Institutionen för Teknik och Samhälle Byggdesign Examensarbete Maj Vind i Bebyggd Miljö. Åsa Johansson Jeanette Sandberg

Transkript

1 Institutionen för Teknik och Samhälle Byggdesign Examensarbete Maj 2006 Vind i Bebyggd Miljö Åsa Johansson Jeanette Sandberg

2 Förord Denna uppsats utgör resultatet av studier på Malmö Högskola, Teknik och Samhälle, Byggdesign. Examination sker den 7 juni Vi vill tacka Erik Johansson, HDM, för en uppmuntrande attityd och visat intresse för vårt ämne. Likaså Lennart Wern, David Segersson och Jan Andersson, SMHI Norrköping, för en informativ och trevlig dag. Vi vill även tacka professor Johnny Kronvall, som presenterade idén och ämnet mer ingående för oss. Vi hoppas att denna studie blir till nytta och kommer till användning för nutida och framtida intresse och arbete i detta ämne. Jeanette Sandberg & Åsa Johansson Malmö maj 2006

3 Sammanfattning Målet med detta examensarbete har varit att undersöka kunskapsnivån angående vind i bebyggd miljö hos verksamma inom stadsplanering, arkitekter och inom berörda utbildningar samt tillgängligheten på hjälpmedel och information. Vinden påverkas starkt av landskapets utseende. Skog, hav, stad och kuperad terräng har alla olika vindförutsättningar. Inom urban miljö bestäms vindförhållandena av bebyggelseutformningen och byggnadernas omgivning. Historiskt har vindplanering varit en naturlig del av planerandet, inte minst då det gäller jordbruk. Under årens lopp har människor tagit lärdom av tidigare erfarenheter vilket har lett oss fram till dagens kunskapsläge med en rad olika tumregler och hjälpmedel, varav det senaste består i numeriska datorbaserade analysverktyg så som Computational Fluid Dynamics. En god och komfortabel utemiljö utgår ifrån hur vi människor upplever den. Vinden kan göra att det känns upptill 10 C kallare jämfört med då det är vindstilla. I vårt nordliga klimat kan en god vindplanering förlänga utesäsongen avsevärt. Genom att vara medveten om fördelarna och utnyttja dem, samt undvika nackdelarna kan komforten förbättras ansenligt i ett område och även uppnå en social förbättring samt mindre energianvändning för husuppvärmning. Slutsatsen visar att vindplanering är något som ofta glöms bort i praktiken och i utbildningarna, även om tillgängligheten på information är relativt god. För att få ett större hänsynstagande till vind i planeringen krävs en tydlig ansvarsfördelning, uppställda komfortkriterier med kopplade enkla åtgärden samt en allmän attitydförändring. Nyckelord: Vind bebyggd miljö, numerisk vindtunnel, vindskydd bebyggd miljö, vindkomfort, vindplanering

4 Abstract The objective of this essay has been to examine the level of knowledge concerning wind comfort at pedestrian level in an urban environment among architects, planners and related educations and also to assess the availability of information and technical aids. The wind is strongly affected by the typography and the roughness of the terrain. Woodlands, oceans, cities and mountainous landscape all have different wind conditions. In an urban environment these conditions are set by the building design and the surroundings. Historically, wind planning has been a natural factor in the planning process, especially in an agricultural context. Experience has, from trial and error over the years, led us to what we know today and given us a series of tools and directives, of which the latest are numerical computer based analytical aids, such as Computational Fluid Dynamics. A comfortable pedestrian environment is based on human experience. Wind can cause us to perceive a temperature that is up to 10 C colder compared to calm conditions. In northern climates such as our own, a well planned outer surrounding can extend the summer season considerably. By being aware of the pros and cons of air movement the quality of the wind environment can improve noticeably in a residential area and even create better social conditions and decrease the energy use for heating. The conclusion shows that wind planning is often neglected in practice as well as in education, even though the availability of information is relatively good. In order to achieve a greater consideration to wind in the planning process, clear responsibilities are required along with comfort criteria with simple measures of improvement and a general change in attitude. Keywords: Air movement urban environment, boundary layer wind tunnel, windbreak urban environment, pedestrian comfort, wind planning, wind protection

5 Innehållsförteckning Innehållsförteckning Inledning Bakgrund Syfte Avgränsningar i tid och rum Frågeställningar Metod Ämnesval Övergripande angreppssätt Konkret angreppssätt Arbetsgång Materialbearbetning Felkällor Teori Vind Uppkomst Vinddata Planeringsaspekter Översiktlig planering Kustklimat Kuperat landskap Skog Stad Detaljplanering Vind kring byggnader Strömning kring en byggnad Balkonger och loftgångar Passager Byggnadsgruppering Vind och snö Vind och regn Vindskydd Läeffekt Vindskyddets täthet och form Växtlighet som vindskydd Kunskapsläget Historisk bakgrund Växtlighet som vindskydd i öppen mark Vind kring byggnader Vindkännedom hos studenter och yrkesverksamma Arkitekt Stadsplanerare/Fysisk planerare Landskapsarkitekt Byggingenjör Verktyg/Hjälpmedel Vindtunnelsimulering Numeriska vindsimuleringar CFD... 38

6 Hur fungerar CFD hos SMHI? ENVI-met Jämförelse mellan numerisk och fysisk vindsimulering Klimatstatistik Bestämning av vindförhållanden enligt M. Glaumann Råhetsklassning Topografi Byggnadshöjd Effekter av vindplanering Energianvändning Komfort Social betydelse Diskussion Landskap Vindskydd Verktyg Sverige och Världen Kunskapsläget Utbildningar Slutsats Kunskapsläget Utbildningsmöjligheter Hjälpmedel Ansvar Framtida utveckling i branschen Fortsatta studier Källförteckning Litterära källor Artiklar Elektroniska källor Bildreferenser Bilagor

7 1. Inledning 1.1 Bakgrund Överallt i vår omgivning finns det platser, privata eller offentliga, som upplevs som ogästvänliga, ruggiga eller kanske rentav som blåshål. Otaliga studier har gjorts för att främja bättre inneklimat medan planeringen av uteklimatet kring våra byggnader, allt som oftast, förbises eller hamnar lågt ner på prioriteringslistan. I ett land som Sverige, där städerna lever upp när vårsolen tittar fram, skulle sommarmånaderna kunna förlängas avsevärt genom god vind- och klimatplanering. En studie gjord av SCB visar att vi svenskar endast spenderar 45 minuter per dag utomhus på vardagarna och 1 timme på helger och lediga dagar. Enligt den danska arkitekten Jan Gehl, är utevistelsen vår viktigaste sociala miljö. Den måste därför ha goda kvaliteter som får oss att sakta ner och stanna upp på platsen, som t ex ett bra mikroklimat. 1 För väder och vind påverkar oss ständigt och ibland kanske mer än vad vi vill erkänna, men vad kan vi göra för att påverka klimatet? Klimatförhållanden över större områden är inte mycket att göra åt, och man kan beakta dem som givna förutsättningar. Lokalt kan dock förhållandena variera mycket, och det är dessa vi kan utnyttja genom god planering av våra byggnader, gator och torg. I detta arbete kommer vi att titta närmare på hur man planerar för vind i bebyggd miljö. Planeringen för en god utemiljö skapar inte bara en gästvänligare och behagligare omgivning utan går också i linje med ett energieffektivt tänkande och främjar ett hållbart samhälle. 1.2 Syfte Examensarbetet syftar till att ge en allsidig och relativ uttömmande beskrivning av dagens kunskapsläge när det gäller vindplanering i bebyggd miljö, något som i praktiken mycket ofta försummas. Arbetet ska utmynna i en sammanfattning av vad som görs idag, tillgänglighet av vindfakta och användandet av detta. Syftet med arbetet är även att visa varför det är viktigt att ta hänsyn till vind vid planering av nya bebyggda områden och vilka fördelar som en god planering för med sig. 1 Westerberg, 2004, s. 2 3

8 1.3 Avgränsningar i tid och rum Detta examensarbete omfattar 10 poäng vilket har medfört att vi valt att begränsa oss till att beskriva kunskapsläget då det gäller vindens påverkan på utemiljön. Detta betraktas ur en lokal synvinkel, begränsat till södra Sverige där vi har vår referensram. I ett större sammanhang hade det varit naturligt att titta på vinden som en del i stadsklimatsproblematiken, men i detta fall ges inte tiden. Vi har också valt att fokusera vindens effekter kring ett mänskligt perspektiv, därför tar vi inte upp problematiken kring vindlaster på byggnader och inte heller det som berör vindenergi eller vindkraft. Däremot berörs kortfattat hur vind och energianvändning hänger samman. Ytterligare intressanta aspekter som endast tas upp i korthet är drivbildning av snö, slagregn på fasader samt föroreningsspridning. En central del i arbetet är olika typer av vindskydd där växtlighet spelar en stor roll. Vi tar dock endast upp själva fenomenet och går inte djupare in på olika arters lämplighet då detta ligger utanför vårt kunskapsområde. 1.4 Frågeställningar Hur är kunskapsläget hos: Stadsplanerare, arkitekter och andra berörda verksamma inom detta område? Hur behandlas vindplanering inom olika svenska utbildningar? Vilka hjälpmedel finns att tillgå? Varför skall man planera för vind? Vem ska ta ansvaret? Hur ska vindplanering implementeras i stadsplaneringsprocessen? 4

9 2. Metod 2.1 Ämnesval Vi kom först i kontakt med ämnet hösten 2005 då professor Johnny Kronvall presenterade sin idé för oss; Vind i bebyggd miljö. Nästan alla människor har referens till extremt vindutsatta ställen, inte minst vi studenter vid Malmö Högskola, Teknik och Samhälle. Därför väcktes intresset för att ta reda på de grundläggande orsakerna för vindförhållandena i urban miljö. 2.2 Övergripande angreppssätt Denna studie grundar sig på ett kvalitativt angreppssätt då vi har genomfört en noggrann litteraturinventering och undersökt kunskapsläget hos berörda. Då vi har ett kvalitativt tillvägagångssätt har vi, då det gäller intervjuer, använt oss av ostrukturerade sådana. Detta främst för att intervjuerna genomfördes i början av vår efterforskning och vi då vid tillfället inte hade en mer ingående och djupare kunskap av ämnet. Därför skapade vi inför varje intervju ett övergripande PM, med rubriker som minneshjälp, där sedan intervjupersonerna fick prata fritt om ämnet. Av den orsaken kan intervjuerna mer liknas vid samtal. 2.3 Konkret angreppssätt Arbetsgång En jämn takt vad det gäller den disponerade arbetstiden har försökts hållas. Uppsatsarbetet inleddes med vidare samtal med professor Johnny Kronvall om hur uppgiften skulle definieras och riktas. Även ett visst kunskapsutbyte skedde inledningsvis då Johnny har kunskap i ämnet samt innehar relevant litteratur. Arbetet fortsatte med ytterligare litteraturinventeringar samt upprättandet av kontakter med Stadsplanerare, utbildningsansvariga på respektive program samt SMHI. För hjälp med en djupare litteratursökning bokades en tid på Malmö Högskola, Teknik och Samhälles bibliotek. Genom detta möte fick vi kontakt med Erik Johansson, HDM (Housing Development & Management), LTH, forskar kring stadsklimat i varma regioner i Marocko och Sri Lanka. 5

10 2.3.2 Materialbearbetning Samtliga källor som vi använt oss av för att komma fram till våra slutsatser har vi sammanställt och bearbetat analytiskt för att enkelt kunna beskriva dem i sammanhanget. De intervjuer som genomförts har legat till grund för våra slutsatser samt skapat vidare frågor kring ämnet. Resultatet av intervjuerna är inte nödvändigtvist vedertagna fakta. Då vårt syfte med detta arbete är att kartlägga kunskapsläget har vi använt oss av bilder ifrån vår litteratur och elektroniska källor. Detta för att på ett tydligare sätt koppla bilderna till texten Felkällor En grundläggande felkälla torde vara att vi har liten egen erfarenhet och tidigare kunskap inom ämnet. Till detta kommer också att folk i branschen har relativt dålig kunskap om vindplanering, varför det ofta uppstår missförstånd och svårigheter att få kontakt med rätt personer. Dessutom präglas inte sällan samtal med berörda av förutfattade meningar, som t ex att det saknas en koppling mellan teknik och samhälle. Eftersom arbetet delvis gjorts med hjälp från SMHI och det faktum att SMHI arbetar kommersiellt med vindplaneringsrådgivning, kan vissa avsnitt vara mindre objektiva, likaså kan delar av texten påverkas av att de grundar sig på utländsk litteratur, såväl kulturellt som språkligt. 6

11 3. Teori 3.1 Vind Uppkomst Luften sätts i rörelse genom att variationer av lufttrycket ger upphov till en kraft, gradientkraften G, som ämnar till att jämna ut tryckskillnaderna. På grund av jordens rotation, corioliskraften C, böjer vinden av åt höger i sin rörelseriktning till dess att jämvikt har uppnåtts mellan krafterna. Då friktion ej inverkar på luftens rörelse, blåser vinden i stort sett längs isobarerna, linjer för lika tryck. Så fungerar det ovanför atmosfärens friktionsskikt. Närmare jordytan bromsar friktionen vindhastigheten samtidigt som vindens riktning kommer att förändras, som nämnts ovan. Den storskaliga luftströmningen i atmosfären över Skandinavien, har i genomsnitt en riktning från väst-sydväst. Emellertid gör de ständiga lågtrycken att vinden växlar kraftigt till både styrka och riktning. På norra halvklotet blåser vinden runt ett lågtryck moturs och under de dagar det tar för ett lågtryck att passera kommer vinden att blåsa i många olika riktningar. På en plats där topografi eller andra hinder inte stör vinden förekommer därför alla vindriktningar nästan lika ofta under ett år, dock en viss övervikt för vindar ifrån sydväst till väst Vinddata När det gäller vindplanering är det vindförhållandena där vi vistas som är intressanta, d v s en höjd på ungefär 2 m över marken. Denna nivå kallas för vistelsenivån. Vindhastigheten vid de meteorlogiska mätstationerna mäts dock på en höjd av 10 m över en öppen yta (standardförhållanden). Det är för att undvika de mest lokala påverkningarna och att värdena ska kunna användas över ett större område. 2 Mätstationerna finns oftast i samband med flygeller fyrplatser, där vinden får verka relativt ostört. De vindhastigheter som redovisas i en väderleksrapport är därför inte sällan många gånger högre än förekommande vindhastigheter inne i en stad. 3 Eftersom marken är ojämn, kommer en friktion mellan luft och mark att uppstå (markfriktion), och därmed kommer medelvindhastigheten alltid att vara lägre på 2 m över marken än på 10 m nivån. På en öppen yta 2 m över marken, är vindhastigheten bara ca 70 % av den genomsnittliga hastigheten på 10 m. Inne i bebyggelsen kommer medelvindhastigheten ytterligare att sänkas. Där är den ungefär bara 1/4 eller 1/5 av den fria vindens hastighet. Reduceringens storlek beror självklart på hur bebyggelsen ser ut och hur strömningen kommer att påverkas av ett hinder. Även om medelhastigheten inne i staden är 1 Glaumann; Nord, 1993, s Holmér; Lindquist, 1980, s Glaumann; Nord, 1993, s. 87 7

