VDI 3787 Blatt 5-2003 Environmental meteorology - Local cold air.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREUmweltmeteorologieLokale KaltluftEnvironmental meteorologyLocal cold airVDI 3787Blatt 5 / Part 5Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1bVDIRICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rech

2、te vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2003Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren

3、 unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.01; 07.060Dezember 2003December 2003The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorit

4、a-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . 3Zugehrige Vorschriften, Normenund Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Symbol- und Abkrzungsverz

5、eichnis . . . . . . . 5Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Kaltluftentstehung . . . . . . . . . . . . . . . 142.1 Voraussetzungen zur Kaltluftentstehung . . 142.2 Kaltluftentstehung ber ver-schiedenen Oberflchen. . . . . . .

6、 . . . . 232.3 Einfluss von Flchennutzungsnderungenauf die Kaltluftentstehung. . . . . . . . . . 272.4 Ermittlung der Kaltluftentstehung . . . . . 293 Kaltluftabfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.1 Fliebedingungen fr Kaltluft . . . . . . . 303.2 Einfluss von Hindernissen . . . . . . . . . 3

7、54 Auswirkungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.1 Lufthygienische Auswirkungen. . . . . . . 374.2 Biometeorologische Auswirkungen. . . . . 394.3 Technische Auswirkungen . . . . . . . . . 455 Sicherung und Frderung von Kaltluftent-stehung und -abfluss, Planungsrelevanz . . . 495.1 Kaltlufteige

8、nschaften . . . . . . . . . . . . 505.2 Abschtzung der Auswirkungen einesEingriffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515.3 Planerische Konsequenzen . . . . . . . . . 52Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Relevant

9、 regulations, standardsand guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Symbols and list of abbreviations . . . . . . . . . 5Glossary (of terms). . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Cold air production. . . . . . . . . . . . . . . 142.1 Condi

10、tions for cold air production . . . . . 142.2 Cold air production over varioussurfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.3 Influence of pattern of land use changeson cold air production . . . . . . . . . . . 272.4 Determination of cold air production. . . . 293 Cold air drainage . . . . . .

11、 . . . . . . . . . 303.1 Flow conditions for cold air . . . . . . . . 303.2 Influence of obstacles. . . . . . . . . . . . 354 Consequences . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.1 Effects on air pollution control . . . . . . . 374.2 Bio-meteorological effects . . . . . . . . . 394.3 Technical effect

12、s . . . . . . . . . . . . . . 455 Ensuring and stimulating cold air production and cold air drainage,relevant for planning . . . . . . . . . . . . . . 495.1 Characteristics of cold air. . . . . . . . . . 505.2 Estimation of the effects of anintervention . . . . . . . . . . . . . . . . . 515.3 Planni

13、ng consequences . . . . . . . . . . . 52Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLArbeitsgruppe Lokale KaltluftAusschuss KlimaFrhere Ausgabe: 07.02 Entwurf,deutschFormer edition: 07/02 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08A

14、ll rights reserved Verein Deut scher Ingenieure, Dsseldorf 2003 2 VDI 3787 Blatt 5 / Part 5Seite6 Empfehlungen zum Untersuchungsrahmen . . . . . . . . . . . . 606.1 Untersuchungsmethoden . . . . . . . . . . 606.2 Untersuchungsziele und empfohleneMethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 657 Forsc

15、hungsbedarf . . . . . . . . . . . . . . . 67Anhang A Methoden/Numerische Modelle . . . 68A1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68A2 Anforderungen an ein Kaltluftmodell . . . 68A3 Eingabedaten . . . . . . . . . . . . . . . . 69A4 Modellergebnisse . . . . . . . . . . . . . . 69A5 Modellmig

16、e Umsetzung und Beispiele . 70A6 Vergleich von Modellaussagen mitBeobachtungen und Messungen . . . . . . 71Anhang B Methoden/Analogephysikalische Modelle . . . . . . . . 74B1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74B2 Anforderungen an die analogephysikalische Modellierung . . . . . . . . 74

17、B3 Untersuchungsschwerpunkte . . . . . . . . 75B4 Modelliertechnik . . . . . . . . . . . . . . 76B5 Validierung Vergleich vonModellaussagen mit Beobachtungen . . . . 79Schriftum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss

18、 KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei de

19、r Erarbei-tung und Anwendung von Rechts- und Verwaltungs-vorschriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flie-en ferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt indie europische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internat

20、ionale Organisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-Page6 Recommendations for the

21、 investigationscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606.1 Investigation methods . . . . . . . . . . . 606.2 Investigation objectives andrecommended methods. . . . . . . . . . . 657 Research requirements . . . . . . . . . . . . 67Annex A Methods/Numerical models . . . . . . 68A1 Introduct

22、ion . . . . . . . . . . . . . . . . 68A2 Requirements on a cold air model . . . . . 68A3 Input data. . . . . . . . . . . . . . . . . . 69A4 Model results . . . . . . . . . . . . . . . . 69A5 Model-like conversion and examples . . . 70A6 Comparison of model statements withobservations and measurement

23、s . . . . . . 71Annex B Methods/Analogousphysical models . . . . . . . . . . . . 74B1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . 74B2 Requirements on the analogousphysical modelling . . . . . . . . . . . . . 74B3 Focus of investigation . . . . . . . . . . . 75B4 Modelling technique . . . . . . . .

