Lokalklima, Vindholmen, Arendal.

Transkript

1 Lokalklima, Vindholmen, Arendal. Beregninger av lokale vindforhold og vindkomfort Versjon 1 1

2 Tittel Lokalklima, Vindholmen, Arendal. Oppdragsgiver Arendal Fossekompani ASA Oppdragsgivers kontaktperson Torkil Mogstad Vårt prosjektnummer Skrevet av Erik Berge Kontrollert av Lisbet Rake Zeiffert Fotos og illustrasjoner Erik Berge, Everyday, Sted og ALL Dato Sist revidert AS Civitas 2017 By-, miljø- og samfunnsplanlegging 2

3 Forord Som en del av utviklingen av området Vindholmen ved Arendal er det utført beregninger av lokale vindforhold, vindkomfort og turbulens. Resultatene er anvendt for å vurdere gode løsninger for utearealene. Oppdraget er utført for Arendal Fossekompani ASA i samarbeid med Stærk & Co AS. Kontaktpersoner hos Arendal Fossekompani ASA har vært Torkil Mogstad og i Stærk & Co AS Lisbet Rake Zeiffert. Arbeidet er også utført i samarbeid med Lin Skaufel i Everyday APS og Kasper Lorentzen atelier - lorentzen - langkilde. 3

4 Innhold Forord... 3 Innhold... 4 Sammendrag Bakgrunn Vindmodellering og grunnlagsdata Vindforhold rundt bygninger Vindkomfort Beskrivelse av vindmodellen Grunnlagsdata Terrengdata og 3-D modell av bygninger Vinddata for Vindholmen Resultater fra beregningene Vindkomfort sittegrupper Vindkomfort gående Vindkomfort fotgjengere til og fra arbeidet Potensielt farlige vindforhold Barnehagen Midlere vindhastigheter og turbulens Diskusjon av vindutsatte områder og forslag til vindskjermende tiltak Referanser Vedlegg 1. Midlere vindhastighet og turbulens Vedlegg 2. Beskrivelse av vindmodellen UrbaWind

5 Sammendrag Det utført en lokalklimaanalyse for utviklingen av Vindholmen, Arendal. Hovedvekten av arbeidet har vært på lokale vindforhold og vindkomfort. De viktigste resultatene fra arbeidet er: Vindholmen er noe eksponert for vind fra Tromøysundet. Vinddata viser at de hyppigste vindretningene er vestsørvest (VSV) og nordnordøst (NNØ). De høyeste vindhastighetene er for vind fra retningene VSV, SSV, V og ØNØ. Om ettermiddagen i sommerhalvåret dominerer vindretningen SSV. Beregningene viser at den foreslåtte boligutviklingen gir god skjerming for vinden og mange områder med god vindkomfort. Dette skyldes blant annet kombinasjoner av langs- og tversgående bygninger i forhold til hovedvindretningene som skaper skjermede uteoppholdsrom. Enkelte områder er imidlertid vindutsatte. Dette gjelder særlig arealene ut mot sjøsiden. Beregningene viser også potensielle vindtunnelleffekter. Vindkomfort sittegrupper ute: Beregningene viser god vindkomfort for sittegrupper innenfor gårdsrommene i Bryggehusene 2 og 9 og i hovedgaten mellom Bjerghusene og Bryggehusene. Gårdsrommene i Bryggehusene 5 og 10, gaterommene mellom Bryggehusene og arealene ved Havnehusene er noe mer utsatt. På utsiden av bebyggelsen er det redusert vindkomfort for sittegrupper de fleste stedene og ved etablering av sittegrupper i disse områdene anbefales vindskjermende tiltak. Vindkomfort gående fotgjengere: For gående fotgjengere er det god vindkomfort de fleste stedene innenfor bebyggelsen. Men for de mest vindeksponerte arealene rundt høyhuset lengst sørvest i Havnehusene 1, på nordsiden av høyhuset i retning Løkholmen, og på sørøstsiden av bygningene som vender ut mot Tromøysundet er det redusert vindkomfort for gående fotgjengere. 5

