Lokal kl i m a, Sl em m estad B rygge, Sl em m estad.

Transkript

1 Lokal kl i m a, Sl em m estad B rygge, Sl em m estad. Beregninger av lokale vindforhold og vindkomfort Notat Erik Berge AS Notat LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 1

2 Forord På oppdrag fra Slemmestad Brygge AS er det utført beregning er av vind og vindkomfort for en framtidig utvikling av Slemmestad Brygge. Hovedh ensikten med beregningene har vært å lokalisere arealer med gunstig og ugunstig vindkomfort og å komme med forslag til avbøtende tiltak for å sikre lokalklimatiske he nsyn i utearealene. Kontaktperson i Slemmestad Brygge AS har vært Øystein Hærem. Vindmodellen ble satt opp sammen med vinddata fra meteorologisk institutt og beregninger ble utført for alternativ A og av Erik Berge i Civitas AS i Et notat ble for alt ernativ A og B ble utarbeidet etter at Erik Berge sluttet i Civitas AS 1 november Det er i tillegg gjort beregninger for alternativetil TAG arkitekter i mai 2019 av Erik Berge AS. Det er resultatene fra beregningene for alternativetil TAG arkitekter som er presentert i dette notatet. Beskrivelse av metode r og modell er hentet fr a notatet av LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 2

3 I nnhold Forord... 2 Innhold... 3 Sammendrag Innledning Formål Beskrivelse av området Modell og inngangsdata Beskrivelse av vindmodellen Terreng - og bygningsdata Vegetasjon og ruhet Bakgrunns vindforhold for Slemmestad Vindkomfort Resultater fra beregningene Midlere vindhastighet Vindkomfort Vindkomfort for sittegrupper, stående fotgjengere og inngangspartier Vindkomfort for gående fotgjengere Luftstrømninger for hovedvindre tningene N, NNØ, S og SSV Avbøtende tiltak LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 3

4 Sammendrag Hensikten med de nne studien har vært å vurdere de lokale vindforholdene og vindkomfort ved en utvikling av Slemmestad for Alternativ et A og B. Nedenfor følger en kort oppsummering av resultatene fra vindvurderingen : D e dominerende vindretningen er N, NN Ø, S og SS V. N og NNØ vind er noe mer dominerende om vinteren enn om sommeren. Vind fra S er dominerende hele året, men særlig om ettermiddagen i sommerhalvåret pga av solgangsvinden. Årsmiddelvinden i 2 m høyde over bakken varierer fra 0.5 m/s innenfor de mest skjermede delene av bebyggelsen t il mellom 2 og 3 m/s på høydedragene og litt ut i Slemmestadbukta. Vindberegningene viser at det er god vindkomfort for gående innenfor hele planområdet i sommerhalvåret, mens det er noe redusert vindkomfort for gåend e i gateromme ne ved område 3, 4 og lengst nordvest i område 8 i vinterhalvåret (se kapittel 4 som viser områdene inndelingen 1-8 i kart ). For sittegrupper, stående fotgjengere og inngangspartier er det redusert vindkomfort først og fremst i områdene 2, 3, 4 og 8, men også i deler av områdene 5 og 7, særlig er overgangen mellom område 5 og 8 noe utsatt. Vindavbøtende tiltak anbefales ærlig for områdene i 3 og 4 og den vindutsatte delen av 8. H vis det etableres inngangspartier eller uteaktiviteter i de utsatte delene av 2, 5 og 7 bør også avbøtende tiltak vurderes. Avbøtende tiltak er diskutert nærmere i kapittel 5. LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 4