12 lägre, kan stadens maxhastighet bli större än maxhastigheten uppmätta vid standardförhållanden. Det har sin grund i att vindmiljön i staden är mer eller mindre turbulent och byig. Det innebär att vinden blir oregelbunden till riktning och hastighet, även inom mycket korta avstånd. 1 Förr i tiden, innan det fanns mätinstrument, grundades vinddatan på observationer, t ex förstärkningar p g a byggnader och dylikt, istället för mätningar. Vinden uppskattades efter syn- och kännbara effekter till sjöss, som t ex vågornas utseende. Eftersom havsytan inte ger upphov till någon friktion, ger iakttagelserna av vindhastigheten till havs en bra uppskattning av den verkliga ostörda vinden. Denna skala kallas för Beaufort-skalan, efter kommendörkapten Francis Beaufort som tidigt 1800-tal utvecklade denna bedömningsskala. Skalan har senare omarbetats till att även gälla landförhållanden. Då grundar den sig på hur löv och grenar rör sig, träden svajar o s v samt även effekten på människor. 2 Vinduppskattningen efter Beaufort-skalan blir beroende av observatörens erfarenhet men ger ändå en fingervisning om hur vinden påverkar byggnation, natur och människor. 3 Vindens medianvärde i Sverige är ca 3 m/s i inlandet och 6-8 m/s vid kusten. Hur snabbt vinden minskar inåt land beror på topografin (se kap. 4.1 Översiktlig planering) och var i landet man befinner sig. Det är nämligen blåsigare i södra Sverige än i norra, figur 3.1. Detta förhållande gäller även i inlandet. Under vintern är det i allmänhet blåsigare än under sommaren, men samtidigt är det vanligare med helt vindstilla dagar under vintern än på sommaren. Storm och oväder är vanligast under höst och vinter. I genomsnitt varierar därför vindhastigheten inte särskilt mycket under året. Den genomsnittliga vindshastigheten vintertid har ingen utpräglad dygnsvariation. Under årets varma perioder har dock vindhastigheterna en daglig variation med svaga vindar under natten och högre hastigheter under dagen. Denna variation återspeglas även i ett genomsnitt över dygnsvariationerna. 4 Fig. 3.1 Medianhastighet, m/s, på 10 m höjd. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s Se bilaga A 3 Glaumann; Nord, 1993, s a.a., s

13 4. Planeringsaspekter Ett stadsklimat är inte konstant utan består av en mängd variationer av olika klimat på en lokal nivå, där t ex vindförhållandena kan skilja sig mycket. Varje enskild byggnad ger i sig själv upphov till ett specifikt lokalklimat. Med ett ökande antal byggnader kommer klimatvariationerna att bli allt större och mer noterbara. En oförsiktig planering, i både den översiktliga och detaljerade planeringen, kan därför skapa ett ogynnsamt vindklimat i området Översiktlig planering Vindplanering på en översiktlig nivå innebär att bedöma vilka vindproblem som finns i området. Vissa markområden, beroende på i vilken sorts miljö byggnation ska ske, kan t ex vara utsatta för extra mycket vind eller ligga i vindriktningen för föroreningar, och är då mindre lämpliga för bostäder. Den översiktliga nivån ger endast en grov beskrivning av vindförhållanden på en plats och även om området på en översiktlig nivå inte är lämplig ur vindsynpunkt, så kan det finnas ett läge inom detta område som ändå har gynnsamma förutsättningar. 2 Vid den översiktliga planeringen kan användandet av klimatstatistik och andra specialutredningar, såsom luftföroreningar, vara till hjälp. 3 Ett platsbesök kan även vara till stor hjälp, där spår i terrängen, orsakad av den mest förhärskande vindriktningen, lätt upptäcks. T ex kan lutande trädstammar samt snödrivor, informera om vindriktning och läområden. Vegetationen tenderar även att vara frodigare i läområden. 4 (Se även kap. 7 Verktyg/Hjälpmedel). I Sverige har vi fyra olika landskapstyper som bör skiljas åt vid vindplanering: Kustlandskap Kuperat landskap Skog Stad Dessa områden har specifika vindegenskaper som ska beaktas eftersom ett landskap både styr och förstärker vinden men kan även också ha en försvagande inverkan på vinden. 1 Eliasson; Svensson, 1999, s. 8 2 Glaumann; Nord, 1993, s a.a., s Eliasson; Svensson, 1999, s. 42 9

14 4.1.1 Kustklimat Ett kustläge är oftast extremt vindutsatt, och vindhastigheterna uppgår inte sällan till dubbelt så höga hastigheter som i inlandet. Kustzonens egna vindklimat beror p g a att landoch vattenmassorna lagrar värmen på olika sätt då de värms upp. Under sommarhalvåret, dagtid uppstår en sval sjöbris med en vindhastighet på ca 5-7 m/s. 1 Sjöbris uppstår eftersom luften närmast jordytan värms upp avsevärt mer över land än över hav, varpå luften stiger uppåt över land. Den varma landsluften strömmar sedan ut mot havet och ersätts på en låg nivå av svalare luft ifrån havet. Fenomenet sjöbris når sitt klimax strax efter middagstid. Under natten vänder cirkulationssystemet och en så kallad landbris uppstår. Landbrisen är dock inte lika kraftig som sjöbrisen, utan har en vindhastighet runt 1 m/s. Vid sjöbrisens uppkomst på dagarna blåser vinden praktiskt taget vinkelrätt mot kusten. Med tiden böjs den av, p g a jordens rotation, så att den blir mer parallell med kustbandet. Beroende på kustzonens topografi, når sjöbrisen olika långt in över landet. Vid en brant och klippig kust kanske den inte märks alls medan den i ett flackt kustlandskap kan kännas av flera mil in i landet. Även riktningen på brisen påverkas av kustzonens utformning. Sjö- och landbris kan bli ett extra stort problem då de förstärker en mera storskalig luftströmning men samtidigt kan de även utnyttjas då de kan försvaga en förhärskande vindriktning. Land- och sjöbrisfenomenen kan även uppstå vid större sjöar men är vanligast och bäst utvecklade i kustzonerna. En annan anledning till att högre vindhastigheter uppmäts längs kustzonerna är att havsytan inte har samma friktionsverkan som en markyta inne på land har. En vind som sveper fram över en vattenyta kommer inte att bromsas upp av en skrovlig yta och minskar därmed inte sin hastighet. 2 1 Eliasson; Svensson, 1999, s Glaumann; Nord, 1993, s

15 4.1.2 Kuperat landskap 1 En plats vindförhållanden påverkas starkt av terrängens topografi. På öppna fält och höjder uppnås högre vindhastigheter än i t ex skogsområden och inne i städer. Den kritiska zonen i ett kuperat landskap är strax nedanför ett krön, på lovartsidan. Även krönets sidor kan bli relativt vindutsatta. Vid kullar och åsar med en lutning <1:3 följer luftströmmen ofta kullens former, i både lovart och lä. En enkel tumregel för att uppskatta vindhastigheten är att hastigheten vid ett krön av en kulle ökar dubbelt så mycket Fig. 4.1 Hastighetsförhållanden vid en brant med lutning <1:3. som dess lutning upp till lutningen 1:3. Är t ex lutningen 1:20 ökar således hastigheten med 2 0,20 d v s en överhastighet på 40 % vid krönet. Figur 4.1. Hastighetsskillnaderna i ett kuperat landskap beror även mycket på väderlek och vindens hastighetsnivå. Vid mycket stark vind minskar ofta skillnaderna och motsatsen då det blåser svaga vindar. Vid branta sluttningar uppstår ett ostadigt vindklimat precis framför och bakom sluttningen. Även ett begränsat område på läsidan, som kan sträcka sig upp emot 30 hinderhöjder, kan bli ostadigt. Beroende på höjden av kullen eller sluttningen kan vindhastigheten minska med hälften eller ännu mer, med start av reduceringen strax bakom kullen och upp emot ca 10 hinderhöjder nedströms. 2 Figur 4.2. Fig. 4.2 Relativa vindhastigheter vid obevuxna åsar. 1 Se bilaga B 2 Glaumann; Westerberg, 1988, s

16 Växtlighet har en reducerande inverkan på vindens effekt. Redan ett glest trädbestånd över en kulle har en kraftig reducerande effekt på vindhastigheten, upp till hälften jämfört med ett kalt krön, nere på vistelsenivån. Likaså en terräng som är lätt kuperad och trädbevuxen minskar vindhastigheten uppe på höjderna. Träden i sänkorna tenderar nämligen till att växa sig högre än de uppe på krönet och terrängen får en mer jämn trädtoppsnivå och därmed ett jämnare luftflöde över landskapet. Dalgångar får inte sällan en förstärkning av vindhastigheten då luften pressas samman genom den trånga passagen som en dalgång bildar. Det uppstår även en stark styrning av vinden i dalgångens längdriktning. Figur 4.3 visar fördelningen av vindhastigheterna och vindriktningar i en dalgång jämförelsevis för en fritt belägen fyr på ungefär samma breddgrad, där lokala störningar saknas. 1 Om en ostörd vind får fritt blåsa rakt eller snett in i en dalgång kommer vindhastigheterna att öka med ca % medan om den blåser tvärs dalgången minskar med ca %. 2 Fig. 4.3 Jämförelse av vindriktning mellan a) en dalgång och b) till havs. I dalgångar förekommer även ett liknande fenomen till kustzonens termiska cirkulationssystem, här kallad berg- och dalvind. Dalvind uppstår under soliga dagar. Dalgångens sluttningar värms då upp och luften stiger över sluttningarna. Eftersom en tryckgradient har skapats, strömmar luften in mot bergssidorna. Den motsvarande bergsvinden förekommer nattetid och då p g a att sluttningarna nu avger sin värmeenergi och luften kyls av. Tryckmönstret vänder då och luften strömmar ner i dalen igen Skog En skog skapar en lugn och komfortabel vindmiljö. Skogen ger ett mycket effektivt vindskydd, och inte sällan är vindhastigheten på vistelsenivån inne bland träden bara ca 10 % av hastigheten utanför trädzonen. Även en gles skog ger ett gott allmänt vindskydd. Vinden tränger in ca m in i skogen, beroende på höjd, täthet, årstid mm, då skogen angränsar till vatten eller ett öppet fält. Vindreduktionen är stor ända upp till trädtopparna och är sedan relativt jämnsvag ner till marken. I Sverige, och andra länder med liknande klimat, är det viktigt att komma ihåg att årstidsbetingade variationer förekommer, t ex mellan en lövskog under sommaren och vintern. Den läeffekt som ett lövträd har, ökar med ca % när löven slagit ut i förhållande till när grenarna är kala. Även vilken slags skog 1 Glaumann; Nord, 1993, s Glaumann; Westerberg, 1988, s Eliasson; Svensson, 1999, s

17 det är spelar in. En hög tallskog får en något högre vindhastighet vid marken vid blåsig väderlek eftersom den har kala stammar som inte hindrar vinden. 1 Eftersom det blåser mindre under än över trädtoppsnivån, är det viktigt att bebyggelsen hålls lägre än omgivningens träd och andra höga hinder på blåsiga platser. En samling högre träd inne i bebyggelsen har även en stor positiv inverkan på det allmänna vindskyddet (se kap. 5 Vindskydd). 2 Blåsigheten ökar ofta till det dubbla då man bygger högre än trädtoppsnivån eller helt tar bort en befintlig skog när ett nytt bostadsområde ska exploateras inom skogsmarken Stad Klimatet inne i staden avviker på flera sätt ifrån lansbygdens klimat, inte bara vindförhållandena utan t ex temperatur, föroreningshalt och avdunstning är specifika för en stad. En stad påverkar vindförhållandena på två grundläggande sätt, aktiv vindverkan och passiv hindereffekt. Den aktiva inverkan uppkommer i situationer då stadens värmeö är väl utvecklad. En värmeö uppkommer eftersom staden producerar en högre koncentration av luftföroreningar och överskottsvärme. Det lägger sig över staden som ett lock och då stannar värmen kvar över staden. Temperaturskillnaderna mellan stad och omgivande landsbygd initierar då till ett termsikt cirkulationssystem, där den varma stadsluften stiger och ersätts av sval luft från omlandet som strömmar in mot de centrala delarna. Omlandsbrisen är mest utvecklad i större städer och då i de lägre luftskikten. Fenomenet uppträder under klara och, i stadens omland, relativt lugna kvällar. Det kan även förekomma termiska cirkulationssystem i mikroskala inne i staden i anslutning till gator, innergårdar etc. 4 Den passiva vindverkan är en följd av exponerade material i stadsmiljön, byggnadshöjd och struktur; stadslandskapets skrovlighet. Vindhastigheten kommer därför att i allmänhet att reduceras samtidigt som turbulensen förstärks p g a byggnadernas inbördes orientering. I anslutning till de separata huskropparna kommer virvlar att bildas samt vindförstärkning och läeffekter att uppstå (se kap. 4.2 Detaljplanering). 5 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s a.a., s Eliasson; Svensson, 1999, s 25 5 Glaumann; Nord, 1993, s