6 Øst- vestpassasjen mellom Havnehusene 1 og Bryggehusene 2, og passasjen fra sør inn mot Bryggehusene 9 har også redusert vindkomfort for gående og kan være utsatt for vindtunneleffekter. Vindskjermende tiltak: Valg av vindskjermende tiltak bør gjøres i forhold til hvilken type aktivitet som planlegges i utearealene: For sittegrupper ute vil levegger av vegetasjon eller fast materiale være effektive. Områder der skjerming for sittegrupper anbefales er angitt med blå ringer i Figur 0-1. Dette er bla for gårdsrommene i Bryggehusene 5 og 10, i gaterommene mellom Bryggehusene 2 og 5, 5 og 9, og 9 og 10 og i de indre delene av Havnehusene. For å bryte ned vinden i fotgjengerområder vil det være effektivt med vegetasjon i flere sjikt vertikalt, og i «sikk-sakk» mønster horisontalt. Områder der skjerming anbefales for fotgjengere er vist med gule ringer i Figur 0-1. Skjerming vil være effektivt på begge sider av passasjen som ligger rett inntil Høyhuset lengst sørvest i Havnehusene, øst-vest passasjen mellom Havnehusene og Bryggehusene 2 og passasjen fra sør inn mot Bryggehusene 9. I tillegg anbefales skjerming lengst sørvest i Havnehusene 3, på Løkholmen og for hushjørnene som vender ut mot Tromøysundet. Figur 0-1. Områder der vindskjermende tiltak for sittegrupper anbefales er markert med blå ringer, mens områder der vindskjermende tiltak for gående fotgjengere anbefales er markert med gule ringer. Illustrasjon hentet fra "Hovedgrep Bryggebyen Vindholmen" Everyday/ALL/Sted. 6

7 1 Bakgrunn Området Vindholmen i Arendal skal utvikles til et attraktivt bolig- og næringsområde (se planprogram for områdeplan for Vindholmen av ). I utviklingen av utearealer er det viktig å hensynta lokalklimaet, sørge for gode solforhold, god vindkomfort og god temperaturkomfort slik at utearealene blir attraktive. Vindholmen ligger noe eksponert til for vind fra Tromøysundet (se Figur 1-1). Dette gjelder særlig vindretningen sørvest langs Tromøysundet. Mot sør ligger Tromøya (ca. 3.5 km bred) som skjermer for vind fra Skagerak. Mot nord og nordøst er det høydedrag på opp mot m som vil skjerme Vindholmen for vind fra disse retningene. Den planlagte bygningsstrukturen vil påvirke vinden lokalt og dermed også utekomforten innenfor planområdet. En detaljert analyse av vindforholdene innenfor utbyggingen er viktig for å plassere bygningene optimalt og for å avgjøre hvor det er viktig med avbøtende tiltak. Vi har i dette arbeidet derfor analysert konsekvensene utbyggingen vil ha for de lokale vindforholdene. Figur 1-1. Planområdet Vindholmen er markert med sirkelen. Figuren er hentet fra Norgeskart. Den planlagte utbyggingen av Vindholmen består av en forholdsvis tett bygningsstruktur med høyder fra ca. 8 m til ca. 30 m (se Figur 1-2). Det må forventes at lokalklimaet vil variere over korte avstander på grunn av lokale variasjoner i vind- og solforhold. Uønskede vindeffekter kan 7

8 forekomme i nærheten av bygninger, passasjer mellom bygninger og på hushjørner. I dette arbeidet er det derfor benyttet 3-D vindberegninger slik at det har vært mulig å studere vindforholdene i detalj i gater, gårdsrom og rundt bygningene. En viktig suksessfaktor for utviklingen av utearealene er et attraktivt lokalklima slik at folk ønsker å oppholde og bevege seg der. Vindberegningene vil danne grunnlag for forslag til tiltak for å oppnå god vindkomfort og anbefalinger for bruken av utearealene. Figur 1-2. Vindholmen med ny bebyggelsesstruktur og terreng sett fra sørvest. 8

9 2 Vindmodellering og grunnlagsdata 2.1 Vindforhold rundt bygninger Bygninger vil generelt ha en oppbremsende effekt på vinden. Samtidig vil bygninger lokalt kunne styre vinden og gi vindforsterkning. Til større bygningene er til større effekt vil de kunne ha på vinden nær bakken. I Figur 2-1 har vi vist en skisse av vindforholdene rundt en bygning. Vindhastigheten øker med høyden over bakken slik som vist i vindprofilet. Når vinden strømmer mot en bygning vil retningen på luftstrømmen endres og vinden vil akselereres over toppen eller rundt hjørnene på huset. Vind vinkelrett mot en fasade vil presses ned mot bakken fra ca. 2/3 høyde og nedenfor (Figur 2-1). Vind som treffer over denne høyden vil akselereres over hustaket. Vind som trekkes ned langs en fasade vil ha høyere hastighet enn vinden ved bakken siden vindhastigheten øker med høyden. Figur 2-1. Skisse av vind og turbulens rundt en bygning. Vindforsterkningen rundt hushjørner ved bakken kan typisk være på % i forhold til vindhastigheten lengre ut fra bygget. På lesiden av bygninger vil vindhastighetene bli lavere, men turbulens med vindkast kan forekomme. Arealer mellom bygninger eller langs rekker av bygninger, som er orientert i samme retning som vindretningen, vil også gi vindforsterkninger, mens hus og husrekker på tvers av vinden vil kunne skape lunere uteoppholdsrom. Åpninger og passasjer gjennom 9

