfort in urban street canyons. Solar Energy, 81, 742-754.
- Fahmy, M. & Sharples, S. (2009) On the development of an urban passive thermal comfort system in Cairo, Egypt. Building and Environment, 44, 1907-1916.
（需要原文的DX可以和我联系）
3。运用Envi-met的一些疑问
诚如Topenergy有DX指出，像CFD这样的模拟软件的研究开发和工程实际应用应该分开。算法的改进是理论学术界关注的问题，而建筑师或建筑学等偏实践领域的Researcher们由于没有时间精力，更重要的是缺乏相应的知识储备，因此更加关注应用方面的问题。Envi-met，由于免费、很友好的输入/输出界面、和图像化的结果展示（和Leonardo软件结合使用），已经被用在一些研究城市热环境的研究中（见Section 2）。但是，在为建筑和城市环境研究的辅助研究手段的丰富欣喜的同时，有一些问题也让我感到困惑：
1）对该模型的评价
由于是建筑学背景，我难以对Envi-met背后的模型结构、算法等做出评价。清华大学林波荣在他的博士论文中对Envi-met有简要地论述：
“ENVI-met 模型中，采用了农业气象学上常见的一维植物模型研究绿化对小区热环境的影响。在这里，植物被当作在高度上的一维空间量，并给出标准叶片密度（LAD）随高度的分布值。相同的概念还运用于植物根在土壤内的分布。在此基础上利用一维方法计算了植物
冠层短波辐射作用，并通过给定植物冠层和周围环境固体表面的角系数的方法来计算植物的长波辐射净得热，进而计算植物的热湿平衡。在整个模拟体系中，植物
对流动的影响以及辐射计算都是采用一维模型处理的。此外，模拟中固定室外各表面之间角系数的做法也使得其应用受到了限制”。
我不明白的是，“一维模型”和“固定角系数”使其应用受到了哪些限制？改进的模型（如有）是怎么解决这些问题的？请DX们指教！
我只找到了林老师的评价，各位DX如有其他信息，或者自己的高见，我都非常希望倾听！
2）模型的验证（validation of the model)问题:
我看过的一些文献都提到，数值模拟需要验证的必要步骤，其结果和对结果的诠释(interpretation)才更加可信。但上述的论文中似乎都缺乏这一步骤，便直接使用Envi-met的计算结果来比较不同城市设计策略的热效应。这可能是因为研究领域的应用性质，因此对模拟工具的验证不做苛刻要求？或者该软件已经验证，只是我没找到相关文献？
以上的发言可能不成熟，提的问题也可能幼稚。说到头来，建筑师们搞建筑环境和技术研究，总有左右受制的感觉。还要请兄弟学科的大侠们多指教！