5 1 I nnledning 1.1 Formål He nsikten med vindberegningene og analysene har vært å lokalisere arealer med gunstig og ugunstig vindkomfort og på bakgrunn av dette å komme med forslag til avbøtende tiltak for å sikre lokalklimatiske hensyn i utearealene i Slemmestad. Vurderingen er gjo rt ut fra en mest mulig realistisk beskrivelse av det lokale terreng et og b ygninger, samt lokale vindforhold i Slemmestadområdet. 1.2 Beskrivelse av området Figur 1-1 gir e n oversikt over området ved Slemmestad. Det er åpent ut mot Oslofjorden i retningene sørøstil nordøst, mens det er mer skjermet av åser, bebyggelse og vegetasjon mot retningene sørvest il nordve st. Det er også noe skjerming fra åser, bebyggelse og vegetasjon mot nord og sør. Selve bukta inn mot Slemmestad brygge går fra nordøst mot sørvest og Slemmestad brygge forventes derfor å være særlig eksponert for vind fra nordøstlig retning. Byg ninger, terreng, brygger og kaianlegg som er lagt inn i vindmodellen er vist i Figur 1-2. Bygningene vist i figuren tilsvarer alternativ til utbygging fra TAG arkitekter mottatt Alternativet er kalt TAG i resten av dette notatet. Dette alternativet danner grunnlaget for analysene i denne studien. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 5

6 Figur 1-1. Posisjonene av planområdet markert med svart sirkel. Kartet er hentet fra Figur 1-2. Terreng og bygninger som er anvendt i vindberegningene tilsvarende a lternativ TAG. Bygninger i hvitt viser nybygg ene i alternativet. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 6

7 2 Modell og inngangsdata 2.1 Beskrivelse av v indmodellen Vi har benyttet vindmodellen UrbaWind f or å beregne vindforholdene ved Slemmestad. Modellen er en såkalt CFD modell (CFD- computational fluid dynamics). Likningene som løses for middelvindhastighetene er Reynoldsmidlede Navier - Stokes likninger (RANS). Resultater fra validering av modellen er tilgjengelig på Beregningene for Slemmestad er utført for 12 uavhengige retninger. Resultatene fra hver av retningene er midlet ved hjelp av vindstatistikk hentet ut for Slemmestad (se kapittel 2.4). Ber e gningene er gjort med 1 m avstand mellom beregningspunktene horisontalt. For hver av de 12 re tningene gir dette ca. 4 mill i oner beregningspu n k te r. Resultater er hentet ut i 2 m høyde over bakken. Vinden i UrbaWind er beregnet ved å anta en nøytralt sjiktet atmosfære, og dette f orenkler beregningene. Men særlig i perioder med lite vind vil en stabil eller ustabil atmosfære kunne påvirke vindforholdene ned mot bakken og gi noe annerledes vindforhold enn i tilfeller med en nøytral stabilitet. For høyere vindhastigheter (over 3-5 m/ s) vil imidlertid atmosfæren være nær nøytralt sjiktet nær bakken i de fleste tilfeller. Siden hovedfokus i dette arbeidet er på tilfeller da det er en del vind, vil antakelsen om nøytralt sjiktet atmosfære trolig påvirke resultatene og konklusjonene i lit e n grad. 2.2 Terreng - og bygningsdata Terrengdataener mottatt fra Asplan Viak v/tell ef Dannevig i april Noen mindre tilpas ninger og rettinger av terrengdataener utført av Civitas for å kunne bruke dataene i vindmodellen. Bygningsdataene for alternativ TAG er mottatt fra Kirsti Hansen i TAG Arkitekter i mai Vegetasjon og ruhet Det er ikke tatt direkte hensyn til vegetasjon i beregningene. Det er tatt henysn til effekter av ve getasjon gjennom en ruhet som varierer med vindretningen. Det er lavest ruhet når det blåser fra fjorden og høyest r uhet når det blåser fra områder med vegetasjon og bygninger. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 7