10 bygninger kan gi opphav til vindtunneler. Vegetasjon virker bremsende på vind og beplanting er viktig for å skape god vindkomfort. Plassering og orientering av bygninger, rekker av bygninger og vegetasjon er derfor av stor betydning for hvordan vindkomforten vil bli innenfor et område. 2.2 Vindkomfort Når vindkomfort skal vurderes, er det viktig å ta hensyn til at den vil 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 en bygning. Det er utarbeidet ulike klassifiseringer av komfort knyttet til vindhastighet (se Janssen m. fl for en sammenligning av ulike vindkomfortklassifiseringer). Felles for vindkomfortklassifiseringer er at de gir grenser for hvilke vindhastigheter som anbefales for ulike typer uteaktiviteter. I kombinasjon med detaljerte vindberegninger (evt. vindtunnelstudier) og lokal vindstatistikk kan lokal vindkomfort kvantifiseres. I dette arbeidet har vi utnyttet Lawsons vindkomfortkriterier (Lawson, 1978), en anerkjent internasjonalt klassifisering av vindkomfort. Komfortkriteriene vi har benyttet er vist i Tabell 2-1. Hastighetene i tabellen er referert til 2 m høyde over bakken. Vi ser at Lawsons kriterier gir prosentvis andel av tiden over en viss vindstyrke som antas som «akseptabelt» for et gitt oppholdsrom eller aktivitet. Eksempelvis antas det som akseptabelt at vindhastigheten er over 3.5 m/s inntil 4 % av tiden for utearealer for sittegrupper, mens det er akseptabelt at vindhastigheten er over 5.5 m/s inntil 6 % av tiden for fotgjengerområder. Tabell 2-1. Lawsons komfortkriterier. Oppholdsrom/Aktivitet Akseptabelt Utearealer for sittegrupper Inngangspartier for bygninger Fotgjengerområder for stående Fotgjengerområder Fotgjengere til og fra arbeidet Veier og parkeringsplasser 4 % > 3.5 m/s 4 % > 3.5 m/s 6 % > 3.5 m/s 6 % > 5.5 m/s 2 % > 8.0 m/s 2 % > 10.5 m/s Vindkomfortkriteriene kombineres med resultater fra 3-D vindberegninger. Grunnlaget for vindberegningene er terrengdata, 3-D 10

11 modell av bygninger og meteorologiske bakgrunnsdata. Disse dataene kombineres i en vindmodell med høy tetthet av beregningspunkter rundt bygninger og nær bakken. En nærmere beskrivelse av datagrunnlaget for vindmodellen er gitt i det neste kapitelet. Merk at vindkomfort utarbeidet slik som skissert ovenfor, må sees på som veiledende. Det vil være usikkerheter knyttet til beregninger av lokal vindkomfort som skyldes usikkerheter i lokale vindberegninger, lokal vindstatistikk, vindkomfortkriterier og hvordan enkeltindivider oppfatter komfort knyttet vind. 2.3 Beskrivelse av vindmodellen Beregningsområdet og oppsettet av modellen er vist i Figur 2-2. Det er benyttet 1 m avstand mellom beregningspunktene og vindberegningene er utført for 12 vindretninger (N, NNØ, ØNØ osv.). Det er anvendt ca. 7 millioner beregningspunkter for hver retning. Utenfor bygningene er oppbremsingen av vinden mot bakken representert ved hjelp av overflateruhet. En overflateruhet tilsvarende skog og boligområder er benyttet mot nordvest til nordøst, mens en lavere ruhet er benyttet ut mot vannflatene. En kort beskrivelse av vindmodellen, UrbaWind, som er benyttet i beregningene, er gitt i Kapittel 6, Vedlegg 2. Figur 2-2. Modelloppsett med bygninger og terreng. Resultater av vindberegningene er hentet ut fra rødt område. x og y peker mot henholdsvis øst og nord. 11

