Знаете, чем в действительности хороши компьютеры? Вовсе не тем, что отлично собирают пыль или обогревают офис холодным зимним утром. Компьютеры хороши умением быстро посчитать то, чего человек при всём желании вручную посчитать никогда не сможет.

Быстродействие микропроцессора — «сердца» современной персоналки — измеряется миллиардами операций в секунду. И хоть речь всего лишь об элементарных действиях, вроде сложения и вычитания, это огромное число. Которое можно и нужно использовать не только для правки текстов и прослушивания музыки. А, например, для симуляции: имитации, а точнее, моделирования процессов из жизни.

Сегодня речь пойдёт как раз о такой задаче, причём полезной для каждого населённого пункта. О том, как просчитать в тончайших деталях (и с пользой применить результат) «погоду» в небольших архитектурных комплексах: парках, скверах, даже зонах отдыха в помещениях.

Вообразите самую обыкновенную ситуацию: вы желаете разбить небольшой сквер в центре города. Пара десятков деревьев, скамейки, клумбы, газон, две-три дорожки. Стандартный способ — нарисовать это всё от руки, в лучшем случае привлечь архитектора, который поможет разместить объекты визуально удачно. Способ стандартный и... неправильный! Потому что просчитать все эффекты, которые возникают даже в таком ограниченном пространстве, человек не в силах.


В самом деле, давайте попробуем представить, какие там протекают процессы. Например, почва должна быть влажной. Насколько? Как часто и как сильно вы её планируете поливаеть? При какой температуре? Далее, влага забирается и частично испаряется растениями и деревьями, при этом интенсивность испарения зависит от того, насколько сильно солнце в данный момент. Пар уносит тепло, но то, насколько хорошо оно рассеивается, зависит от силы и направления ветра. Кстати, как он проходит через зелёные насаждения? Какие потоки и вихри формируются? А как влияет вторичное тепло, переизлучаемое нагретым асфальтом и стенами домов? А как ведёт себя пыль от соседней дороги?

Не думайте, что это шутка. Всё перечисленное необходимо учесть, потому что именно так формируется микроклимат на данной площадке, всего-то в пару десятков метров в поперечнике. И конечно, человеку это учесть не под силу. В лучшем случае он ограничится какими-то грубыми прикидками, типа: стена зелёных насаждений с севера плотная, значит, доминирующий в этом районе ветер мешать не будет. Но приятная новость в том, что решить эту задачу точно, с соблюдением законов физики и биологии, можно на самой обычной персоналке — вооружившись так называемым микроклиматическим симулятором. Например, программой ENVI-met, о которой в последнее время много говорят в том числе в русскоязычных соцсетях.

ENVI-met — немецкая научная разработка, так что базовая её версия бесплатна и эксперименты с ней не будут стоить вам ничего. Смысл программы: из виртуальных «кубиков» (зелень, асфальт, стена и т.п.), размером от полуметра каждый, построить в памяти компьютера модель настоящего архитектурного комплекса (как наш сквер). После чего — «включить» время и, с шагом в несколько секунд, просчитать, как будут протекать процессы в моделируемом пространстве. И речь здесь идёт уже не о грубых прикидках: используются законы гидродинамики, термодинамики, учитываются как первичные, так и вторичные физические и биологические эффекты (вроде излучения тепла от нагретых стен и испарения влаги растениями).

Точность, при этом достигаемая, поражает воображение. Можно, например, смоделировать форму кроны каждого дерева. Или учесть, что стены домов бывают многослойные. Можно строить температурные разрезы почвы до глубины в четыре метра, детально моделировать подвод воды к корням. Можно разбрасывать виртуальную пыль и смотреть, как она разносится воздушными потоками и где оседает.


Лучше того, построив модель и управляя несколькими основными параметрами (температура и влажность воздуха, направление и сила ветра, турбулентность, вторичное излучение нагретых тел, рассеяние аэрозолей и пр.), можно воочию наблюдать знаменитый «эффект бабочки». Так называют феномен, при котором мельчайшие изменения исходных данных приводят к радикальным изменениям результата. И это как раз то самое, чего никак нельзя предугадать при проектировании нашего сквера вручную.

Скажем, на симуляторе вы можете обнаружить, что существует следующая цепочка событий: на 10% лучшее увлажнение дерева номер 2 приводит к значительно большему испарению воды с его кроны, что влечёт за собой заметное изменение температуры в периметре нескольких метров, что в свою очередь приводит к качественной перемене воздушных потоков в сквере и, в итоге, к улучшению климата до комфортного даже в самый жаркий день. Эффект бабочки в чистом виде! Но как, мыслимо ли, выявить такую цепочку без компьютера?!

Отсюда и три задачи, для решения которых ENVI-met нужен в первую очередь. Это:

А. Создание более комфортных биоклиматических условий и улучшение качества жизни через них.
Б. Улучшение экологической обстановки через лучшую вентиляцию и сокращение концентрации вредных аэрозолей.
В. Экономия энергии в закрытых помещениях (например, сокращением потребности в кондиционировании) естественным образом, только благодаря архитектурным приёмам.

Повторюсь, базовую версию ENVI-met, вполне пригодную для моделирования, можно скачать бесплатно и запускать прямо под MS Windows. Но не забывайте: это не игрушка, а серьёзный продукт с научными корнями, требующий некоторых знаний и вдумчивого применения. Поэтому лучше, если им будут пользоваться специалисты. А ещё он не быстрый: на персоналке обсчёт модели того же сквера может занять целую неделю!

Впрочем, для объекта, который должен служить людям десятилетиями, неделя — не так уж и много, верно?

Если вам понравилась статья - порекомендуйте ее своим друзьям, знакомым или коллегам, имеющим отношение к муниципальной или государственной службе. Нам кажется, что им это будет и полезно, и приятно.
При перепечатке материалов обязательна ссылка на первоисточник.