8 2.4 Bakgrunns vindforhold for Slemmestad. De meteorologiske bakgrunns dataen er h entet fra Meteorologisk Institutt sitt modelldataarkiv i mars De meteorologiske modelldataener beregnet i et modellgitter på 2.5 km * 2.5 km, dvs. det er 2.5 km mellom hvert beregningspunkt horisontalt. Dataene er for hver time og dekker perioden R etningsfordeling en til bakgrunnsvinden er vist i vindrosene i Figur 2-1. Hastighetsfordelingen er også vist for hver retning ved hjelp av fargeskalaen. De dominerende vindretningen er N, NNØ, S og SSV når vi tar hensyn til vinddata for hele året. De t er flest ti lfeller med vindhastighete r over 5.5 m/s fra retningene S og NNØ. De høyeste vindhastighetene sees i vinterhalvåret. Kald vintervind med lav utekomfort i Slemmestad vil o fte være knyttet til vind fra NNØ fra Oslofjorden. I sommerhalvåret vindhastighete ne noe lavere og vindretningene S og SSØ er mer utpregede. Vi har også vist vindrosen for tidsrommet kl. 16 til 20 i sommerhalvåret. For denne period en dominerer solgangsvinden fra S og SSØ som også har størst hyppighet av høye vindhastigheter i denne peri oden av døgnet og året. Vinddataene fra Figur 2-1 er kombinert med beregningene fra vindmodellen for hver av de 12 retningene. Ut fra dette kan middelv ind, hastighetsfordeling for hver vindretning, turbulens, og hyppighet av vind over komfortgrensene vist i Tabell 1 (se neste kapittel) beregnes. Merk at det vil være usikkerheter i beregningene knyttet til hvor representative bakgrunnsvinden er for de lokale vindforholdene. I tillegg er det usikkerheter i terreng, ruhet og hvor nøyaktig vindmodellen kan beregne de lokale vindforholdene ut fra de antakelsene som gjøres i modellen. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 8

9 Figur 2-1. Bakgrunns vindstatistikk for området ved Slemmestad i 10 m høyde over bakken vist som vindrose med hastighetsfordeling for 12 retninger. Data for hele året (øverst til venstre), vinterhalvåret (okt- mar, øverst til høyre), sommerhalvåret (apr- sep, neders til venstre) og i perioden kl i som merhalvåret (nederst til høyre). Data hentet fra Meteorologisk Institutt sitt modelldataarkiv. LOKALKLI MA SLEM M ESTAD BRYGGE 9

10 3 Vindkomfort Når vindkomfort skal vurderes, er det v iktig å ta hensyn til at den oppleves forskjellig avhengig av uteaktivitet og oppholdsrom. Eksempelvis vil en vindhastighet kunne oppfattes som uakseptabel når man sitter ute og spiser, mens samme vindhastighet oppfattes som akseptabel når man beveger seg til og fra et hus. Ved hjelp av komfortkriterier kan vindhastigheter relateres til komfort avhengig av aktivitet og oppholdsrom. Lawsons komfortkriterier, utviklet ved Universitetet i Bristol, En gland over en 30 års periode, er en anerkjent internasjonal klassifisering av vindkomfo rt. I dette arbeidet har vi utnyttet Lawsons komfortkriterier ( se Tabell 1 for definisjoner ) for å forklare og for å vurdere vindkomfort for området. Ha stighetene i tabellen er referert til 2 m høyde over bakken. Merk at det også finnes andre klassifiseringer av vindkomfort som vil kunne gi litt forskjellig resultater sammenlignet med Lawsons klassi fisering. Tabell 1. Lawsons komfortkriterier. Oppholdsrom/Aktivitet Akseptabelt (1) Utearealer for sittegrupper 4 % > 3.5 m/s (2) Inngangspartier for bygninger 4 % > 3.5 m/s (3) Fotgjengerområder for stående 6 % > 3.5 m/s (4) Fotgjengerområder 6 % > 5.5 m/s (5) Fotgjengere til og fra arbeidet 2 % > 8.0 m/s (6) Veier og parkeringsplasser 2 % > 10.5 m/s Vi ser at Lawsons kriterier gir prosentvis andel av tiden over en viss vindstyrke som antas som «akseptabel» for et gitt oppholdsrom eller aktivitet. Eksempelvis antas det som akseptabelt at vindhastigheten er over 3.5 m/s inntil 4 % av tiden for uteareal er for sittegrupper, mens det er akseptab elt at vindhastigheten er over 5.5 m/s inntil 6 % av tiden f or fotgjengerområder. Lawsons komfortkriterier inneholder også en klassifisering av «uakseptable» vindforhold, som ikke er tatt med i tabellen. Denne klass ifiseringen vil i mange tilfeller kunne akseptere noe høyere vindhastigheter enn de som er gitt i Tabell 1. Det er viktig å være klar over at vindkomf ort til en viss grad vil være subjektiv, og at komfort knyttet til vind kan oppfattes forskjellig fra en person til en annen. Utekomfort vil også være avhengig av andre meteorologiske parametere slik som temperatur og solforhold. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 10