12 Det er ikke lagt inn vegetasjon/grøntarealer i vindmodellen. Vegetasjonen vil lokalt kunne bremse og lede vinden slik at vegetasjon vil være viktig i forhold til å redusere vindhastigheter og forbedre vindkomfort. Forslag til vindskjermende tiltak er diskutert i kapittel 4. Når konkrete forslag til utforming av vegetasjon og andre typer vindskjermer er utarbeidet kan disse legges inn og evalueres i vindmodellen. 2.4 Grunnlagsdata Terrengdata og 3-D modell av bygninger Terrengdata og 3-D modell av bygningene er levert av Kaspar Lorentzen, All Architects. Civitas AS har testet terreng og bygningsdata i vindmodellen, og utført justeringer av bygningene og terreng der dette har vært nødvendig. Vinddata for Vindholmen Vinddata for området ved Vindholmen er gjort tilgjengelig fra vindkart for Norge og dataene er levert av Kjeller Vindteknikk AS. Vindataene fra vindkart for Norge er hentet fra en modellberegning med 1 km avstand mellom hvert beregningspunkt i horisontal retning. Retningsfordeling er vist i Figur 2-3. Hastighetsfordelingen er også gitt for hver retning. Merk at hastighetsklassene følger vindkomfortklassene fra Tabell 2-1. De dominerende vindretningene sett over hele året er VSV (16 %), NNØ (14 %), SSV (12 %) og ØNØ (10 %). I vinterhalvåret (oktober-mars) dominerer retningene VSV og NNØ mer enn ellers i året, mens i sommerhalvåret (april - september) er retningene SSV og ØNØ mer markante i tillegg til VSV og NNØ. Vindhastigheter over 8.0 m/s i 10 m høyde inntreffer først og fremst for retningene S, SSV, VSV, ØNØ. Vindhastigheter over 10 m/s er sjeldne. Vi har også vist vindrosen for tidsrommet kl. 16 til 20 i sommerhalvåret da det kan forventes stor aktivitet i utearealene. For denne perioden dominerer retningen SSV (24 %), S (18 %) og ØNØ (16 %), mens de høyeste vindhastighetene er knyttet til retningene SSV, VSV, V og ØNØ. I dette tidsrommet forventes mye uteaktivitet og god vindkomfort kan være viktigere på denne tiden av døgnet og året sammenlignet med andre perioder. Vindstatistikk er lagt inn i 100 m høyde i vindmodellen slik at modellen selv kan beregne de lokale vindforhold ved bakken innenfor bebyggelsen. Vindforholdene i 100 m er også basert på data fra vindkartet. 12

13 Figur 2-3. Bakgrunns vindforhold for Vindholmen i 10 m høyde over bakken. Vindrose for hele året (øverst til venstre), vinterhalvåret (øverst til høyre), sommerhalvåret (nederst til venstre) og sommerhalvåret mellom kl. 16 og 20 (nederst til høyre). Hastighetsfordelingen (m/s) i henhold til fargeskalaen er gitt for hver vindretning. Data levert av Kjeller Vindteknikk AS. 13

14 3 Resultater fra beregningene I dette kapittelet har vi presentert beregninger av vindkomfort vurdert i forhold til kriteriene gitt i Tabell 2-1. For sittegrupper, inngangspartier og stående fotgjengere har vi beregnet den andelen av tiden (i prosent) når vindhastigheten er større enn 3.5 m/s. Vindkomfort for gående fotgjengere er vurdert i forhold til den andelen av tiden (i prosent) når vindhastigheten er større enn 5.5 m/s, mens vindkomfort for fotgjengere til og fra arbeid er vurdert i forhold til 8.0 m/s. Vi har fokusert på resultater basert på statistikk for hele året og for ettermiddagen om sommeren (kl ) for sittegrupper, mens for gående og fotgjengere til og fra arbeidet har vi vurdert statistikk for hele året og vinterhalvåret. Det er også lagt vekk på å vurdere potensielle vindtunneleffekter mellom bygninger og i passasjer. Presentasjon av midlere vindhastigheter og turbulens er gitt i kapittel 5. For å lette diskusjonen benytter vi nummereringen av de ulike kvartalene vist Figur 3-1. Figur 3-1. Inndeling av Vindholmen i ulike soner. Illustrasjon hentet fra "Hovedgrep Bryggebyen Vindholmen" Everyday/ALL/Sted. 14