24、 . . . . 76B5 Validation Comparison of modelstatements with observations. . . . . . . . 79Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee KRdL ex-perts from science, industry and administration, ac

25、t-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and

26、application of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization) and on the international level byISO (International Organization for

27、Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I ”Environmental Protection Techniques“Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion control; overall consideration of measures forB55EB1B3E14C22109E91

28、8E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 VDI 3787 Blatt 5 / Part 5 3 rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasser und Boden; Emissionswerte frStube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; Umweltschutzkos

29、tenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphre und Oberfl-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio

30、meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-

31、unreinigungen; Olfaktometrie; UmweltsimulationFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herste

32、llungvon Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichk

33、eit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der L

34、uftzusammengefasst.AnwendungsbereichDie vorliegende Richtlinie soll Klimagutachter, Regi-onal- und Stadtplaner in die Lage versetzen, die frden entsprechenden Abwgungsprozess notwendi-gen Schritte zur Entstehung, Dynamik und Wirkunglokaler Kaltluft objektiv einschtzen zu knnen. Da-mit soll bereits i

35、m Vorfeld einer Planungsmanahmeein Leitfaden gegeben werden, der sowohl die grund-emission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; en-vironmental industrial cost accountingSubdivision II ”Environmental Me

36、teorology“Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand a

37、ir hygiene; transfer of meteorological dataSubdivision III ”Environmental Quality“Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfac

38、tometry; environmental simulation Subdivision IV”Environmental Measurement Techniques“Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air

39、pollutants; procedures forestablishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) a

40、nd in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published.The guidelines and standards are published in the six-volume

41、 VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.ScopeThis guideline is intended to enable climate experts,regional- and town planners to estimate the necessarysteps for the production, dynamics and impact of lo-cal cold air in a corresponding consideration processin an objective man

42、ner. Therewith, a manual shouldbe given prior to the commencement of planning pro-ceedings which presents the basic investigation stepsB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deut scher Ingenieure, Dsseldorf 2003 4 VDI 3787 Blatt 5 / Part 5legen

43、den Untersuchungsschritte zusammenfassenddarstellt als auch Hinweise auf die zu beachtendenGesetze und Vorschriften gibt (z.B. Bercksichti-gung des Phnomens Lokale Kaltluft“ bei der Anla-gengenehmigung gem BImSchG G1). Der Richt-linientext ist wie folgt aufgebaut:Nach einer Kurzbersicht ber die fr d

44、ie Thematikwesentlichen Gesetze, Vorschriften und TechnischenRegeln sowie der Erluterung der in diesem Zusam-menhang wichtigen Begriffe werden, ausgehend vonder Bedeutung lokaler Kaltluft fr Planungsprozesse(siehe Abschnitt 1), die meteorologischen und topo-grafischen Voraussetzungen zur Kaltluftent

45、stehungdargestellt (Abschnitt 2). Die Kaltluftproduktivittber unterschiedlich genutzten Oberflchen sowieder Einfluss von nderungen der Flchennutzungwerden dabei ebenfalls errtert. Die Bedingungen desKaltluftabflusses, der dabei auftretenden wirksamenKrfte sowie die Beeintrchtigung der Kaltluftdyna-m

46、ik durch natrliche oder knstliche Hindernissesind Gegenstand des Abschnittes 3. Abschnitt 4 infor-miert ber die lufthygienischen Auswirkungen sowieden Einfluss von Kaltluft auf die human-biometeoro-logischen Wirkungsfaktoren. Des Weiteren behandeltdieser Abschnitt die Auswirkungen lokaler Kaltluftau

47、f Pflanzen, Straen und Siedlungen. Mit der pla-nungsrelevanten Sicherung und Frderung der Kalt-luftentstehung und des -abflusses beschftigt sich unter Einbindung zahlreicher Beispiele Abschnitt 5.Es schlieen sich Empfehlungen zum Untersu-chungsrahmen (Abschnitt 6) an, wobei einzelne me-thodische Sch

48、ritte (Auswertung von Gelndebege-hungen, Studium von Kartenmaterial, Durchfhrungvon Messungen im Gelnde, Einsatz numerischerModellanalysen) exemplarisch beschrieben werden.Die Richtlinie schliet mit der Formulierung des der-zeitigen Forschungsbedarfes hinsichtlich der Kalt-luftentstehung, des Kaltlu

49、ftabflusses sowie der Be-wertung des Phnomens Kaltluft (Abschnitt 7). Wh-rend sich Anhang A der Methodik numerischer Mo-delle widmet, geht Anhang B auf die Modellierunglokaler Kaltluft mittels physikalischer Modelle ein.Zugehrige Vorschriften, Normen und RichtlinienGetze, Verordnungen, VerwaltungsvorschriftenBImSchG G1 BauGB G2BNatSchG G3 Geruchsimmissions-Richtlinie G4Richtlinie 96/62/EG G5 und zugehrige Tochter-richtlinien z.