11 4 Resultater fra beregning ene Vindresu ltater er hentet ut i 2 m høyd over bakken. Resultatener presentert base rt på vinddata for vinterhalvåret (oktober- mars), for sommerhalvåret (april- september) og for sommerhalvåret i perioden kl om ettermiddagen, en tid på året og døgnet da det kan forventes stor aktivitet i utearealene. Merk at vindberegninger i g årdsrommene ikke er vist i figurene nedenfor siden resu ltater bare er gitt i 2 m h øyde over bakken. 4.1 Midlere vindhastighet Resultater for midlere vind er vist i Figur 4-1 til Figur 4-3. Vi har markert ulike arealer av planområdet fra 1 til 8. Dette for å forenkle diskusjonene av vindforholdene. I vinterhalvåret ( Figur 4-1 ) ser vi de høyeste middelvindhastighetene i Slemmestadbukta ut mot Oslofjorden og på åsryggene mot sørøst og nordvest (middelhastigheter over 2 m/s). Vi ser også tydelig a t bygningene bremser opp vinden, mens det enkelte steder er vindforsterkningerundt bygningene. De høyeste midlere vindh astighetene i planområdet finner vi ved området 4 (Bøbekken) og områdene 2, 3, 7 og lengst nordvest i 8. De laveste midlere vi ndhastig hetene finner vi innenfor bebyggelsen ved områdene 1, 6 og 8. Enkelte steder er midlere vindhastighet ned mot ca. 0.5 m/s eller lavere. Fordelingen av midlere vi ndhastighet i sommerhalvåret ( Figur 4-2 ) ligner den vi ser for vinterhalvåret, men hastighetener generelt lavere. Om sommeren finner vi de høyeste middelvinden e på åsryggene og ikke i bukta inn mot Slemmestad. Om ettermiddag en ( kl ) er det noe høyere middelvind enn for resten av sommerhalvåret (se Figur 4-3 ). Dette skyldes at vinden ofte har et maksimum om ettermiddagen sommerstid knyttet til solgangsvinden. LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 11

12 Figur 4-1. Midlere vindhastighet i 2 m høyde over bakken for vinterhalvåret. Figur 4-2. Midlere vindhastighet i 2m høyde over bakken for sommerhalvåret. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 12

13 Figur 4-3. Midlere vindhastighet i 2m høyde over bakken kl i sommerhalvåret. 4.2 Vindkomfort Når effekter av vind i utearealer vurderes er det vanlig å legge mer vekt på vindkomfort enn middelvind. Vindkomfort henviser til den tiden da vindhastigheten kan være gunstig eller forstyrrende/plagsom i forhold til ulike uteaktiviteter. Nedenfor har vi hentet ut resultater fra vindberegning som beskriver vindkomfort i forhold til sittegrupper ut e, stående, inngangspartier og gående fotgjengere basert på kriteriene i Tabell 1 og beregningene fra vindmodellen. Vindkomfort for sittegrupper, ståe nde fotgjengere og inngangspartier. For sittegrupper, inngangspartier og stående fotgjengere har vi beregnet den andelen av tiden (i prosent) som vindhastigheten er større enn 3.5 m/s (se Tabell 1 ). Resultatener vist i Figur 4-4 til Figur 4-6. I figurene representerer fargene lilla og blå arealer med god vindkomfort, grønn e LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 13

