Windhinder voetgangers — La Défense.

Wat er bij windcomfort op het spel staat

CFD-onderzoek naar windhinder in de stad

Windcomfort is het gevoel van welbevinden bij mensen die aan wind worden blootgesteld. Het doel is een evenwicht te vinden tussen voldoende ventilatie en te hoge windsnelheden, om een aangename en veilige omgeving te creëren. Het onderzoek wil de kenmerken van de wind — snelheid en richting — begrijpen, en ook de invloed van de omliggende obstakels op de stromingen, om optimale buiten- (of binnen-)ruimten te ontwerpen.

Windhinderonderzoek is essentieel bij het ontwerpen van gebouwen, in het bijzonder in dichte stedelijke gebieden zoals La Défense, in Courbevoie. Bouwen in zulke omgevingen vereist inzicht in de invloed van de obstakels (naburige gebouwen) op de stromingen en op het comfort van de mensen op de locatie.

Onderzoek naar het windpotentieel — La Défense

Het windpotentieel van een locatie beoordelen en de windhinder onderzoeken zijn twee complementaire zaken. Voor de beoordeling van het windpotentieel moeten de kenmerken van de wind bekend zijn: de frequentie van de verschillende snelheidsklassen analyseren en de beschikbaarheid van de wind bepalen maakt het mogelijk de haalbaarheid van een windproject.

te beoordelen. Het windhinderonderzoek beoordeelt op zijn beurt de invloed van de wind op het welbevinden en de veiligheid van de aanwezige personen. Een van de doelen van het EOLIOS-onderzoek was de dagelijkse windkenmerken in het projectgebied te begrijpen. Met de gegevens van een meteostation dat representatief is voor de regio, werden de jaargemiddelde snelheden, de heersende richtingen, de periodes met windstoten en de frequenties van snelheden en richtingen bepaald.

Terreinruwheid en venturi-effect

De windkenmerken vastleggen

Voor numeriek windhinderonderzoek is het essentieel de randvoorwaarden nauwkeurig vast te leggen: het simulatiedomein afbakenen met inbegrip van de geografische en stedelijke kenmerken, de terreinruwheid opgeven, de meteogegevens invoeren, de eigenschappen van de gebouwen en obstakels definiëren en de uitstroomzones bepalen. Door de weersvariabiliteit en nauwkeurige details mee te nemen, worden de simulaties realistisch en de resultaten betrouwbaarder.

De atmosferische grenslaag

Om de juiste randvoorwaarden op te leggen, moet het snelheidsprofiel van de wind nabij het maaiveld bekend zijn. De wind wordt beschreven met het begrip atmosferische grenslaag, die in drie sublagen wordt verdeeld. De buitenste laag (inertiële sublaag) is ongeveer een kilometer dik. Daaronder heeft de oppervlaktegrenslaag (10 tot 100 m) een sterke snelheids- en temperatuurgradiënt. Ten slotte wordt de ruwe sublaag van enkele meters beïnvloed door de obstakels aan het oppervlak.

Aan het maaiveld wordt de wind afgeremd door de ruwheid en de obstakels. Boven de ruwe laag, in de onverstoorde luchtlagen van de geostrofische wind, ondervindt de wind geen invloed meer van het aardoppervlak. Daartussen verloopt de snelheid met de hoogte volgens een logaritmisch profiel, de verticale windafschuiving.

De ruwheidsparameters vastleggen

De terreinruwheid speelt een cruciale rol in het windhinderonderzoek. Ze wordt bepaald door alle obstakels — gebouwen, bomen en andere elementen — die de windstroming aan het oppervlak beïnvloeden. Hoe groter de ruwheid, hoe sterker de wind wordt afgeremd. Ze beïnvloedt de vorm van het verticale snelheidsprofiel, dat toeneemt met de afstand tot het maaiveld. Het is dus belangrijk ze mee te nemen om een zo realistisch mogelijk windprofiel te verkrijgen.

De bijlage van de „windeurocode" geeft ruwheidswaarden naargelang de aard van de omgeving.

Venturi-effecten op stadsschaal aanwijzen

In sterk verstedelijkte gebieden met een hoge gebouwdichtheid speelt het venturi-effect een belangrijke rol: de gebouwen verkleinen de doorstroomdoorsnede van de wind, wat de stroming versnelt. Deze zones met snelheidspieken moeten worden meegenomen bij de beoordeling van het comfort en de veiligheid van de gebruikers.

Onderzoek naar de windveiligheid van de gebruikers

Windonderzoek speelt een cruciale rol in de veiligheid van installaties en constructies. Inzicht in de windkenmerken — snelheid, richting en invloed op de omliggende obstakels — maakt het mogelijk de risico's van winderige omstandigheden te beoordelen. Door de zones met hoge snelheden aan te wijzen, kunnen passende veiligheidsmaatregelen worden genomen om mensen en goederen te beschermen.

Windonderzoek maakt het ook mogelijk constructies te ontwerpen die weerstand bieden aan windbelasting, waardoor het risico op schade of bezwijken daalt. Een grondige analyse al in de ontwerpfase verzekert de veiligheid van de gebruikers en legt passende bouwnormen vast. Bij dit project is de veiligheid van de gebruikers, en in het bijzonder van de kinderen, van het grootste belang.

Numerieke simulatie van het windcomfort

CFD-simulatie rond het 3D-model van het project en de wijk

EOLIOS Ingénierie modelleerde de windstromingen rond het project met een model van numerieke stromingsleer (CFD). Met dat model werden de basisvergelijkingen van de stromingsleer opgelost en werd een nauwkeurige simulatie van de luchtstromen verkregen, om de windhinder te onderzoeken.

Door de 3D-geometrie van de wijk — bestaande gebouwen en projectgebouwen — nauwgetrouw na te bootsen, verkreeg EOLIOS gedetailleerde resultaten over het windhinder. Zo kon de invloed van het project worden gekwantificeerd en konden de meest blootgestelde zones worden aangewezen. De resultaten toonden dat bepaalde zones sterk werden beïnvloed door de zuidwestenwind.

Omgekeerd bleken de terrassen relatief beschut te liggen voor de heersende wind, en ook de noordelijke zone van de locatie geniet enige bescherming dank zij de gebouwen van het project.

Voorgestelde oplossingen om het comfort te verbeteren

Simulaties met oplossingen om het comfort van de gebruikers te verbeteren

Voor de zones die het meest aan zuidwestenwind blootstaan, adviseerde EOLIOS aanvullende beschermingen. In de vorm van windschermen of landschappelijke inrichting verlagen ze de windsnelheid en creëren ze comfortabeler zones. Door de stromingen te wijzigen en de turbulentie te beperken, maken deze oplossingen de activiteiten buiten veiliger en aangenamer.

Voor de terrassen en buitenruimten die aan wind blootstaan, adviseerde EOLIOS Ingénierie een aangepast ontwerp: gebruik van muren om beschutte zones te creëren en van groenzones die een natuurlijke barrière vormen. Deze voorzieningen creëren omgevingen die zich lenen voor activiteiten buiten, ook bij aanhoudende wind.

Deze oplossingen verbeteren het comfort van de gebruikers en optimaliseren het gebruik van de buitenruimten rond het project — plekken die aangenamer en aantrekkelijker worden. Door de blootstelling aan de wind en de terreinruwheid mee te nemen en aanvullende beschermingen voor te stellen, verzekert EOLIOS aangename en veilige ruimten, conform de eisen van het bestek.