15 3.1 Vindkomfort sittegrupper Figur 3-2 viser beregninger av vindkomfort for sittegrupper basert på vinddata for hele året og for perioden kl om sommeren. Vindkomfortkriteriet (vindhastighet større enn 3.5 m/s) gjelder også for inngangspartier og stående fotgjengere (se Tabell 2-1). Lilla representerer arealer med god vindkomfort. For stående fotgjengere viser turkis farge også god vindkomfort. Særlig for de oransje og brune områdene er vindkomforten ugunstig hvis ikke vindskjermende tiltak gjøres (se kapittel 3.7). Vi ser at utbyggingen gir en effektiv skjerming mot vinden mange steder og skaper god vindkomfort i gate- og gårdsrom et stykke inn fra ytterkanten av bebyggelsen. Øst/vest strøket mellom områdene 2,5,9 og 10, og 6,7,13 og 8 har god vindkomfort. Det samme gjelder gårdsrommet ved Bryggehusene 2 og 9. Gårdsrommene ved 5 og 10 er litt mer utsatt. Dette er også tilfelle for gaterommene fra vest, sør og øst inn mot bebyggelsen. Arealene ved Havnehusene 1 og 3 har også ugunstig vindkomfort i forhold til sittegrupper. Bygningsstrukturen er noe endret i siste versjon av planforslaget ved barnehagen lengst nordvest i Havnehusene 3. En diskusjon av hva dette betyr for barnehagen er gitt i kapittel 3.5. Det er forholdsvis liten forskjell mellom beregningene basert på vinddata for hele året og for sommerperioden kl Men arealene med ugunstig vindkomfort er generelt litt mindre om ettermiddagen sommerstid. 3.2 Vindkomfort gående I Figur 3-3 presenteres vindkomfort for gående fotgjengere basert på data for henholdsvis hele året og for vinterhalvåret. Vindkravet er høyere for gående enn for sittende og vi finner områder med god vindkomfort (lilla arealer) de fleste stedene innenfor planområdet. Arealene med ugunstig vindkomfort (brune, gule grønne og blå) har litt større utbredelse om vinteren enn i gjennomsnitt for hele året. De mest vindutsatte arealene er på ytterkanten av bygningen lengst sør ut mot vannet i områdene 1, 2, 5 9, 10 og 11 og lengst vest i områdene 1 og 3. Det er særlig områdene på nordsiden av høyhuset lengst sørvest i område 1 som er utsatt. Sørsiden av dette huset er noe mindre utsatt fordi bygningen på sørsiden delvis sperrer for gjennomstrømning av luften. Øst-vest passasjen mellom Havnehusene 1 og Bryggehusene 2 har også ugunstig vindkomfort for gående, særlig om vinteren. Vindtunneleffekter kan ikke utelukkes her. Særlig om vinteren ser vi også noen utfordringer i 15

16 åpningen mellom bygningene lengst sør i område 9 og lengst vest i område 3, sørvest for barnehagen. Løkholmen, friluftsområdet vest for område 3, har også redusert vindkomfort i forhold til gående fotgjengere. 3.3 Vindkomfort fotgjengere til og fra arbeidet For fotgjengere til og fra arbeidet er kravet at vindhastigheter over 8 m/s maksimal kan inntreffe 2 % av tiden (se Tabell 2-1). I Figur 3-4 har vi vist beregninger i forhold til dette kravet for hele året og for vinterhalvåret. Hovedadkomst for fotgjengere til og fra arbeidet er i området mellom 4,6,7,13,8 og 3,2,5,9,10. Beregningene viser her at alle områdene er lilla og har god vindkomfort. 3.4 Potensielt farlige vindforhold Den Nederlandske vindstandarden NEN 8100 (2006) gir en definisjon av når farlige vindforhold kan oppstå innenfor et boligområde. For en nærmere diskusjon av NEN 8100 se Jansen m.fl. (2012). Grensen for farlige vindforhold i fotgjengerhøyde (ca. 2 m høyde over bakken) er satt til 15 m/s. Ved en hyppighet lavere enn 0.05 % i løpet av et år, tilsvarende ca. 4 timer, ansees vindforholdene å være ufarlige. For en hyppighet mellom 0.05 og 0.3 % (tilsvarende ca. 4 til 26 timer av året) antas dette å gi en begrenset risiko. Når hyppigheten av vindhastighet over 15 m/s er større enn 0.3 % ansees dette som farlige vindforhold. Vindhastigheter refereres vanligvis til 10 m høyde over bakken. En vindhastighet på 15 m/s i 2 m høyde vil typisk kunne tilsvare m/s i 10 m høyde avhengig av ruheten langs bakken. Vindhastigheter mellom 20.8 m/s og 24.4 m/s i 10 m høyde er, ifølge Beauforts vindskala, liten storm. Vi har kombinert vindberegningene med denne vindstandarden og finner ingen steder innenfor planområdet der det forventes farlige vindforhold eller en begrenset risiko for farlige vindforhold. 16