14 arealer har redusert vindkomfort, mens oransje, rød e og br un e arealer har forholdsvis dårlig vindkomfort. I vinterhalvåret ( Figur 4-4 ) viser beregningene god vindkomfort før st og fremst i deler av a realene i nnenfor 1, 5, 6 og 8, mens i de øvrige arealene kan det forventes redusert vindkomfort. Ved område 1 gir beregningene dårlig vindkomfort rett ved siden av i arealene ut mot bryggekanten, mens i den nordvestre delen av 8 er det også redusert vindkomfort. Siden det kan forventes store forskjeller i vinden over korte avstander nær område 1 og ved bryggen, må det også forventes tidvis dårligere vindkomf ort inn i område 1 pga turbulente luftbevegelser, selv om dette ikke sees direkte fra beregningene av vindk omfort. Beregningene viser bedre vindkomfort i sommerhalvåret enn i vinterhalvåret ( Figur 4-5 ) og mange steder er det god vindkomfort for sittegruppe r, stående fotgjengere og inngangspartier. De mest utsatte område ne er 3 og 4. Vi ser også redusert vindkomfort i områdene 2 og lengst nordvest i område 8. Om ettermiddag i sommerhalvåret ( Figur 4-6 ) er det større ar ealer med redusert vindkomfort, og det er utsatte arealer innenfor områdene 2, 5 og 7 også i tillegg til områdene i 3, 4 og 8, mens områdene 1, 6 og store deler av 8 fortsatt har god vindkom fort. O mrådet 4 er mest utsatt også i dette tidsrommet. S om for vinterhalvåret, kan det også om sommeren forventes perioder med redusert vindkomfort pga turbulens innover i deler av 1. LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 14

15 Figur 4-4. Vindkomfort i 2 m. Hyppighet (%) av vindhastighet over 3.5 m/s for vinterhalvåret. Figur 4-5. Vindkomfort i 2 m. Hyppighet (%) av vindhastighet over 3.5 m/s for sommerhalvåret. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 15

16 Figur 4-6. Vindkomfort i 2 m. Hyppighet (%) av vindhastighet over 3.5 m/s for sommerhalvåret kl Vindkomfort for gå ende fotgjengere Vindkomfort for gående er vurdert i forhold til den andelen av tiden (i prosent) som vindhastigheten er større enn 5.5 m/s (se Tabell 1 ). Resultatene fra beregningener vist i Figur 4-7 til Figur 4-9. Fargene lilla og blå representerer are aler med god vindkomfort, grønne arealer har redusert vindkomfort, mens oransje, røde og brune arealer har forholdsvis dårlig vindko mfort. Vi ser nå at det kan forventes god vindkomfort for gående i nesten alle deler av planområdet både sommer og vinter. Et unntak er are a lene i 4 og lengst nordvest i 8 der beregningene viser re d usert vindkomfort for gående i vinterhalvåret. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 16

17 Figur 4-7. Vindkomfort i 2 m. Hyppighet (%) av vindhastighet over 5.5 m/s for vinter halvåret. Figur 4-8. Vindkomfort i 2 m. Hyppighet (%) av vindhastighet over 5.5 m/s for sommerhalvåret. LOKALKLI MA SLEMMESTAD BRYGGE 17

18 Figur 4-9. Vindkomfort i 2 m. Hyppighet (%) av vindhastighet over 5.5 m/s for sommerhalvåret kl Luftstrømni nger for hovedvindretningene N, NNØ, S og SS V. I Figur 4-10 til Figur 4-13 er vist luftstrømningen og relativ vindhastighe t i forhold til vindhastighet i 100 m høyde for hovedvindretningene N, NNØ, S og SS V. Vind fra N bremses opp av bygninger og terreng mot nord. Vind fra N strømmer noe gjennom områdene 2, 3, 4 og 7, men ellers er planområdet forholdsvis godt skjermet. Vind fra NNØ akselereres i større grad i gaterommene ved 2, 3 og 4. Beregningene gir de høyeste ha stighetene lengst øst i 2, i 3 og 4 for vind fra NNØ. Planområdet er også godt skjermet for vind fra S, med unntak av område 4 og lengst nordvest i område 8 ved hushjørnet i overgangene mellom 5 og 8. For SSV vind er område ne 3 og 4 mest utsatt. LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 18