18 4.2 Detaljplanering Bebyggelse ger upphov till mer eller mindre byiga förhållanden i vistelsenivån. Ju högre vindhastighet desto mer byigt blir det. Vindbyarna kan vara irriterande eller direkt farliga. En person som rundar ett hushörn i en blåsig utemiljö kan momentant utsättas för så starka vindkrafter att hon tappar balansen. 1 Vid detaljerad planering gäller det att anpassa bebyggelsen till det rådande landskapet och klimatet. När en tomt bebyggs kommer vinden att förstärkas eller reduceras, i vilken utsträckning är svårt att förutse. Det är viktigt att redan på ritningsstadiet ta hänsyn till de aktiviteter som kommer att bedrivas runt byggnaden, t ex har en parkeringsplats inte lika strikta vindkriterier som en uteservering, en lekplats eller en gångbana Vind kring byggnader Strömning kring en byggnad När vinden träffar ett hinder kommer luftens strömningsmönster att ändras, och virvlar att uppstå. Virvlarna kommer att öka vindens turbulens. Virvlarna som uppstår kan tillsammans med vindens byighet, växelvis motverka eller förstärka varandra. Det är denna samverkan som kan ge upphov till relativt starka vindar även i ett läområde, trots att vindens medelhastighet där är låg. Turbulensintensiteten (ett mått på vindhastighetsvariationen i relation till medelvindhastigheten, d v s hur oregelbunden strömningen är) får sitt maximum då vindhastigheten är som lägst och vice versa. Då vinden träffar t ex en byggnad, kommer den att förstärkas och ändra riktning kring hörnen i lovart. På den fasad som ligger på lovartsidan, kommer luften att dela sig och strömma upp över taket, ned över fasaden och runt sidorna. Den punkt där luftens strömningsmönster bryts kallas för stagnationspunkt. Stagnationspunkten ligger på byggnadens centrumlinje, ca 3/4 upp på fasaden. Under stagnationspunktens nivå framför byggnaden, kommer en återströmning att bildas. Även bakom byggnaden och i vakområdena på ett horisontellt tak, kommer mer eller mindre slutna cirkulationer att uppstå. Återströmningen bakom byggnaden sträcker sig till en bakre stagnationspunkt nedströms. Vid husets bakre hörn kommer virvlar med en vertikal axel att bildas. 3 Det är ofta den nedåtriktade vinden, som bildas vid stagnationspunkten, ifrån högre byggnader som ger upphov till vindproblematiken i gatunivå. 4 Enligt en undersökning gjord av BRE (Building Research Establishment, Storbritannien) börjar människor att tycka att vinden nere på vistelsenivå är ett problem vid byggnader som är högre än 25 m (ungefär 6 våningar) eller om byggnaden är mer än dubbelt så hög som omgivande bebyggelse. 5 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s Eliasson; Svensson, 1999, s Glaumann; Westerberg, 1988, s Eliasson; Svensson, 1999, s Oke, 1987, s

19 Det vakområde som uppstår bakom byggnaden är till stor del helt slutet. Området är så slutet att ett utsläpp, t ex av rök, nästan helt skulle stanna kvar och koncentrationen skulle fortsätta att öka om inte vindriktningen ändras. Ett annat problem med byggnaders vakområden är att snö och löv lätt ansamlas där. Ett vakområdes utsträckning beror på byggnadens höjd, längd och bredd. Områdets storlek ökar med byggnadens höjd och längd men inte nämnvärt med dess djup. Figur 4.4. Vakområdet bakom små rektangulära hus sträcker sig mellan 2-5 hinderhöjder. Vid en lång byggnad kan djupet på vaken bli upp till 8-10 hinderhöjder. Vakområdets utsträckning beror även på byggnadens utformning och vindens anblåsningsvinkel mot fasaden. Fig. 4.4 Vakområdets bredd minskar i takt med den mot vinden projicerade ytan. Hastighetsvariationen kring en byggnad har det principiella utseendet som visas i figur 4.5. På lovartsidan minskar hastigheten, för att sedan snett ut från kanterna börja öka. Vinden kommer alltså att påverka ett relativt stort område kring byggnadens hörn. Ju större hus, och därmed mer exponerad yta, desto större blir tryckskillnaderna mellan lovart och lä, och ju större tryckskillnad desto större hastighetsökning. Vid mycket höga hus har hastighetsökningar vid hörn på mer än 2,5 gånger uppmätts. Vindhastigheten vid ett hushörn i normala fall varierar från ca 0,2-2 gånger medelvindhastigheten. När det gäller punkthus blir överhastigheten lägre och även läområdet mindre.1 Fig. 4.5 Hastigheten nästan fördubblas vid vinkelrät anblåsning. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s

20 Byggnadens utformning och material påverkar starkt tryckfördelningen över fasaderna och turbulensen. För att motverka att vinden förstärks på vistelsenivå runt stora byggnader, ska bottenvåningen låtas vara större än övriga våningar, figur 4.6. Därmed kommer vinden nedåt att brytas innan den når marknivån och de Fig. 4.6 En utdragen bottenvåning minskar vindhastigheten vid gatunivå. största hastigheterna har då förflyttats till bottenvåningens tak. Tyvärr blir då bottenvåningens tak olämplig som vistelseyta. När det gäller lägre byggnader kan det räcka med att sätta skärmar eller planteringar framför byggnaden istället för att få lä på lovartsidan och därmed uppnå hastighetsreduktioner i passager och runt hörn. 1 Att åtgärda blåsiga hörn är även det komplicerat. Det optimala är att försöka undvika att förlägga gångvägar och vistelseytor till sådana lägen. Extrema vindhastigheter kan förhindras genom en lägre utbyggnad vid hörnet eller genom ett hinder, figur 4.7. Tyvärr är det svårt att få växter att ta sig i sådana lägen, och agera som ett ensamt vindskydd. 2 Fig. 4.7 Avtrappning m h a en sidobyggnad. Hus som har en mer utpräglad strömlinjeform får en bättre vindmiljö vid marken då de erbjuder ett mindre luftmotstånd. I allmänhet ger pyramidformade hus och hus med mer runda former mindre luftmotstånd. Mindre luftmotstånd innebär mindre turbulens, mindre tryckskillnader samt mindre ofrivillig ventilation, dvs mindre vindberoende energiförluster. 3 Hur vinden agerar runt enskilda byggnader är tämligen välstuderat, men när byggnader grupperas i närheten av varandra kommer det att bli mer komplicerat och svårare att förutsäga. För att kunna planera effektivt i ett område som innefattar mer än en byggnad, krävs närmare studier, antingen i en vindtunnel eller i ett numeriskt beräkningsprogram, t ex CFD (se kap. 7 Verktyg/Hjälpmedel) Balkonger och loftgångar Då byggnaden är försedd med balkonger spelar vindriktningen stor roll för vindförhållandena. Vid t ex ett 8-våningshus blåser det ca 1,5 gånger så mycket på översta balkongen som vid marken vid den mest förhärskande vindriktningen. Vid den gynnsammaste riktningen blåser det ungefär hälften så mycket som vid marken. I regel blåser det även mer på de översta balkongerna när dessa ligger på läsidan gentemot om de skulle ligga i lovart. Placeringen av balkongerna i sidled på samma våningsplan har inte någon större betydelse, så länge de inte löper runt hörnet, eftersom de då kommer att utsättas för en ökad vindhastighet. Bäst skyddade är balkonger som ligger utanpå fasaden och med gavlar som 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s a.a., s Eliasson; Svensson, 1999, s

21 löper från mark till tak. Sådana balkonger är till och med betydligt bättre vid vissa vindriktningar än balkonger som ligger i fasadlivet. Hus med loftgångar kan få problem med vinden, speciellt besvärande kan vinden var på loftgångar då husen är stora. Även här spelar vindriktningen in i hur stort problemet kommer att bli. Vid en anblåsning snett framifrån, nästan parallellt med loftgången, kommer vindhastigheten att bli som störst. Om huset har ett sadeltak eller ett valmat tak kommer vindhastigheten på den översta loftgången att bli något högre än om det förses med ett plant tak. Loftgångarna kan ges ett extra vindskydd då huset har ett utanpåliggande trapphus Passager Hörnen på en byggnad är, som ovan nämnt, ett kritiskt område där höga vindhastigheter lätt uppstår. Dock kan öppna passager genom och mellan hus ge ännu större problem med blåsten än vad hörn ger. En passage mitt på byggnaden kommer att bli blåsig eftersom huset punkteras just där tryckskillnaden mellan lovart och läsidan är mycket stor. Hur blåsigt det blir beror på byggnadens storlek och framför allt höjden på den. I modellförsök har en hastighetsförstärkning mellan 1,7-3 gånger uppmätts i en genomgående passage på ett 8- våningshus. Höjden på byggnaden är den orsak, som sagts ovan, som bidrar mest till att öka vindhastigheterna i passager men även omgivande bebyggelses höjd och anblåsningsvinkeln har stor betydelse. Blåsigheten kommer att minskas betydligt om omgivande bebyggelse inte understiger 2/3 av höghusets höjd. Däremot kommer bland de högsta vindhastigheterna att uppstå då vinden blåser mot fasaden i en sektor om ca ± 45 från vinkelrätt anblåsning. Blåsigheten ökar även något om passagebredden ökas. 2 Det är svårt att åtgärda problemet med en blåsig passage. Det gäller att leda undan vinden så att den drivande tryckdifferensen inte påverkas. Med ett stort skärmtak kan en viss förbättring uppnås. Härmed kommer lovartfasadens nedåtgående luftström att riktas åt sidorna och ge upphov till att tryckskillnaderna mellan läsidan och skärmtakets framkant blir mindre. För att få en betydande vindreduktion bör skärmtakets djup vara minst 15 % av hushöjden, figur 4.8. Om inte skärmtaket löper längs hela fasaden, bör Fig. 4.8 På ett åttavåningshus krävs det ett skärmtak som är minst 3,5 m djupt om vindmiljön ska förbättras. En passage förbättras avsevärt om den förlängs utanför fasaden. passagen förlängas på båda sidor om byggnaden. Förlängningen kan utföras så att passagemynningen placeras framför fasaden, likt en veranda med hela sidostycken. Då förhindras tillströmningen av luft ifrån sidor och snett uppifrån. 3 Ett annat sätt är att placerar dörrar på båda sidor av passagen, men även då kan det uppstå problem. Eftersom vindtrycket kan vara relativt stort kan dörren bli svår att öppna men även dubbla dörrar kan 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s a.a., s

22 bli ett problem, om de ska öppnas samtidigt. Åtgärder som t ex dörrar minskar i normala fall inte vindproblemet, eftersom de inte påverkar tryckskillnaden mellan lovart och lä. Vindproblemet skulle dock minska, om dörrarna är placerade på en förlängd passage. Kring byggnader som bildar passager genom husens inbördes placering, beror blåsigheten till stor del på passagebredden och graden av överlappning. Vinkelställda byggnader fungerar som en strut och samlar in och förstärker vinden. Ett stort överlapp ger lägre hastigheter mellan husen än hus med en bred passage (8 m) som placeras hörn mot hörn. Om passagen skulle vara 4 m istället för 8 m skulle de högre vindhastigheterna uppstå vi de överlappande byggnaderna. När det gäller passager som hus bildar har husens längd en mindre betydelse. Det är byggnadshöjden som ökar blåsigheten kraftigt. 1 Figur 4.9. Fig. 4.9 Hastighetsökning vid passager bildade av byggnadernas inbördes placering Byggnadsgruppering I mycket blåsiga lägen gäller det att ha en gruppering av husen så att de skyddar varandra. Om en byggnad är vinklad kommer det att uppstå större läområden kring den än vad det gör runt en rak byggnad, oavsett vilken anblåsningsriktning vinden har. Även vid ett innerhörn kommer det alltid att finnas mer eller mindre lä, oavsett vindriktning. 2 Figur Fig Vindhastigheter kring vinklade byggnader samt kringbyggda gårdar. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s

23 I allmänhet minskar vindhastigheten bland husen med bebyggelsetätheten. Men det som har störst betydelse för vindförhållandena är hushöjden. Låga, jämnstora byggnader som ligger tätt, ger en bra vindmiljö. Kvarteren ska också vara så slutna som möjligt. Genomgående vägar och stråk samt öppna ytor bör undvikas, i alla fall i den mest förödande vindriktningen. Där blir gatumiljön skyddad och vindhastigheterna blir inte sällan lägre än på den omgivande landsbygden. Om husen dock skulle vara högre än meter skulle vindmiljön i gatunivå bli sämre, och vindhastigheterna bli högre än jämförande landsbygd. Det beror på att byggnader som sticker upp över omgivningen för ner kraftiga höjdvindar till gatunivå. 1 Av samma anledning ska bebyggelse i skogslandskap helst hållas under trädtoppsnivå. För att få en bättre vindmiljö i ett kuperat landskap kan bebyggelsen kompletteras med vegetation så att vinden leds över bebyggelsen samt att bebyggelsen placeras i lä bakom höjden. 2 Figur Fig Plan över Bo01:s skyddande innerkvarter. Fig Utnyttja vegetation och topografi för att få ett gynnsamt vindklimat inne i bebyggelsen. I vissa fall kommer den omgivande bebyggelsen inte att försvaga vindhastigheten, utan orsaka en förstärkning istället. En byggnad som är avsevärt högre än sin omgivning kommer att föra ner stora luftmängder (se kap Strömning kring en byggnad) till vistelsenivån. Om den högre byggnaden har en lägre byggnad framför sig kommer den lägre att förstärka återcirkulationen, lovartvirveln, framför den högre byggnaden, och vindkomforten kommer där att bli dålig. Storleken på förstärkningen beror på avstånd och byggnadshöjder, figur Fig Särskilt blåsigt kan det bli på marken framför det högre huset, när avståndet mellan husen är något mindre än det högre husets höjd. 1 Eliasson; Svensson, 1999, s Glaumann; Westerberg, 1988, s

24 Att åtgärda t ex ett torg som har blivit extra blåsigt p g a att höga byggnader är placerade i anslutning till det, är mycket svårt eftersom de tryckskillnader som ligger bakom, är orsakade av hela byggnadskroppar. Vissa förbättringar av den direkta närmiljön inom torget går att få genom olika skärmarrangemang. Mellan parallella byggnader kan det uppstå relativt kraftiga virvlar i både lovart- och läområdena, p g a återcirkulationen. Vindhastigheterna mellan byggnaderna kommer att vara högre vid marknivån än vid taknivån. Det kommer att blåsa mindre på den första gården än på de efterföljande gårdarna nedströms. Då det gäller lamellhusgårdar kommer inte vindförhållandena att skilja sig så mycket vid vinkelrät anblåsning. Vid sned anblåsning kommer däremot husens bortre del av lovartsidan att utsättas för virvlar, med sitt maximum på vistelsenivå. Hur vindarna kommer att böjas av och vilken kraft de kommer att få inne på en gård, är svårt att säga i förväg. De vindriktningar som kan uppstå inom en innergård kan, p g a återcirkulationen, på många ställen t o m blir vinkelräta den fria vinden. Hur stor vindreduktionen kommer att bli mellan husen beror på gårdsdjupet. Ett djup på mellan 5-8 hushöjder kommer att ge en relativt stor reduktion över hela ytan, figur Om gårdsdjupet blir större än 10 hushöjder kommer läverkan från husen att försämras betydligt. 1 Fig Optimala sol- och vindförhållande uppnås då avståndet mellan husen är 5-8 hinderhöjder samt med gles växtlighet. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s