17 Vindkomfort: V > 3.5 m/s (%), sittegrupper ute Data for hele året Vindkomfort: V > 3.5 m/s (%), sittegrupper ute Sommer kl Figur 3-2. Vindkomfort i 2 m høyde over bakken for stort område gitt som andel av tiden i % der vindhastigheten er større enn 3.5 m/s. Data representerer hele året (øverste figur) og sommerhalvåret kl (nederste figur). 17

18 Vindkomfort: V > 5.5 m/s (%), gående fotgjengere Data for hele året Vindkomfort: V > 5.5 m/s (%), gående fotgjengere Vinter Figur 3-3. Vindkomfort i 2 m høyde over bakken for stort område gitt som andel av tiden i % der vindhastigheten er større enn 3.5 m/s. Data representerer hele året (øverste figur) og vinterhalvåret (nederste figur). 18

19 Vindkomfort: V > 8.0 m/s (%), fotgjengere til og fra arbeid Data for hele året Vindkomfort: V > 8.0 m/s (%), fotgjengere til og fra arbeid Vinter Figur 3-4. Vindkomfort i 2 m høyde over bakken for stort område gitt som andel av tiden i % der vindhastigheten er større enn 8.0 m/s. Data representerer hele året (øverste figur) og vinterhalvåret (nederste figur). 19

20 3.5 Barnehagen I den siste versjonen av planforslaget er det gjort noen mindre endringer i bygningsmassen i området ved barnehagen sammenlignet med den versjonen som er anvendt i beregningene. Vi har vurdert at disse endringene er såpass små at en ny beregning ikke har vært nødvendig. Området med endringer er markert i Figur 3-5. Se ellers Figur 1-2 for en sammenligning med den versjonen som er brukt i modellberegningene. Figurene viser at de tre midterste bygningene som danner en hestesko, er dreiet ca. 90 grader fra å være orientert mot sørvest (Figur 1-2) til å være orientert mot nordvest (Figur 3-5). Vindberegningene viser at gårdsrommet inne i hesteskoen har god vindkomfort både for sittegrupper og gående (Figur 3-2 og Figur 3-3). Vindkomforten i gårdsrommet vil trolig være like god etter en dreining mot nordvest. Beregningene viser også at det mest vindutsatte området ved barnehagen er mot huset på sørvestsiden ut mot sjøen. Den foreslåtte endringen i bygningene på innsiden forventes i liten grad å påvirke dette. Heller ikke på nordøstsiden av bygningene forventes store endringer i vindforholdene ut fra den nye løsningen for barnehagen. Endringer i bygningene Figur 3-5. Område med bygningsmessige endringer ved barnehagen i forhold til bygningene anvendt i vindberegningene. Illustrasjon hentet fra "Hovedgrep Bryggebyen Vindholmen" Everyday/ALL/Sted. 3.6 Midlere vindhastigheter og turbulens I kapittel 5, Vedlegg 1, er figurer av årsmiddelvind og turbulens for vindretningene VSV og NNØ vist. Vi ser at midlere vindhastigheter varierer fra under 0.5 m/s for de luneste områdene til over 3.0 m/s i arealene utenfor planområdet. De høyeste vindhastighetene sees i høydedragene på nordsiden av vindholmen og utover i Tromøysundet. 20