19 Figur Vindmønster (vindp iler) og relativ vindhastighet i forhold til vindhastighet 100 m for vind fra N (360 ). Resultater er vist 2 m over bakken. Figur Vindmønster (vindp iler) og relativ vindhastighet 2 m i forhold til vindhastighet 100 m for vind fra NNØ (30 ). Resultater er vist 2 m over bakken. LOKALKLI MA SLEM M ESTAD BRYGGE 19

20 Figur Vindmønster (vindpiler) og relativ vindhastighet i forhold til vindhastighet i 100 m for vind fra S (180 ). Resultater er vist 2 m over bakken. Figur Vindmønster (vindpiler) og relativ vindhastighet i forhold til vindhastighet 100 m for vind fra SSV (210 ). Resultater er vist 2 m over bakken. LOKALKLI MA SLEM M ESTAD BRYGGE 20

21 5 Avbøtende tiltak Vindberegningene viser at det er god vindkomfort for gående innenfor hele planområdet i sommerhalvåret, mens det er noe redusert vindkomfort for gående i gaterommet ved område 4 (Bøbekken) og lengst nordvest i område 8 i vinterhalvåret. Sittegrupper, stående fotgjengere og inngangspartier har noe lavere toleranse for vind og for disse gruppene er det redusert vindkomfort flere stede r både i vinter - og sommerhalvåret. Beregningene viser redusert vindkomfort særlig i område t 4, men også i deler av område 2, 3 og lengst nordvest i område 8. Det er særlig den østlige delen av område 2 som er utsatt, mens det er noe større deler av 3 som er u tsatt. Best vindkomfort er det i områdene 1, 6 og i deler av 8. Område 1 ligger nær vindeksponerte arealer ved bryggen og noe turbulens fra disse områdene må forventes å påvirke område 1. Nedenfor er avbøtende tiltak for d e vindeksponerte områdene diskutert : Dersom det etableres parkarealer med sittegrupper, uteservering eller annen kommersiell aktivitet i de områdene som beregningene viser er vindutsatte, bør arealene skjermes med levegger eller vegetasjon. Hvis inngan gspartier legges i vindutsatte soner bør det sørges for inntrukne inn gangspartier, takutspring eller annen skjerming. Til høyere leveggen er til mer effektiv skjerming oppnås. Leveggene bør være høyere enn meter for å ha god effekt for sittegrupper nær inntil leveggen Vegetasjon en bør også være 2 til 3 meter høy for å kunne dempe og bryte ned vinden. Best effekt vil oppnås sommerstid når vegetasjonen har løvverk, evt. ved å bruke bartrær som er grønne hele året. Vegetasjonen bør også være flersjikt et og tett ned mot bakken, slik at det unngås at vinden bøyer av under trærne. Området ved Bøbekken (4) er mest vindutsatt og vindavbøtende tiltak anbefales her. Skjerming ved hjelp av vegetasjon både på øst - og vestsiden ved inngangen til gaterommet anbe fales. Et alternativ til skjerming ved inngangene til gaterommet er å etablere et sikk - sakk mønster av «ruhetselementer» slik som vegetasjon, boder eller andre skjermer. V inden nær bakken vil dermed brytes ned i gaterommet. Aller størst reduksjonen i LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 21

22 vinde n ved 4 vil kunne oppnås ved å kombinere disse to metodene. Merk at lokal skjerming av vinden også kan gi vindforsterkning andre steder avhengig av hvordan skjermingen utformes. LOKALKLIMA SLEMMESTAD BRYGGE 22