25 4.3 Vind och snö På en blåsig plats i vintertid kan snöns drivbildning bli ett betydande problem. Drivbildningarna orsakas av den vindriktning som är dominerande när snön faller samt även starkt påverkad av starka vindar som får snön att virvla upp. Inte sällan lägger sig snödrivorna ungefär likartat ifrån år till år. Snö, liksom andra lättransporterade partiklar som t ex löv och regn, ansamlas i läzoner. Därför kommer det vara mindre snö i lovart och mer i lä. I allmänhet blir snödjupet störst där vindhastigheten är minst. På grund av detta är det bättre att anlägga entréer, uteplatser och olika slags kommunikationsytor så att de blir fria från snödrivor i snörika områden. Vistelseytor ska dock försöka hållas till läområden, i alla fall då det inte snöar. De kraftiga och snöförande vindarna kommer från nord till ostliga riktningar. Detta gäller på de flesta håll i Sverige. Då kommer snöutfallet att bli stort på ytor som vänder sig mot sydväst. Det är inte bara höga hinder som påverkar var drivbildningen kommer att ske. Snödriften kommer igång vid ca 3-5 m/s och då transporteras snön inom några decimeter över snöytan. Därför kommer även t ex ett lågt staket eller ett buskage att till stor del påverka drivbildningen. Figur Fig Snöansamling vid olika hinder. Streckade områden får mindre snö p g a högre vindhastigheter. Det är viktigt att känna till den drivbildande vindriktningen, speciellt i snörika områden, men även i områden som bara drabbas ibland. Att planera för drivbildningen underlättar arbetet med plogning men kan även förhindra trafikolyckor. 1 Snöskydd för vägar består ofta av träd eller snöskärmar. För att få ett effektivt skydd ska avståndet till det som ska skyddas vara ungefär hinderhöjder för täta skärmar och för glesare skärmar ungefär hinderhöjder. Inom bebyggelsen kan snöröjningen underlättas då vindskydd placeras cirka 10 hinderhöjder i lovart om gångvägar och entréer, figur Fig Vindskydd ska placeras ca 10 hinderhöjder uppströms från vägar för att underlätta framkomlighet. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s

26 Snökanten framför byggnader blir ofta mycket tydlig. Det beror på att en stabil virvel framför lovartfasaden har bildats och sopat bort snön framför huset. Virveln begränsas av ett utskjutande tak eller en motstående lägre byggnad inom ett hushöjds avstånd. Lovarthörnen på en byggnad har blivit rensopade ifrån snö. Husgavlarna bakom lovarthörnen kommer att bli snörika p g a att en viss återcirkulation finns. I vakområdet bakom en byggnad, kommer snön att ansamlas, ibland ända upp till taknocken. Storleken på ansamlingen beror delvis på takvinkeln. Ett långt sluttande tak kommer att minska snöansamlingen i lä. Taken själva kommer också att utsättas för mer eller mindre snö. En hög takvinkel kommer att öka snöansamlingen på takfallet i lä Vind och regn Regnutfallet blir, som ovan nämnt, större i läområdena än på en öppen yta då det blåser. Kombinationen av vind och regn varierar stort i hela landet. I Torslanda blåser det 98 % av tiden då det regnar, medan det i Sveg blåser bara 8 % av tiden. Vindhastigheten bestämmer till en viss del mängden regn i läområdena. Vindstyrkan vid regn varierar även kraftigt mellan olika geografiska platser. I Sveg uppnår medelhastighet bara till 2 m/s jämfört med i Torslandas 8 m/s. I kustnära områden är slagregnsmängderna stora. Det regn som vinden för med sig faller ut där vindhastigheten förstärks. Vid hushörn t ex, där vinden snabbt ändrar riktning, följer inte regnet med vinden, utan faller utanför strömmen. Det kan skapa problem vid stora fasader med stor vindexponerad yta, där hörn och takfot blir utsatta för stora mängder regn. När luftströmmen går nerifrån och upp kommer den att föra med sig regn under fönsterplåtar och takfot, och man kan därför vid en dålig konstruktionslösning få problem med inträngande vatten. Det vinddrivna regnet kan göra regn- och vindskydd betydligt sämre. Det bör därför fördelaktigt utformas med både tak och skärmväggar, i områden där stark vind ofta förekommer tillsammans med regn. 2 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s Glaumann; Nord, 1993, s

27 5. Vindskydd Vindskydd används för att minska vindhastigheten och vindturbulensen. Inne i bebyggelse kan syftet med ett vindskydd vara att skydda bebyggelsen i sin helhet, för att få en lägre vindavkylning eller vindskydd i utemiljön, runt t ex vistelseytor. Bebyggelsen i sig minskar ett vindskydds läeffekt p g a att den ger upphov till en mer turbulent vind än ute på ett fält. Ett vindskydd påverkar inte bara vindhastigheten utan även fuktigheten i mark och luft, temperatur samt strålningsbalansen genom himmelsavskärmning. Därför bör materialen i läområdena vara av sådan sort att de torkar upp snabbt. 1 Det finns huvudtyper av anlagda vindskydd. Dels fjärrskydd, som är höga och relativt glesa och huvudsakligen består av trädplanteringar och dels närskydd, som är lägre och tätare, t ex plank, buskage m m. Fjärrskydden har till uppgift att ge ett allmänt vindskydd åt stora ytor medan närskydden är till för att kraftigt reducera vinden över ett litet område Läeffekt Den läeffekt som en skärm ger uttrycks i procent av ostörda vindförhållanden. Om en skärm t ex betecknas med 68 %, innebär det att skärmen kommer att reducera vindens framfart med 68 %. 3 Mätningar visar att ett mycket tätt vindskydd reducerar vindhastigheten kraftigt men hastigheten kommer dock att tillta snabbare på läsidan än vid mindre täta vindskydd. Hur stor permeabilitet en vindskyddande skärm ska ha beror på storleken av den yta som den ska skydda, höjden över marken och den vindreduktion som ska uppnås. 4 Täta eller något genomsläppliga vindskydd, närskydd, har till uppgift att kraftigt reducera vinden över en mindre yta, t ex uteplatser, balkonger eller andra platser där människor mer eller mindre kommer att vistas sittande Vindskyddets täthet och form 6 Strömningsmönstret runt en tät skärm är i regel densamma som mönstret runt ett skivhus. Vid hörnen bildas det rejäla virvlar som mattas av nedströms. Precis som bakom skivhusen kan det förekomma starka vindstötar även i lä hos täta skärmar. Vindhastigheten reduceras framför skärmen för att sedan öka nedströms ovanför skärmen. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s a.a., s a.a., s a.a., s Se bilaga C 23

28 En permeabel skärm minskar virvelbildningen eftersom den minskar tryckskillnaderna mellan lovart och lä. Vindreduktionen bakom och framför en permeabel skärm blir mindre än vid en tät skärm, men läområdet kommer att sträcka sig längre bakom skärmen. 1 Läområdets djup är också beroende av skärmens längd. Beroendet gäller upp till en längd på hinderhöjder, figur Hålformen i skärmen har även betydelse för vindreduktionseffekten, eftersom formen kan ge upphov till olika tryckfall över hindret. Skärmar som är tunna, t ex av metall, ska ha hål av storleken minst några millimeter. Tjockare skärmar, t ex håltegel, måste ha en större håldiameter, mer än en centimeter, för att uppnå ett likvärdigt vindskydd. Läområdets storlek och form påverkas även av anblåsningsvinkeln. Vid mer än 30 vinkel kommer läområdet att minska snabbt, upptill ca 60 där minskning nästan stannar av. Detta innebär ett visst vindskydd, 30 % skydd, även när vinden blåser parallellt med skärmen. 3 Om en skärm är öppen i underkant kommer uppehållsytan bakom skyddet att få en förhöjd vindhastighet men ett djupare vakområde. Om skärmen däremot är öppen eller gles i överkant blir det mindre turbulens men vakområdet kommer då att bli litet. 4 För att minska tryckskillnaderna mellan lovart och lä vid ett tätt vindskydd, ska vinden föras upp av ett hinder. Hindret kan bestå av buskage eller träd, figur Fig. 5.1 Exempel på placering av vindskyddande växtlighet. Vid användandet av täta skärmar kan hörnen bli väldigt blåsiga. Problemet går att minska med t ex en avtrappning av skärmen, att göra den permeabel vid kanterna eller att plantera växter där. Även öppningar i växtridåer, t ex för att släppa igenomen en väg, ger vindförstärkningar. Utvinklingar och överlappning kring öppningen kan minska blåsten där, genom att en större mängd luft tvingas upp över hindret. 6 Ett flertal hinder inom varandras påverkan, d v s ett avstånd på upp till 40 Fig. 5.2 Optimalt lädjup nås då skärmens längd är minst 15 hinderhöjder. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s Se bilaga C 3 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s a.a., s a.a., s

29 hinderhöjder, ger en större sammanlagd effekt än om varje enskilds effekt skulle summeras. Vinden reduceras mer ju närmare de står varandra. Optimalt är 8-10 hinderhöjder vid relativt täta hinder, glesare hinder kräver ett mindre avstånd Växtlighet som vindskydd En läplantering skiljer sig i effektivitet och planeringsmässigt ifrån t ex en tät skärm. Grenar och löv rör sig mer eller mindre beroende på vindhastigheten, och eftersom en plantering inte blir den andra lik, kan effektivitet och planeringsprinciper bara beskrivas i stora drag. En läplantering tappar dessutom en viss effekt då, och om, de tappar sina löv. En läplantering som det ej går att se igenom, räknas med att ha ungefär samma läverkan som en skärm med samma mått och 20 % permeabilitet. En rad björkar på sommaren har en vindreducerande effekt som en skärm med 50 % hålighet. Vintertid har en lövträdsridå samma läverkan som en skärm med 70 % hålighet. Lövträdsridån vintertid motsvarar en genomsiktlighet på ca 50-60%. Att använda sig av träd som vindskydd, och då i störst utsträckning som ett fjärrskydd, tar lång tid innan ett fullgott skydd har uppnåtts. Det kan ta upp år. Vid ett helt nytt område ska därför skyddande träd i så stor utsträckning som möjligt sparas eller om det är möjligt, plantera träd i förväg i ett område som ska exploateras långt senare. Annars är användandet av snabbväxande arter i kombination av mer effektiva vindskyddsarter ett alternativ. De snabbväxande arterna tas sedan bort i takt med att de permanenta träden växer upp. 2 Vid valet av växter är det viktigt att välja dem som tål hård vind. Sådana växter är t ex hagtorn, nyponros och naverlönn. 3 Enradiga planteringar, såsom alléer, som innan använts inom jordbruket är inte lika bra lämpade för bebyggelse. Det beror på att alléerna är relativt glesa nedtill och det blir därför en förstärkt vind under kronan och en bit nedströms. Planteringar upp till en tjocklek av 10 m bör ha en jämn täthet och kompletteras med buskvegetation som hindrar vinden nedtill. I bredare planteringar är inte tätheten lika viktigt. 4 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s Lindholm; Kristensson; Nilsson, 1988, s Glaumann; Nord, 1993, s

30 6. Kunskapsläget 6.1 Historisk bakgrund Människan har under alla år försökt att skydda sig från naturens element och har med tiden lärt sig att förädla den konsten. Om man väljer ett modernare perspektiv ser vi att odlingsoch betesmark har spelat en stor roll för hur metoderna för vindskyddsanvändande har utvecklats. Här spelar läplanteringar, i form av träd och buskar, en viktig roll. Även i städerna fyller växterna en stor funktion då det gäller vindreducering, men på ett annorlunda sätt. Här är det framför allt byggnadernas design och placering som påverkar vindmiljön Växtlighet som vindskydd i öppen mark Läplanteringar är inget modernt påfund, även om det till stor del kom att utvecklas under 1900-talet. Man tror sig veta att människor under medeltiden utnyttjade växtplanteringar för att skydda sina odlingsmarker från vinden, bl a i Skottland.1 Även i området runt Rhônefloden i Frankrike finns en månghundraårig tradition att plantera träd och buskar som skyddande väggar.2 De mer storskaliga läplanteringarna, eller läbältena, kom att växa fram i Nordamerika och Sovjet under tidigt 1900-tal. I USA handlar det om den vidsträckta prärien i Dakota, Nebraska, Kansas och Oklahoma där årsnederbörden är mycket låg. Den torra jorden förs lätt med av de ständigt återkommande stormarna.3 Detta skapade naturligtvis ett stort problem för markägarna och har ofta omskrivits inte minst i skönlitteraturen. Den Fig. 6.1 Sandstorm i Texas på 1930-talet. amerikanske författaren John Steinbeck är en av dem som i Vredens Druvor skildrar hur den ökända stormen 1934 drog med sig uppskattningsvis 300 miljoner ton jord, figur 6.1. Dessa erosionsskador ledde till en storsatsning på vidsträckta läplanteringar. 4 1 Fritzbøger, 2002, s. 43 Chandler, 1967, s Jensen, 1959, s Fritzbøger, 2002, s