21 Turbulens er når vinden veksler mye både i retning og styrke, og turbulens kan gi opphav til redusert utekomfort. Selv om middelvinden er lav i et område kan det være utsatt for turbulens. Vi har derfor vist turbulensnivåene for hovedvindretningene VSV og NNØ. Vi ser at noen av de vindutsatte hushjørnene med ugunstig vindkomfort også er utsatt for turbulens. Dette vil kunne redusere vindkomforten ytterligere på disse stedene. Det er også noe turbulens i gårdsrommene 2,5,9,10,11 og 12 ved vind fra VSV. For NNØ vind er gårdsrommene 9 og 10 mest utsatt. Gårdsrom som i utgangspunktet har god vindkomfort i forhold til sittegrupper kan dermed få noe redusert utekomfort pga turbulensen. 3.7 Diskusjon av vindutsatte områder og forslag til vindskjermende tiltak. I vurderingene av vindforhold og tiltak for Vindholmen har vi hatt spesiell fokus på noen utvalgte områder. Disse områdene er markert i Figur 3-6 fra A til K. Utgangspunktet for valget av områdene er vindkomfort i forhold til fotgjengere vinterstid. Vindskjermende tiltak er diskutert for de utvalgte områdene. Det er viktig at vindskjermende tiltak sees i sammenheng med hvilken aktivitet som forventes på stedet, om det er sittearealer eller fotgjengerarealer siden vindkomfortkriteriene avhenger av dette. Vegetasjon/trær/vindskjermer vil dempe, men også styre vinden. Eksempelvis vil trær med kroner et stykke over bakken kunne presse vinden ned og dermed gi forsterket vind i gateplan. Kombinasjon av høy og lav vegetasjon i flere sjikt gir ofte den beste vinddempende effekten. Vegetasjon, gjerne i «sikk-sakk» mønster horisontal, vil også være effektivt for å bryte ned vinden. Avrunding av hushjørner kan også redusere vindforsterkning og turbulens tett inntil bygninger. Videre bør inngangspartier felles inn og ha takutspring. Nedenfor er det knyttet en kort kommentar/diskusjon til hvert av fokusområdene i Figur 3-6, samt forslag til vindskjermende tiltak A. Den høye bygningen ytterst mot sørvest gir noe vindforsterkning særlig på nordsiden. Områdene på østsiden blir liggende i le, men kan bli utsatt for noe turbulens. For den smale passasjen på sørøstsiden av bygget viser beregningene at kravet til god vindkomfort for gående ikke overskrides. Dette skyldes trolig at passasjen er smal slik at en del luft vil strømme på andre side av bygningene. Det anbefales likevel å etablere vindavbøtende 21

22 vegetasjon på vestsiden av passasjen. Et «sikk-sakk» mønster i beplantingen på vestsiden kan være effektivt for å bryte ned vinden inn mot passasjen. B. Dette er et av de mest vindutsatte stedene innenfor planområdet, og sittegrupper anbefales bare hvis det etableres tette vindskjermer mot sør og/eller vest. Vindkomforten i områder kan forbedres ved å etablere vegetasjon. Som for A kan et «sikksakk» mønster i vegetasjonen være med på å bryte ned vinden samtidig som vegetasjonen i liten grad fører til avbøying og forsterkning av vinden andre steder. C. Området ut mot havnen ved det sørvestligste huset er mest utsatt i område C. Utearealene i barnehagen bør plasseres innenfor hesteskoen (se kapittel 3.5), Hvis andre deler av arealet ved barnehagen skal anvendes som uteopphold anbefales skjermer/levegger mot sør og vest. D. Friluftsområdet Løkholmen er vindutsatt med redusert vindkomfort for fotgjengere. Det anbefales å etablere vindskjermende vegetasjon som bryter ned vinden og som kan gi le innenfor deler av området på dager med mye vind. Skjerming mot sør og vest vil være mest effektivt. Vegetasjon i ulike høydesjikt, enten i tette skjermer eller fordelt i «sikk-sakk» mønster bør vurderes. E. Det nordlige hushjørnet er litt vindutsatt og avbøtende tiltak slik som vegetasjon bør også vurderes her. F. En gangpassasje er her trukket inn under bygningen, noe som potensielt vil kunne gi vindtunneleffekter. Beregningene viser imidlertid ikke ugunstig vindkomfort for gående, og dette skyldes trolig at bygningen på østsiden demper/blokkerer for gjennomstrømningen av luft i passasjen. For eventuelle sittegrupper bør vindskjerming mot sørvest etableres. G. Passasjen ved F viser ugunstig vindkomfort for gående og et større potensial for vindtunneleffekter enn ved E. Vindskjermende tiltak i form av vegetasjon ved inngangen til passasjen både på vest og østsiden anbefales. Det er viktig at vegetasjonene går helt ned til bakken slik at vinden ikke kan strømme under trekroner. En kombinasjon av høy og lav vegetasjon er å anbefale. Eviggrønn vegetasjon er også en fordel siden vindutfordringene er størst om vinteren. H. Utsiden av denne bygningen gir de høyeste vindverdiene innenfor planområdet. I vinterhalvåret er det mer enn 8 % av tiden med 22