31 Samma sak gäller den sovjetiska steppen där det 1946 bestämdes att alla statliga lantbruk skulle vindskyddas. Under de följande 25 åren kom närmare en miljon km av läbälten att planteras.1 Dessa utbredda läplanteringar har en mer eller mindre skogliknande karaktär med en bredd på omkring 50 meter istället för de enkelradiga trädplanteringarna vi är vana att se här hemma. Detta beror på att de enstaka raderna av trädskärmar helt enkelt inte klarar av att stå emot de kraftiga vindarna under någon längre tid även om det har visat sig att skärmarnas läeffekt är bättre jämfört med de breda skogbältenas.2 (Se även nedan) På den ukrainska slätten används också vindskyddsplanteringar, men då fram för allt för att komma till rätta med problemet som snödrivbildningen skapar på vintern. Läplanteringarna är då glesare nertill och tätare uppåt. Detta har den negativa effekten att vinden inte reduceras optimalt intill skyddet men gör att snön sprids ut på en större yta och inte ansamlas i stora drivor. I Australien används läplanteringar i syftet att skydda betande djur över stora områden. I det fallet är höga och täta planteringar att föredra.3 I våra trakter är det framför allt Danmark som har varit föregångaren då det gäller vindskydd av öppen mark. Figur 6.2. Detta beror till stor del på att 1/7 del av Danmarks lantbruksareal uppskattas ha försvunnit på grund av jordflykt. Sand- och jordflykt har sen hundratals år tillbaka varit en avgörande faktor i utformningen av odlingsmarkerna. Även husens utseende och placering har fått uttryck av vindens ständiga påverkan, inte minst på den västra delen av Jylland. Där hade husen ofta små gluggar till fönster och låg med kortsidan mot blåsten från väst. Vinden sägs också ha bidragit till den västjyska strävsamheten som gärna omtalas av lokala poeter.4 Fig. 6.2 Läplanteringar kring danska odlingsmarker. Det var inte bara skönlitterära texter som uppmärksammade vindens effekter, utan så småningom uppmärksammades det även inom politiken. På tidigt 1800-tal skrev den danske ekonomen J. Hansen om fördelarna med läplanteringar: Når stormen trænger sig mot jorden og finder modstand af træer, hække etc førend den når jorden, er det jo naturligt, at luften herved får et tilbagetryk, som gør at en anden luft for denne må give plads, og på grund heraf er det jo indlysende, hvorledes det går til, at man i en vel omplantet mark med levande hegn, endog i kendelig blæst næsten ikke føler sådant.5 1 Fritzbøger, 2002, s. 43 Jensen, 1959, s Lindholm; Kristensson; Nilsson, 1988 s.25 4 Fritzbøger, 2002, s a.a., s

32 Under mitten av 1800-talet börjar flera städer i Europa ta till sig tankar om växtlighet som en viktig del för klimattänkandet och inte bara för ekonomisk vinning. På 1870-talet kom de första danska statliga anslagen till läplanteringar, men man hade fortfarande ont om faktiska bevis för trädens positiva påverkan på klimatet. Ett steg närmare dessa faktiska bevis togs i slutet av 1870-talet då fysikern Poul la Cour anställdes på Askovs Højskole. Han intresserade sig mycket för vindkraftens möjlighet att omvandlas till elektricitet men gjorde också mätningar ute i fält kring vindskyddsplanteringar. Han presenterade 1889 sina resultat som visade att marken kring vindskydd hade en högre temperatur än den oskyddade. Han fann också att den skyddade marken hade en bättre vattenbalans.1 Vidare fältmätningar gjordes 1902 av J. Brüel. Han undersökte effekterna av läplanteringarnas olika avstånd. Han konstaterade att vinden slog ner och därmed tog bort läeffekten mittemellan fem meter höga planteringsrader med 190 meters mellanrum.2 Just förhållandet mellan vindskyddens avstånd och höjd är något som fortsatte att intressera forskare, inte minst Martin Jensen på 1950-talet. Han tittade på skillnaden mellan breda skogsbälten och enkla trärader för att jämföra dess läeffekter. Hans resultat visade att tre rader, med cirka 100 meters mellanrum, av läplanteringar med en höjd av 5 meter både reducerade vinden betydligt mer än ett 500 meter brett skogsparti och att det dessutom skyddade ett större område.3 Figur 6.3. Fig. 6.3 Skillnaden mellan breda skogsbälten och enkla trädrader ur vindskyddsaspekt. Det var på 1900-talet som forskningen kring vindens effekter och möjligheter började ta fart på allvar, inte minst tack vare ovannämnda man; Martin Jensen. Han var en ung student som även arbetade som assistent på Danmarks Tekniske Højskole under 1930-talet. Skolan hade vid denna tidpunkt förvärvat en vindtunnel och Jensen var med som assistent till professor Nøkkentved under de tidiga försöken. Figur 6.4. Med hjälp av vindtunneln kunde man nu under kontrollerade förhållanden styra Fig. 6.4 En av Danmarks första vindtunnlar från 1930-talet. 1 Fritzbøger, 2002, s. 36 a.a., s Jensen, 1959, s

33 vindens riktning samt hastighet och tillsammans med fältmätningar få fram trovärdiga resultat. Några av de tidiga resultaten som kom fram ur detta var att läplanteringarna inte blev bättre ju tätare de var, eftersom tätheten gör att det skapas turbulens och därmed ökad vindhastighet. Fortsatta undersökningar ledde till en banbrytande avhandling och Jensens utnämning till polyteknisk doktor En annan forskare som, under 30-talet, intresserade sig för läplanteringar var Knut Oldenburg. Hans undersökningar visade att trädarternas olika egenskaper spelade stor roll då det gällde vindtålighet och vindreducering. Rönnen t ex minskade vinden med 1/3 då den bar löv men bara med 1/8 under vintern. Oldenburg ansåg därför att barrträd var att föredra för att skapa ett jämt skydd över hela året. 2 Läplanteringar kom att få ytterligare uppmärksamhet i och med 1938 års stormperiod som var värre än vanligt och drabbade stora delar av Jyllands jordbruksmarker. Skadornas omfattning kom att starta en landsomfattande hjälpinsamling och bidrog också till att frivilligorganisationen Det Flyvende Korps kom att ta del i arbetet med läplanteringar. 3 Figur 6.5. Fig. 6.5 Skötsel av läplanteringar Under 50- och 60-talen var många av de gamla vindskyddsplanteringarna uttjänta och det fanns ett behov av att vidareutveckla tidigare kunskaper. En man vid namn W. Nägeli var verksam inom området och intresserade sig för att se hur spridda träd eller trädgrupper klarar vindreducering i jämförelse med de traditionella trädraderna. Han använde beteslandskap i Schweiz för sina mätningar och konstaterade att denna splittrade struktur kunde reducera vinden med %. 4 Slutligen kan det sägas att dagens läplanteringar är resultatet av flera hundra års trial and error. Långt ifrån alla trädsorter klarar konstant vindbelastning, men det är i själva verket inte det enskilda trädet som inverkar på läeffekten utan höjd, täthet och inbördes avstånd. 1 Fritzbøger, 2002, s a.a., s a.a., s Lindholm; Kristensson; Nilsson,1988, s. 21, 26 29

34 6.1.2 Vind kring byggnader Eftersom vindhastigheten påverkar hur vi upplever temperaturen har olika forskare tittat på hur vindskydd kan ge en ökad vistelsekomfort. Detta är primärt ett behov i den urbana miljön och inte sällan används växtlighet för att minska vindhastigheterna. Vindskydd i bebyggd miljön skiljer sig dock på många sätt från dem i öppna odlingslandskap, t ex finns inte samma krav på att skydda lika vidsträckta områden och behovet av vindskyddets marksnålhet är inte heller lika utbrett. Behovet av vindskydd i bostadsområden är mer varierat och kan delas in i tre olika grupper: Åtgärder för att minska förstärkta vindar kring byggnader Vindskydd för vistelseytor med höga läkrav, t ex lekplatser och sittplatser Vindskydd för att ge en allmän vindreduktion på en större yta 1 Dessutom ska det passa in rent estetiskt i den kringliggande miljön. Innan dessa krav kan uppfyllas måste kunskapen om hur luftrörelserna kring byggnaderna beter sig finnas. Tillvägagångssätten är olika och har utvecklats med tiden. Martin Jensen, som omnämnts tidigare, var tidig med att använda vindtunnelförsök. Grundprincipen för denna typ av försök är att placera huskroppsmodeller i ett slutet och kontrollerbart rum och låta en fläkt fungera som vindkälla. För att åskådliggöra luftrörelserna används ofta rök eller fina partiklar. Jensen utnyttjade även vatten för att kunna utläsa rörelsemönster, t ex med hjälp av en vattenränna. En modell av ett hus läggs i rännan med kortsidan 5 mm över vattenytan och fästs på en rörlig platta som går att dra längs rännan. Aluminiumpulver strös på vattenytan för att förtydliga mönstret som uppkommer när man drar plattan. 2 Figur 6.6. Fig. 6.6 Tidigt försök för att bestämma luftrörelser kring taklutningar. 1 Lindholm; Kristensson; Nilsson, 1988, s Jensen, 1959, s

35 På 50-talet fortsatte tankarna i samma banor som Nøkkentved, Jensen och deras föregångare börjat på. Intresset låg i att optimera vindskydden för boendemiljöer och handlade framför allt om täthet och avstånd. Men det hände även något nytt vid denna tidpunkt. Arkitektens roll uppmärksammades i samband med vindundersökningar. Det diskuterades om olika metoder för att bedöma vindens effekter på blivande bostadsområden. Victor Olgyay nämner I. S. Wieners (1955) tre nödvändiga typer av vinddata: Huvudsaklig vindriktning, procentuellt sett Vindhastigheten Generella egenskaper som t ex varma eller kalla vindar 1 Generellt sett ansågs arkitekten inte behöva göra mycket mer än att tolka sina egna fysiska upplevelser av vinden på platsen alternativt ta hjälp av s k rökfacklor eller vimplar. Sverre Petterssen skriver i sin bok Introduction to Meteorology från 1941: It is possible to estimate the speed of the wind without the use of any instrument. The skilled observer will be able to estimate the force of the wind from the action it has on certain objects, such as smoke, flags and sails. When this is done, the wind speed is referred to what is called the Beaufort scale. 2 Om arkitekten ändå önskade mer precisa uppgifter fanns olika mätinstrument att tillgå, exempelvis en portabel anemometer som mäter vindstyrkan eller en byvindsmätare som uppfattar de maximala vindstötarna. 3 Även stadsplanerarnas roll uppmärksammades i dessa sammanhang, då diskussioner kring hur byggnader bör placeras i terrängen uppkom. Pleijel (1960) menade att stora dalar kan leda till problem vid bostadsplanering eftersom luftströmmarna kan ledas ner i dalen och åstadkomma höga vindhastigheter. På grund av detta bör gator som fungerar som transportleder för vinden, oftast långa gator längs med dalgången, brytas av. 4 Inom kalla regioner är söder- eller sydöstsluttning att föredra enligt Olgyay. Han tittade då på både vindskyddsverkan samt solstrålning och för att undvika kalluftssjöar ansåg han även att bebyggelsen bör läggas i sluttningen mellanpartier. Själva bebyggelsestrukturen bör hållas tät för att skydda mot oönskade vindar men inte så tät att effekten av solinstrålning går förlorad. 5 Europa låg fortfarande före länder som t ex USA i sin forskning rörande vindpåverkan på och kring byggnader mycket tack vare tidigare nämnda danska forskare och G. Eiffels ingenjörskunskaper i samband med Eiffeltornets uppförande Däremot uppmärksammas, i Amerika under denna tid, problemet med vad som brukar kallas 1 Olgyay, 1963, s Aronin, 1953, s a.a., s Mattson, 1979, s Olgyay, 1963, s & 91 6 Aronin, 1953, s

36 värmeöar, d v s varm och förorenad luft som lägger sig likt ett lock över de tätaste delarna av staden. Aronin hade 1953 fyra grundläggande förslag på hur man minimerar problemet: 1) Ta hänsyn till stadens makro- och mikroluftrörelser 2) Förlägg industrier så att dess utsläpp blåser bort från bebyggelsen 3) Skapa grönytor för att ta upp överskottsvärme 4) Minska utsläppen 1 Under 50- och 60-talen ökade förståelsen för luftmiljöns tillstånd i boendemiljöer och forskningen kring det hade ökat. I samband med detta ägde 1968 en konferens rum i Bryssel med temat Urban Climates and Building Climatology. Den anordnades i samarbete med WMO; World Meteorological Organization och WHO; World Health Organization. På konferensen efterfrågades mer forskning kring luftrörelser i stadsmiljöer och vid skiftet tal kom viktig forskning fram som tog upp problematiken kring turbulens i urban miljö, bl a av Bowne 1968, Graham 1968, Bowne & Ball 1970, Hilst & Bowne Alla ovannämnda resultat visade att stadens bebyggelse leder till en i genomsnitt 30 50% ökning av turbulenta luftrörelser. 2 Eftersom vindarna för med sig föroreningar uppmärksammades under 70-talet problematiken kring spridningen av div utsläpp. En enkel grundregel handlar om att bostadsområden bör placeras på stadens lovartsida och industriområdena på läsidan. 3 Man ska också, enligt J. O. Mattsson, vara försiktig med var på byggnaden man placerar rökutsläpp eftersom det kring husen bildas s k separationsytor, figur 6.7. Innanför dessa ytor är strömningen svag och ofta riktad mot den generella strömningsriktningen. Inga rökutsläpp bör finnas inom en separationsyta eftersom röken ofta blir kvar där. Utanför dessa ytor blir vindförstärkningen kraftig och kan då allt som oftast påverka balkonger, lekplatser eller dyl. 4 Fig. 6.7 Förtydligande av separationsytor vid byggnader. 1 Aronin, 1953, s Oke, 1974 s Mattson, 1979 s a.a., s

37 På 60- och 70-talet ökade intresset för klimatet kring enskilda byggnader. Olgyay var en av dem som gjorde beräkningar på skillnaden i uppvärmningsbehov mellan ett hus utsatt för vindstyrkor på 20 mph (6 m/s) och ett för 5 mph (1,5 m/s) under samma temperaturförhållanden. Han kom fram till att det mest vindutsatta huset uppskattningsvis har ett 2,4 gånger större värmebehov. På The Lake States Forest Experimental Station gjordes fysiska undersökningar med liknande resultat. Två identiska hus med 70 F (21 C) inomhus användes i försöken. Det ena utsattes för vindar medan det andra skyddades. Resultatet visade en 23 % bränsleskillnad. 1 I dessa sammanhang är det även viktigt att ta hänsyn till byggnadens täthet och ventilationssystem, något som P. O. Nylund gjorde på 70-talet. Han genomförde ett forskningsprojekt med syfte att visa på förändring i en byggnads energianvändning p g a ventilationssystem och oavsiktligt luftläckage. 2 Mattsson skrev 1979: För att utan alltför omfattande energiinsatser kunna upprätthålla ett önskvärt inneklimat är det därför nödvändigt att definiera byggnadernas klimatprestanda genom några noggranna studier av uteklimatets påfrestningar på byggnaderna och den ömsesidiga påverkan som äger rum mellan hus och uteklimat. 3 Effekterna av miljonprogrammet började mot slutet av 70-talet att kännas och många bostadsområden planerades om. De stora huskropparna och deras placering ledde allt som oftast till dålig vistelsekomfort i utemiljön och ett exempel på detta är området Kroksbäck i Malmö. Från juli 1975 var det möjligt att från staten erhålla bidrag för att i första hand förbättra utemiljön i bostadsområdet. Detta utnyttjades i Kroksbäcksfallet för att kommat till rätta med den blåsiga och enformiga vistelsemiljön kring åttavåningshusen. 4 Som en reaktion mot den dåliga planeringen av miljonprogrammets bostadsområden börjar forskningen på 80-talet rikta sig mot olika former av tumregler för vindplanering i vistelsemiljöer. I Sverige är det inte minst paret Glaumann och Westerberg som har bidragit till den utvecklingen med hjälp av div böcker inom området uteklimat och vindplanering. 1 Olgyay, 1963, s Nylund, 1979, s Mattson, 1979, s Glaumann, 1993, s

38 6.2 Vindkännedom hos studenter och yrkesverksamma Arkitekt Arkitektens roll i vindplaneringen är att gestalta byggnader som är anpassade till platsen, och även känna till hur byggnader samspelar med vinden i både stort och litet perspektiv, samt vilka åtgärder som kan tillämpas för att reducera vindproblemen. Arkitektutbildningen i Lund innehåller inga specifika kurser inom vindplanering. Inom kursutbudet finns det en valfri kurs för 4:e års arkitektstuderande som behandlar begreppet Hållbar bostadsutveckling i ett mer globalt perspektiv. Kursen motsvarar 2 p, och begreppet vind antas ingå i kursmålet ett klimatanpassat byggande. 1 Inom utbildningen finns det kurser som behandlar byggnader i en större skala, samspel med omgivning etc. Aspekten vindplanering skulle kunna tillämpas i kurserna Stadskvalitet och urban form samt Stadsutformning, Urban design Stadsplanerare/Fysisk planerare Stadsplanerarens roll utifrån vindperspektivet är att planera stadsstrukturen på ett sådant sätt att grundförutsättningarna för en god vistelsemiljö skapas. Kunskapen om hur, när och var vinden förstärks bör även finnas. Vindplaneringen kan räknas till en del av ett hållbart byggande, som utgör en viktig grundsten i samhällets utveckling. Utbildningen i Karlskrona innehåller ett flertal planeringskurser där begreppet skulle kunna behandlas bl a Stadsförnyelse, Landskapsplanering och Urban Teori. 3 I årskurs två hålls en endagsföreläsning om klimatanpassad planering och byggande, som hålls av författaren Varis Bokalders till boken Byggekologi Landskapsarkitekt En landskapsarkitekts roll i vindplaneringen är att i helhet se ett närskydds betydelse för en stad. De förväntas att ha kunskap om växtlighetens påverkan på en global, nationell och lokal nivå. Kursutbudet inom utbildningen innehåller mycket om människan och dess boendemiljö; hur människan påverkas av olika planeringsåtgärder. Tonvikten läggs på att kunna analysera a.a Se bilaga M 34

39 konsekvenser av olika planteringsåtgärder men även också samspelet mellan byggnader och växtlighet Byggingenjör En byggingenjörs roll är inte så hårt definierad vad det gäller vindplanering, men bär ändå ett stort allmänt ansvar ute i arbetslivet, inte minst när det gäller energiaspekter. En byggingenjör kan också arbeta inom många nischer, t ex stadsplanerings- och arkitektkontor alt. som projektledare för byggprojekt

40 7. Verktyg/Hjälpmedel När ett nytt område eller en ny byggnad planeras är det viktigt att ta hänsyn till vilken påverkan detta har på den befintliga miljön, inte minst när det gäller utemiljön. För att ta reda på det krävs olika verktyg. Dessa verktyg kan t ex vara vindtunnelsimulering, numeriska beräkningar (CFD), vind- och föroreningsstatistik eller en kombination. Det finns olika åsikter om vilka hjälpmedel som är att föredra, när de bör användas och om de behövs över huvudtaget. Vi har valt at ta upp två olika typer, numeriska beräkningar och vindtunnlar, eftersom dessa ofta står mot varandra i diskussionerna. Även en genomgång av enklare metoder görs. 7.1 Vindtunnelsimulering Vindtunnelsimuleringar är ett vanligt verktyg när det handlar om vindplanering som har tagits upp i korthet i föregående kapitel. Det finns flera olika typer av vindtunnlar och de första försöken som gjordes mot slutet av 1800-talet var kopplade till flygplansmodeller.1 Dansken Martin Jensen, som nämns under den historiska bakgrunden, var en av dem som utnyttjade vindtunneln för sin forskning på ett tidigt stadium. Den typen av tunnel som används till att testa bebyggelsemodeller kallas boundary layer wind tunnel och består av en lång, täckt sektion som leder fram till en roterande platta varpå modellen placeras. Den roterande plattan är till för att enkelt kunna justera vindriktning eftersom vinden sällan kommer från endast en riktning.2 Ytan framför plattan kan fås att efterlikna markens naturliga råhet med hjälp av små klossar i varierande storlek, figur 7.1. Stor vikt läggs vid att kunna efterlikna den verkliga vinden så mycket som möjligt. Av detta skäl används lokal vindstatistik för att kunna skapa en miljö med naturtrogen vindhastighet samt byighet och för turbulensen finns speciella generatorer.3 I särskilt kuperad bergsterräng görs vanligen separata försök parallellt med modellförsöken för att ge en tydligare bild av Fig. 7.1 Modell uppbyggd i vindtunnel med topografins inverkan på den bebyggda miljön.3 simulering av markens naturliga råhet. Husmodellerna i sig görs vanligtvis i plexiglas, men i vissa fall används också balsaträ eller olika former av cellplast. Skalan på modellerna kan variera mellan 1:60 och 1:1000 men det vanligaste är att de gestaltas i 1:200 eller 1:400. Byggnaderna förses sedan med Gamble, Scott, nov 2003, pp

41 tryckavkännare, oftast bestående av kopparrör, som mäter vindarnas skiftande tryck mot fasaderna. I vissa fall kan det röra sig om flera hundra mätpunkter. 1 För att mäta vindhastigheten och turbulensen används anemometriska avläsare i människohöjd. På platser som är särskilt viktiga då det gäller vistelsekomfort, t ex lekplatser, sittplatser och dyl, görs vanligtvis kvantitativa mätningar eftersom noggrannheten där är större. För att åskådliggöra hur vindmönstret ser ut kring byggnaderna kan färgad rök eller fina partiklar blåsas in och eventuellt även filmas för att ge en helhetsuppfattning. 2 Under de tidiga försöken var det inte ovanligt att remsor fästes mot berörda ytor för att ge en bild av rörelsemönstret. Vindtunnelsimuleringar kan användas till flera olika tester utöver att uppskatta vindlaster och vistelsemiljön kring byggnaderna. De kan även utnyttjas för att ta reda på snöackumulering, konstruktionens hållfasthet, hållfasthet och säkerhet under byggtiden, föroreningsspridning, förhållanden vid ventilationsintag, mm. 3 Sverige har inte någon direkt tradition att utföra vindtunneltester i kommersiellt syfte och av naturliga skäl finns det därför inte speciellt många vindtunnlar att tillgå. Av dem som finns är det ytterst få som används i syfte att simulera luftrörelser kring bebyggelse. Högskolan i Gävle är dock ett exempel där sådana tester utförs men då mestadels i forskningssyfte. 4 Figur 7.2. Fig. 7.2 Principskiss över vindtunneln i Gävle. Situationen ser annorlunda ut i länder som Storbritannien, USA och Kanada där vindtunnelsimuleringar utförs i betydligt större utsträckning bl a av brittiska BRE - Building Research Establishment, amerikanska CPP - Cermak, Peterka & Petersen och kanadensiska RWDI - Rowan Williams Davies & Irwin Inc. 1 Gamble, Scott, nov 2003, pp

42 7.2 Numeriska vindsimuleringar CFD Datorsimulerade studier för att åskådliggöra flöden av olika slag kan kallas en numerisk vindtunnel. Den vanligaste datortekniken som används för detta är CFD - Computational Fluid Dynamics, inte minst inom flyg- och ventilationsbranschen och andra tekniskt intensiva företag över stora delar av världen. CFD-tekniken gör det möjligt att i en tredimensionell, digital miljö bygga upp modeller av t ex byggnader och deras omgivning för att få fram vindens hastighet, riktning, tryck, turbulens mm. Beräkningsmiljön utgår exempelvis från arkitektens tvådimensionella CAD-ritning, varpå den sedan byggs upp i geometrier och beräkningsceller. Hänsyn tas även till miljön runtomkring i form av vegetation, topografi och annat som kan påverka markens råhet. Efter det sker själva beräkningsprocessen som slutligen analyseras och åskådliggörs i tydliga, färgkodade rörelsemönster. CFD-tekniken gör det möjligt att göra ett flertal olika tester bl a för vindlaster, spridning av luftföroreningar och ventilation. Det finns också möjlighet att testa och jämföra olika vindåtgärdsförslag som t ex vindskärmar och växtlighet Hur fungerar CFD hos SMHI? I Sverige är det framför allt SMHI som utför numeriska vindsimuleringar och har gjort så i omkring 15 år. Deras främsta kunder är teknikkonsulter inom t ex Vägverket och Banverket men också arkitekter, byggherrar och stadsplanerare. 2 En hel del av utredningarna kommer till på grund av att boende eller andra intressenter i omgivningen har klagat på gällande förhållanden. Det finns ett flertal program som bygger på CFD-tekniken och en av de största leverantörerna är Fluent CFD Software & Service som tillhandahåller olika program för olika syften och för de olika momenten i simuleringsprocessen. SMHI använder sig till stor del av Fluents program som t ex gambit, men även andra program som OpenFOAM och Paraview, då det gäller simulering av utemiljön. Simuleringsprocessen är, som sagt, uppdelad i tre steg: Preprocess (gambit - Fluent) Beräkningsprocess (Fluent, OpenFOAM, Paraview) Postprocess (Fluent, VindVis) Matthis, nr 6, Se bilaga D 38

43 Preprocessen avser uppbyggnaden av önskat område i form av geometrier (husen) och beräkningsceller (utrymmet mellan husen). Beräkningsområdet avgränsas precis som i en vindtunnel och höjden sätts till 1000 meter alternativt till 10 gånger hushöjden.1 Beräkningsprocessen är den mest tidskrävande delen och hanterar beräkningar för strömningar från åtta olika vindriktningar.2 Figur 7.3. Resultatet analyseras sedan utifrån olika komfortkriterier, varav det mest detaljerade visar vilka områden som förväntas ha vindar över 5 m/s och hur frekvent dessa vindar förekommer. Om en mer förenklad översikt önskas är det även möjligt att utvärdera vindförstärkningen kring olika platser. Resultatet presenteras med hjälp av program som t ex VindVis; ett examensarbete som tagits fram i samarbete med SMHI.3 Figur 7.4 a och b. Fig. 7.3 Uppbyggnad av bostadsområde i preprocessen. Fig. 7.4 a Visualisering och resultat av vindförhållanden. Fig. 7.4 b Exempel på presentationsbilder från VindVis. Överst visas det uppbyggda området samt vindriktningen i vistelsezonen vid 270 anblåsning. De undre bilderna visar vindhastigheterna vid 90 samt 270 anblåsning. 1 Se bilaga D Se bilaga D 2 39

44 SMHI har uppskattningsvis mellan fem och sju vindsimuleringsuppdrag per år. 1 Några exempel är Svinesundsbron, Kista Science Tower och Residence Tower, Hammarby Sjöstad och Klosterkällan i Lund. Då det gäller Svinesundsbron involverades SMHI för att analysera vindlasterna på konstruktionerna. Det är det kraftigt kuperade landskapet och dess växtlighet som bidrar till en oönskad turbulent vindmiljö och skapade behovet av en vindutredning. 2 I fallet med de över 100 meter höga tornen i Kista gjordes analyser av vindmiljön runtomkring och av lasterna som verkar på byggnaderna. Innan Hammarby Sjöstad i Stockholm stod klart önskades en utredning av hur vindklimatet skulle komma att påverka de boende. Samma sak handlade det om för arkitekterna som planerade Klosterkällan i Lund ENVI-met Ett annat program som används vid den här typen av beräkningar är ENVI-met. Programmet har utvecklats i Tyskland och är en tredimensionell beräkningsmodell som simulerar mikroklimat och luftrörelser i stadsmiljö. Modellen kan behandla beräkningar på bl a: Flöde kring byggnader Värmeutbyte vid ytor Turbulens Växtlighetsparametrar Partikeldispersion För att visualisera resultatet finns det, likt CFD, olika applikationer att tillämpa, exempelvis ENVIview Det finns även applikationer för att simulera skuggverkan med hjälp av SHADOW 2.2. Programmets största fördel är att det är gratis och går att ladda ner från hemsidan. Det kräver heller inte mycket datorkraft utan går att nyttja på vanlig hemdator med 128 MB RAM minne, detta naturligtvis lite beroende på projektets storlek. 4 Det finns även en mer utvecklad version för professionella användare. Programmet används till stor del till att beräkna och åskådliggöra temperaturskillnader i urbana miljöer men går också bra att använda för att uppskatta vindflöden. 5 1 Se bilaga D 2 Matthis, nr 6, Se bilaga E 40