23 vind sterkere enn 8 m/s (Figur 3-4). (Dette tilsvarer mer enn 8 % av tiden med liten kuling eller sterkere når vinden refereres til 10 m høyde over bakken). Aktiviteter på utsiden (sørsiden) av bygget bør ta hensyn til dette. Merk at området rett øst for bygget vil være utsatt for turbulens selv om vindkomfort i forhold til middelvind er vesentlig bedre her enn på sørsiden. Vindskjermende tiltak vil være vanskelige å gjennomføre siden bygget «stikker» ut mot sjøen. Der det er mulig med beplantning anbefales dette. En avrunding av hushjørnene vil også kunne ha noe effekt i forhold til å redusere vindhastigheter og turbulens nær inntil bygningen. Grupper av vegetasjon i området på østsiden kan også være gunstig i forhold til å redusere turbulens her. I. Hushjørnene markert innenfor I får også en del vindforsterkning. Beplantning nær hushjørnene vil forbedre vindkomforten. For sittegrupper ute anbefales vindskjermer mot sørvest og nordøst. En avrunding av hushjørnene vil også kunne være positivt i forhold til å redusere vindhastighetene. J. Passasjen mellom bygningene er utsatt og beregningene antyder at en mindre vindtunnel kan oppstå her. Vegetasjon som bryter ned vinden både på sørsiden og nordsiden av passasjen anbefales. K. Som for I. L. Som for I. 23

24 Vindkomfort: V > 5.5 m/s (%), gående fotgjengere Vinter L J K D C E F G I B H A Figur 3-6. Utvalgte områder med fokus på vindforholdene. 24

25 4 Referanser Bechmann, A., Sørensen, N.N, Berg, J., Mann, J., Réthoré, P-E The Bolund Experiment, Part II: Blind Comparison of Microscale Flow Models. Boundary-Layer Meteorol., 141: DOI /s x. Guillaume, C., Wang, L. and Dupont, G Validations and applications of a CFD tool dedicated to wind assessment in urban areas. UrbaWind Report. Janssen, W.D., Blocken, B., van Hooff, T Pedestrian wind comfort around buildings: Comparison of wind comfort criteria vased on wholeflow field data for a complex case study. Build and Envion, 25, Lawson, T.V The wind content of the built environment. J. Ind. Aerodyn., 3. pp NEN Wind comfort and wind danger in the built environment, NEN 8100 (in Dutch) Dutch Standard. 25

26 5 Vedlegg 1. Midlere vindhastighet og turbulens Middelvind hele året Figur 5-1. Midlere vindhastighet i 2 m høyde (gitt i m/s) basert på data for hele året (øvre figur) og sommerhalvåret mellom kl (nedre figur). Resultater for stort område. 26

27 Turbulens: Vind fra VSV Figur 5-2. Turbulent intensitet for vindretningene VSV (øvre figur) og NNØ (nedre figur). Turbulent intensitet er normalisert mot bakgrunnsvinden i 100 m. Turbulens: Vind fra NNØ Figur 5-3. Turbulent intensitet for vindretningene VSV (øvre figur) og NNØ (nedre figur). Turbulent intensitet er normalisert mot bakgrunnsvinden i 100 m. 27

28 6 Vedlegg 2. Beskrivelse av vindmodellen UrbaWind UrbaWind løser de midlere ligninger for bevarelse av masse og momentum i atmosfære, også kalt Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) ligninger, og modellen er en såkalt RANS-modell (se _UrbaWind_ pdf for flere detaljer om modellen). I turbulensmodellen antas det at de turbulente fluksene er proporsjonale med middelgradientene i modellstørrelsene. Den turbulente viskositeten er antatt proporsjonal med en hastighetsskala og en lengdeskala. Modellen karakteriseres som en «en-lignings» RANS-modell. Den turbulente kinetiske energien, k, løses ved hjelp av en transportligning for k, der sluk- og kildeledd til k er inkludert. Innløpet av middelvinden på rendene følger et logaritmisk profil i Prandtl-laget og et Ekman-profil over Prandtl-laget. Den turbulente kinetiske energien på rendene har en konstant verdi i Prandtl-laget, mens den avtar med høyden over Prandtl-laget. Modellen anvender et kartesisk ustrukturert grid, med forfining av modellgitteret nær bakken, bygninger vegetasjon osv. Ligningene løses ved hjelp av MIGAL-UNS løser. Modellens evne til å beregne vind og turbulens innenfor en komplekst arkitektur og i komplekst terreng er vurdert utfra sammenligninger med målinger i Guillaume m.fl. (2011) og Bechmann, m. fl.,

29 29