45 7.3 Jämförelse mellan numerisk och fysisk vindsimulering Det råder inte sällan en debatt mellan vilka verktyg som är mest fördelaktiga eller mest rättvisande. Det handlar mycket om olika länders tradition och kunskap, där länder som Danmark, Storbritannien och Kanada gärna framhäver vindtunneln som det bäst lämpade. Huvudargumentet i detta fall handlar till stor del om att CFD inte skulle vara en fullgod ersättning för vindtunnelförsök utan endast ett komplement. Kritiker menar att det allt som oftast händer att oseriösa konsulter tar fram felaktiga eller otillräckliga analyser som sedan presenteras på ett professionellt och trovärdigt sätt. Därav kommer öknamnet Colourful Flow Drawings. 1 Det har också kallats Colour For Directors. CFD-förespråkares starkaste argument baseras på att denna teknik är något snabbare men framför allt billigare. En enkel bedömning tar mellan fyra och åtta veckor i vindtunnelsimuleringar och ungefär tre till fyra veckor i de numeriska. Kostnadsmässigt är det en stor skillnad eftersom en genomsnittlig vindtunnelanalys i USA kostar omkring och dollar. 2 I Sverige kostar en treveckors vindutredning sek. 3 Förespråkarna för CFD menar också att det faktum att simuleringen sker i fullskala ger en mer korrekt bild av verkligheten eftersom det inte alltid är en lätt sak att uppnå full turbulens i en vindtunnel. Det är inte heller många vindtunnlar som klarar av att återskapa atmosfärens varierade temperaturprofil med höjden vilket bör tas hänsyn till om det önskas en analys över föroreningsspridning. Dessutom sker CFD-beräkningen på ett heltäckande område och inte som i vindtunnel där intressanta mätpunkter väljs ut med eventuell risk att förbise viktiga områden. 4 Då det handlar om lagring och återupptagande av vindanalyser har CFD ett naturligt försprång eftersom den virtuella modellen är betydligt enklare att förvara. Det krävs heller inte mycket för att återuppta ett gammalt projekt och titta på nya idéer och lösningar jämför med en viss igångsättningstid som vindtunnelförsök innebär. I ett test mellan CFD och vindtunnel visade CFD-resultaten stämma överens med tunnelns. 5 1 Cochran; Leighton, Vol 49 pp Gamble, Scott, nov 2003, pp Se bilaga D Gadilhe; Janvier; Barnaud, 1993, s

46 7.4 Klimatstatistik Att utforma en plats för att uppnå en bra utemiljö kan vara tvetydigt; solen ska släppas in samtidigt som platsen inte ska bli onödigt blåsig, och inte sällan väljs solen framför andra klimataspekter. Det kritiska för en vistelsevänlig utemiljö är att få den till att bli tillräckligt skyddad från de vindar som i störst utsträckning påverkar uteupplevelsen negativt. Att skydda en plats mot vindar som ger upphov till stora negativa komfortkonsekvenser, innebär allt som oftast att skydda den mot vinterns förhärskande vindar. Att använda sig av vindstatistik är en lätt åtgärd för att skaffa sig en relativt uttömmande och snabb överblick av vindläget. Vindstatistik finns att tillgå, som täcker in de flesta områden i Sverige. I Malmö är t ex under vintertid, med mars som tillägg, SV-V samt Ö riktning de vanligast förekommande, se tabell 7.1. I tabell 7.2 visar det sig även att vintermånaderna är de månader som har den största fördelningen av de högst uppmätta vindhastigheterna. 1 Vindriktning Året Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec N 7,4 7,8 9,8 8,5 7,4 7,4 6,9 8,0 6,2 6,1 6,9 7,2 7,2 NÖ 7,7 11,8 11,4 8,8 6,4 7,1 4,0 4,5 5,4 6,7 8,6 8,2 9,9 Ö 14,4 13,4 15,4 20,3 14,4 22,0 10,7 8,9 12,5 10,7 16,0 16,3 12,4 SÖ 12,0 12,9 11,1 14,0 13,2 10,5 10,0 9,3 10,7 11,3 12,0 15,3 13,5 S 11,1 11,9 8,9 8,5 11,8 9,5 12,0 11,1 10,7 10,8 11,6 14,1 12,1 SV 16,0 17,3 14,2 11,5 14,4 11,8 17,5 17,7 16,8 17,0 18,7 15,9 19,3 V 17,2 15,9 16,6 14,2 15,5 15,2 21,2 20,7 19,3 21,9 15,4 14,2 16,9 NV 11,2 6,8 9,3 11,8 14,6 14,7 15,7 17,2 14,2 11,1 7,0 6,0 5,8 Lugnt 3,0 2,3 3,2 2,6 2,4 2,0 2,1 2,8 4,3 4,6 3,7 2,9 3,0 Tabell 7.1 Procentuell frekvens av olika vindriktningar , Malmö Flygplats. Vindstyrka (Beaufort) Året Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec ,2 4,4 5,3 6, ,1 5,3 5,5 6,0 3,5 3,9 1,0 0,7 0,9 1,2 2,2 3,2 3,7 7 0,6 1,2 1,5 1,5 0,9 0,8 0,1 0,1 0,2 0,2 0,4 0,6 0,5 8 0,15 0,3 0,5 0,3 0,2 0,3 0,0 0,2 0,1 9 0,03 0,0 0,2 0,1 0,0 0,0 0,0 0, Tabell 7.2 Procentuell frekvens av olika vindstyrkor , Malmö Flygplats. 1 Taesler, 1972, s. 178,

47 Vindplaneringen ska även anpassas beroende på vilken aktivitet (uteservering, promenadstråk, balkong, lekplats, badplats etc) som ska utföras och när under året den utförs. Att skydda mot ett områdes starka vintervindar kanske inte är aktuellt då platsen utnyttjas endast som badplats medan en uteservering kanske behöver skyddas mot de kalla vårvindarna och inte för vintervindarna. 1 För att få ut mer information och lättare kunna se de kritiska vindhastigheterna och vindriktningarna, kan vindstatistiken användas till att göra en vindros, figur 7.5. I en vindros brukar frekvenserna av olika hastigheter markeras som staplar i varje väderstreck. Vindrosorna åskådliggörs i olika intervaller, vanligtvis per månad eller år. Ett hjälpmedel till att lagra vindanalyser över ett område är med hjälp av GIS, Geografiska InformationsSystem. GIS ger en möjlighet till att skapa en bra översikt av ett område med hjälp av en karta med därtill kopplad information. Här kan man på ett enkelt sätt koppla känd vindinformation till en aktuell plats i staden Fig. 7.5 Principiell utformning av en vindros. och det är lätt att i efterhand gå in och titta på det gällande vindklimatet vid just den här byggnaden eller vid just det här torget. På detta sätt byggs till slut en omfattande kunskapsbank upp som kan fungera som ett referensobjekt, samt att informationen kan utnyttjas vid vidare utbyggnad av området Bestämning av vindförhållanden enligt M. Glaumann Mauritz Glaumann har utvecklad en metod för bedömning av vindförhållanden som bygger på grafiska beräkningar. Resultatet grundar sig på medianhastigheter som räknas om från 10 m till vistelsenivån på 2 m samt görs korrigeringar för byggnadshöjd och topografi. Det framräknade värdet kan sedan kopplas ihop med uppställda vindkriterier (se kap. 8.2 Komfort), och man får härur då en bild hur blåsigt det blir med olika byggnadsutformningar samt även hur mycket vinden behöver reduceras för att en attraktiv utemiljö ska skapas Glaumann; Westerberg, 1988, s Glaumann; Westerberg, 1988, s Se bilaga F 43

48 7.5.1 Råhetsklassning Den friktion som en viss marktyp ger upphov till är resultatet av den råhet marken har. För att få fram en korrektionsfaktor över det gällande området viktas inflytandena av en viss markyta med hänsyn till dess råhet, hur långt bort den ligger och hur stor utsträckning den har. Summan av alla markråheter uppströms 20 mil bort blir 1,0. Markytan måste klassas gradvist uppströms så långt bort (20 mil) att råheten inte påverkar de lokala vindförhållandena vid bestämningen av den lokala vindhastigheten. Den jämviktskvot, råhetsfaktor r, som fås fram vid viktningen är kvoten mellan lokal hastighet och bashastigheten (genomsnittlig hastighet vid 10 m över havet). 1 Markråheten är indelad i fyra klasser där varje klass har en jämviktskvot, tabell Klass Jämviktskvot Markyta 0 1,00 Vattenyta om minst 1 km i djupled 1 0,68 Öppen yta med högst enstaka träd eller hus, t ex områden med mycket stora fält eller flygfält. 2 0,54 Omväxlande öppet och slutet landskap, t ex omväxlande öppen åker och trädplanteringar och byggnader. 3 0,40 Slutet landskap, t ex skogs- och bebyggelseområden. Tabell 7.3 Råhetsklass, jämnviktskvot och markyta. Klass 0, 1 och 3 är relativt väldefinierade och lätta att känna igen ute i naturen. Övriga ytor, alltså de med växlande öppenhet, blir klass 2. Vid råhetsklassningen av de olika sektorerna (N, NO, O ) är det enklast att lägga en transparent mall med de olika vindsektorerna. 3 Områden som hamnar nära gränserna mellan de olika sektorerna bortses p g a risken att hamna i fel sektor. Det görs ingen skillnad på om hindret ligger mer åt ena sidan än åt den andra sidan inom en sektor. 4 Inte sällan kommer flera olika råhetsklasser in i samma sektor och då får ett medelvärde av jämviktskvoterna räknas fram. T ex lika mycket vatten (klass 1) som skog (klass 3) ger klass 1, därför att medelvärdet är (0,4 + 1,0)/2 = 0,7. Vid förhållandet 75 % skog och 25 % vatten blir medelvärdet 0,75 0,4 + 0,25 1,0 = 0,55 och ska därmed ses som klass 2. 5 Den referenspunkt som ska väljas, ska vara den punkt som är mest utsatt inom området. Därför börjar man klassa området runt referenspunkten som klass 1 samt minst 1 km bort. 1 Se bilaga G 2 Glaumann; Westerberg, 1988, s Se bilaga H 4 Glaumann; Westerberg, 1988, s a.a., s

49 7.5.2 Topografi Om platsen som ska undersökas, ligger på en sluttning eller ett krön kommer vinden att förstärkas eller försvagas. Vid sådana terränger måste en terrängfaktor t tas fram, tabell 7.4. Först bestäms krönets höjd över omgivningen i olika riktningar och sedan bestäms t m h a diagram. Ligger referenspunkten i en dalgång eller på en sluttning bestäms först t vid toppen av krönet varefter en fördelning enligt bilaga I av faktorn i olika riktningar kan förväntas. Tabell 7.4 Tabell Byggnadshöjd På liknande sätt som topografin bestäms, bestäms byggnadernas inverkan på vindförhållandena. Höjden alt antal våningar över omgivningen uppskattas och ur diagram bestäms hushöjdsfaktorn H, figur 7.5. Om det förekommer skog eller annan bebyggelse uppströms inom ett avstånd på ca 20 gånger uppströmshindrens höjd (500 m) ska endast byggnadshöjder över hindrens vakhöjd medräknas. Vakhöjden kan uppskattas till ungefär 1,5 hinderhöjd. 1 Se bilaga J för tillvägagångssätt och räkneexempel. 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s

50 8. Effekter av vindplanering Vinden kyler både människor och hus. När vindhastigheten ökar byts luften ut snabbare intill husen och ökar därmed värmeförlusten. Vinden påverkar även oss människor ur en social aspekt. Blåsiga torg, parker och andra uppehållsytor bidrar till att människor inte vill stanna upp och ta sig tid till att mötas. Den sociala aspekten är minst lika viktig att tänka på eftersom människor i dagens samhälle tillbringar allt mindre tid utomhus. 8.1 Energianvändning Vinden påverkar inte bara oss människor utan också våra hus. Energianvändningen i husen kan i vissa fall öka då vindhastigheten runt huset tilltar. Ökningen av energianvändningen, orsakad av vinden, sker på två olika sätt: Då vindhastigheten tilltar kommer husets ventilation successivt att öka, vilket då resulterar i ofrivillig ventilation och därmed ökad energianvändning. Om ett otätt hus utsätts för hård blåst kommer det även att uppstå komfortproblem, bl a i form av förödande drag. Konvektionen från husets yttersidor ökar med vindens tilltagande och huset förlorar då värme. Vid hård vind kan konvektionen öka upp till 5-10 gånger än vid lugnt väder. Hos ett välisolerat hus kommer dock detta inte att vara ett problem. 1 Vid vindhastigheter <3m/s är vindens påverkan på energihushållningen, då främst den ofrivilliga ventilationen, försumbar. Vid vindhastigheter >3m/s ökar däremot energianvändningen snabbt. 2 Den totala energiförlusten varierar med byggnadens ventilationssystem och otäthet. Hur otätheten påverkar kan utläsas i figur Fig. 8.1 Jämförelse av tre olika otäthetsscenarier (f. v.) 1,0; 3,0; 5,0 vid vindriktningen rakt framifrån och balanserad FT-ventilation. 1 Björkholtz; Erat, 1983, s Holmér; Lindquist, 1980, s Nylund, 1979, s

51 Den urbana värmeöeffekten bidrar till en högre temperatur. Tillsammans med vindhastighetsreduktionen som råder inne i staden kommer den sammanlagda effekten där att ge en minskning av energianvändningen för uppvärmning än i stadens utkanter. En förtätning av bebyggelsen kan, i vanliga fall, medföra att energianvändningen minskar men en förtätning av ovan beskrivna område skulle emellertid inte ge ytterligare märkbara minskningar av den användning som beror på vinden och lufttemperaturen. Däremot en förtätning av de yttre stadsområdena såsom större, glest bebyggda områden eller öppna ytor liksom inom industriområden kan förväntas ge en minskning av energianvändningen genom en minskad vindhastighet i kombination med en ökad luft- och yttertemperatur. 1 Storleken på den ökade energianvändningen under eldningssäsongen är beroende av husets geografiska läge i Sverige, terrängen, orientering på tomten o s v. Följande tre studier visar på olikheten av energianvändningen till följd av olika förhärskande vindriktningar. För att visa på vindhastighetens och vindriktningens roll i energianvändningen för uppvärmning, genomfördes under 1980-talet en studie i Malmö. Tabell 8.1 visar ventilationsförlusterna, kwh, för ett hypotetiskt småhus (400 m³) fritt beläget på Bulltofta-fältet, där det har utsatts för fria vindar (standardförhållandet på 10 m höjd). Ur tabellen framgår att ostliga vindar är mycket energikrävande, främst under vinter och vårvintern. De ostliga vindarna får störst utslag, eftersom den ostlig riktning har relativt hög frekvens under vinter/vår-perioden. 2 Jan Mars Nov Summa N NÖ Ö SÖ S SV V NV Summa Tabell 8.1 Enligt rapporten Klimat, bebyggelseplanering, energibehov; Regional och lokala variationer, exemplet Ängelholms kommun, framgår att vindriktningarna omkring NV och S står för de största energiförlusterna. Vidare konstateras att ökningen är speciellt stor då vindriktningarna som innebär anblåsning ungefärlig vinkelrätt mot byggnadens långsidor. 3 Enligt en studie över energihushållning i Kråkhult (Borås kommun) ökar energianvändningen med ca 8 % då husen är placerade i ett vindutsatt läge jämfört med ett mera skyddat läge. Ökningen av energianvändningen beror på den ökade ofrivilliga ventilationen som är mer okontrollerbar i vindutsatta lägen. 4 1 Mattsson; Lindqvist; Bärring, 1986, s Mattsson; Lindqvist; Bärring, 1986, s Taesler, 1989, s Holmér; Lindquist, 1980, s

52 8.2 Komfort Människor uppfattar vindens kylande effekt på olika sätt, men generellt visar det sig att människor som bor på en blåsig plats inte är mindre känsliga för vinden än de som bor på en mindre blåsig plats. Detta visar på att man kan använda sig av samma planeringskriterier oavsett var man befinner sig. Hur besvärande en vind kommer att vara beror helt på hur vinden upplevs, figur 8.1. Människan upplever vindens kylande effekt på ett komplext sätt. Förutom klädseln är de viktigaste yttre faktorerna vindens hastighet, luftens fuktighet samt den rådande temperaturen. 1 Samverkan av dessa olika klimatparametrar är ofta av väsentlig betydelse för hur en plats upplevs. Är det t ex -10 C och vindstilla en vinterdag kommer inte kylan att upplevas speciellt besvärande. Om det däremot blåser 10 m/s då det är -10 C kommer oskyddade kroppsdelar snabbt att förfrysa. 2 Fig. 8.2 Damer i blåst. Vindens avkylande effekt på huden kan delas in i följande grupper: Kylig vind. Huden har en temperatur på mellan 6-10 C Mycket kylig vind. Hudens temperatur mellan 1-6 C Isande kylig vind. Huden har en temperatur <1 C (andra gradens frostskada) 3 Vindens avkylande effekt ökar med sjunkande lufttemperatur. Därav är alltså vindavkylningen större på vintern än på sommaren vid samma vindhastighet, även med hänsyn till en tjockare vinterklädsel. 4 En vindhastighet på några sekundmeter jämfört med vindstilla kan göra att det känns 5-10 C kallare. Blir en plats för varm är det skugga som behövs och inte vind. För att en bra komfort på en plats ska uppnås, måste planerandet utgå ifrån vilken aktivitet som ska utföras på platsen. 5 Redan en luftrörelse på 2 cm/s ger kroppen en svag avkylning. Luftrörelsen uppfattas ungefär som ett drag inomhus. Beaufort-skalan ger en anvisning om hur vindens verkliga styrka påverkar oss människor. Vid en medelvindhastighet över 3-5 m/s börjar vindkraften märkas på kroppen. Framkomligheten för äldre och rörelsehindrade försvåras då särskilt. Vid en medelhastighet på 10 m/s är det svårt att hålla balansen. 1 Björkholtz; Erat, 1983, s Holmér; Lindquist, 1980, s Björkholtz; Erat, 1983, s Glaumann; Westerberg, 1988, s Eliasson; Svensson, 1999, s

53 En medelvindhastighet på 5 m/s nämns ofta som en gräns för när vinden upplevs som besvärande. Hur besvärande en vind är beror dels på personen i sig och hur byig vinden är. Ett läområdes maxhastighet är ofta 3-4 gånger så stor som medelhastigheten, p g a vindens byiga karaktär. Det innebär att gränsen 5 m/s för besvärande vindar uppnås redan vid en medelhastighet på ca 2 m/s. 1 För att uppnå en attraktiv uteplats kan vindrosor kopplas ihop med planeringsåtgärder, där det återges hur platser påverkas när vinden kommer upp i en viss hastighetsnivå. 2 Tabell 8.2. Medianhast. på 2 m nivå, m/s Blåsighet vid viss riktning Planeringsåtgärd > 5,5 Mycket blåsigt Bebyggelsen och marken bör planeras för att ge utemiljön skydd. En vindtunnelstudie kan vara befogad. 4,0-5,5 Blåsigt Uppehålls- och kommunikationsytor bör förläggas i lä och förses med närskydd. 2,5-4,0 Lite blåsigt Uppehållsytor ute, såsom uteplatser och balkonger i exponerade lägen, behöver vindskydd. <2,5 Inte blåsigt Blåsten utgör inget problem men uteplatser kan i vissa fall ändå behöva vindskydd för att vara attraktivt. Tabell 8.2 Komfortkriterier. Ett riktvärde som kan sättas i miljöer utomhus där man under en längre tid ska vistas stillasittande är att medianvinden inte bör överstiga 1,5 m/s. Torg, busshållplatser och andra platser där man befinner sig mer kortvarigt bör median vinden vara under 3 m/s. Gång- och cykelvägar bör ha en medianvind som inte överstiger 5 m/s. 3 Tabell 8.3 Utemiljö Gång och cykelvägar risk för personskador Ytor för kortare uppehåll, t ex torg, busshållplatser gräns för acceptabla förhållanden Ytor för längre uppehåll stillasittande, t ex uteplatser, lekplatser gräms för önskvärda förhållanden Tabell 8.3 Vindkriterier för utemiljön. Tidsandel av året (%) som ves=5 m/s inte får överskridas Alternativa gränsvärden Årsmedian av ves som inte får överskidas (m/s) ,5 1,5 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s. 75, 79 2 a.a., s Klimator, 2003, s. 2 49

54 Vindkomforten utomhus bestäms även till stor del av vindens tryckkraft på kroppen. Vindtrycket blir allt tydligare då vindstyrkan ökar och framförallt vid byig vind, eftersom vindkraften ökar med kvadraten på vindhastigheten. Figur 8.3. En ökning av vindhastigheten från 10 till 15 m/s ger en vindstöt som är fem gånger så stor som ökningen från 0 till 5 m/s. Då vindkraften ökar snabbt med vindhastigheten är byigheten kring hus speciell svår, och ibland även farlig, vid blåsig väderlek. Många vindkriterier grundas i huvudsak på vindens tryckkraft och risken för olyckor orsakade av förhöjda vindstyrkor. 1 Fig. 8.3 Vindkraft på en människa är större vid vind framifrån. 8.3 Social betydelse Stadslivets vardagsrutiner innefattar väldigt lite tid utomhus. Dessutom är tiden utomhus ytterligare begränsad till säsong och väder en stor del av året, speciellt här i Norden. 2 Vi behöver mötesplatser i våra städer för att skapa en levande och hållbar stad där vi kan känna tillhörighet. För att en plats ska bli viktig för det sociala livet krävs det att människor saktar ner, stannar till och väljer att interagera med sin omgivning. Enligt den danska arkitekten och professorn Jan Gehl finns det tre olika typer av aktiviteter, nödvändiga, valfria och sociala. Figur 8.4. Fig. 8.4 Vikten av god fysisk miljö enligt Gehl. De nödvändiga handlar, precis som det låter, om saker som vi mer eller mindre tvingas göra som t ex ta oss till jobb eller skola, handla eller rasta hunden. Den här typen av aktiviteter påverkas i mycket liten grad av den yttre miljön till skillnad från de valfria aktiviteterna. De sistnämnda innefattar sådana göromål som vi själva väljer att utföra för att vi har lust till det, så som att ta en promenad i fint väder, ha en picknick i parken och liknande. I dessa fall 1 Glaumann; Westerberg, 1988, s Westerberg, 2004, s 1 50

55 påverkar utemiljön i allra högsta grad. Trivs man inte skyndar man sig gärna hem eller undviker denna typ av aktiviteter helt och hållet. De aktiviteter som har andra människors närvaro som en förutsättning kallas sociala. Exempel på detta är barn som leker på lekplatsen eller att stanna till på gatan och prata med någon. Det finns också passiva former av sociala aktiviteter som skulle kunna vara att sitta på en bänk och betrakta andra människor. Omgivningen behöver inte nödvändigtvis påverka denna typen av aktiviteter eftersom många av dem delvis upp-kommer genom slump, men dåligt planerade vistelseytor har en inverkan på hur länge vi väljer att stanna till och prata eller hur ofta vi tar med barnen till lekplatsen. 1 I vårt moderna samhälle spenderar vi idag allt mindre tid utomhus. Statistiska Centralbyrån genomförde 1990/91 en dagboksundersökning hos människor mellan år. Resultatet av undersökningen visade att vi spenderade ungefär 45 min utomhus på vardagarna och 1 h på helgerna. Detta motsvarar 97 % resp 95 % av tiden. Tiden för utevistelse inkluderar trädgårdsarbete, gå ut med hunden, promenader, förflyttning till fots eller cykel och att vänta på bussen. 2 Detta faktum ställer allt högre krav på vistelsemiljön och i dessa sammanhang blir komforten viktig. När temperaturen stiger över 10 C spenderar vi gärna lite extra tid ute. 3 Detta gäller endast under vindstilla förhållanden och innebär att om vi, i de nordligare länderna, vill kunna utnyttja sommarhalvårets behagliga klimat bör planera vistelsemiljön för det. Gehl går så långt att han menar att utesäsongen i Danmark kan förlängas med två månader om strukturen följer traditionell, tät småhusbebyggelse istället för glesare villakvarter eller spridda höghus. Han anser också att den täta, låga bebyggelsen ger upphov till dubbelt så många acceptabla utevistelsetimmar jämfört med den spridda och höga. 4 Ett vanligt fenomen i många moderna städer är att parker och grönytor får ge vika för bebyggelse, trafikleder eller liknande. Detta har förståligt nog stor påverkan på miljön inte minst ur ett ekologiskt perspektiv men det påverkar också vårt sociala liv. Grönområdena har stor betydelse för hur vi upplever staden och hur vi väljer att utnyttja den. Välplanerade grönytor som uppfyller alla våra behov, inte minst de komfortmässiga, hjälper på flera sätt till att skapa en hållbar och levande stad. 5 1 Gehl, 2003, s Westerberg, 2004, s 2 3 Gehl, 2003, s a.a., s Troedson, 1999 s

56 9. Diskussion Alla människor kan knyta an till en blåsig plats, och också många gånger ange vad som orsakar de kraftiga vindarna på platsen. Men varför tillämpas inte denna grundkunskap hos dem som planerar byggandet, utfärdar situationsplaner, ritar husen o s v? 9.1 Landskap Grundförutsättningarna för en god vindmiljö bestäms till stor del av landskapet, och man måste därför planera därefter. Vid kusten blåser det generellt mer än i inlandet, och en vanlig ursäkt för att inte behöva planera för detta, är att i en kuststad får man helt enkelt acceptera att det blåser mer och att det är detta som ger staden dess karaktär. 1 Detta kanske var sant förr i tiden då kustsamhällen oftast var rena fiskebyar eller industriområden och det behövdes därför inte planeras för en social utevistelse. I dagens samhälle däremot blir kustnära tomter allt mer eftertraktade och ibland även en nödvändighet då städerna växer. Kravet på komfortabel utemiljö och sociala mötesplatser borde därför vara hög. Kunskapen är i allmänhet god om vindar i skog, främst p g a gammal forskning kring betesoch odlingsmarker och grundar sig därför i stor del på erfarenhet. Den gamla kunskapen skulle kunna tillämpas bättre då det gäller ett nytt område som behöver fjärrskyddas. Det är generellt svårt att säga något allmänt och sammanfattande om hur vindarna verkar inne i staden eftersom det inte går att förutsäga helt hur vindarna kommer att påverkas inne i bebyggelsen. Alla byggnader samspelar med varandra och gör varje situation unik. Därför krävs det att varje byggnad är anpassad till den direkta tomten men även till dess omgivning. Det finns dock stor kunskap om mindre bra utformningar av hus och placeringar av dessa, t ex en genomgående passage genom en byggnad eller två byggnader som mellan sig bildar en smal passage. Denna kunskap verkar dock gå i glömska eller få stå tillbaka för konstens skull. Inte sällan är solen viktigare att planera efter men i många fall skulle sol- och vindplanering kunna kombineras för att uppnå ett optimalt resultat. 9.2 Vindskydd Kunskapen om hur man vindskyddar är relativt stor och bygger till stor del på gammal erfarenhet. Synen på vindskydd idag är, att det är en bra och beprövad åtgärd åt områden som har blivit extremt blåsiga. Resultatet av ett område som först i efterhand har vindskyddats med växtlighet kommer aldrig att bli lika gott som om växtligheten redan från början integrerats i helhetslösningen. Attityden av vindskydd som en eftergift för dålig planering är alltför vanlig och måste utvecklas. Därmed inte sagt att det inte är nödvändigt att utnyttja efteråt vid behov, men målet måste ändå vara att redan från början skapa en fullgod utemiljö. 1 Se bilaga K 52

57 Vindskydden är inte bara ett nödvändigt ont utan fyller också ett annat behov, nämligen behovet av grönytor i urban miljö. Frågan är vem som ska ansvara för miljön mellan husen? Detta ansvar kommer upp i flera diskussioner bl a då det handlar om trygghet, belysning, buskage, parkeringsgarage, trafiknärhet mm. 1 Alla vill självklart ha en god närmiljö men svårigheten ligger i att få olika yrkesgrupper att samarbeta mot detta. 9.3 Verktyg Vilken vind är det egentligen som vi utsätts för inne i bebyggelsen? Den vindstatistik som finns att tillgå, fås från mätstationer ute på flygplatser och fyrar. Dessa värden är inte helt tillämpbara direkt på staden, eftersom vinden mäts på 10 m höjd i opåverkade vindmiljöer (standardförhållanden). Fackmän, vindkonsulter, interpolerar mätvärdena, där de tar hänsyn till terräng, växtlighet och liknande som kan förstärka alt reducerar vinden innan den når staden, och de kan därför använda sig av de uppmätta värdena. Samtidigt kan naturligtvis vindstatistiken ge en fingervisning om styrka, riktning och frekvens för allmänt planerande av ett nyetablerat bostadsområde. Tillgången på vindstatistik och strömningsbilder kring byggnader är relativt stor och lätt att tolka, varför det inte krävs någon närmre kunskap för att göra en enkel vindplanering mellan tummen och pekfingret. Vid större byggnader är det mer eller mindre självklart att vindlasttesta konstruktionen. Mindre självklart är att testa vindmiljön nere på vistelsenivå eller hur byggnaden påverkar kringliggande omgivning. Varför inte dra testerna ett steg längre och samtidigt testa för utemiljön? Det samma gäller föroreningsundersökningar som inte sällan då utesluter en vindundersökning. Spridningen av föroreningar i samhället orsakas av vinden och det borde därför inte vara allt för tidskrävande att få in en vindanalys gällande bebyggelsen i detta skede. Ekonomiskt sett är merkostnaden för detta extra steg antagligen inte speciellt stor i jämförelse till hela projektbudgeten. Med hjälp av t ex CFD-teknik kan en klar helhetsbild fås till rimliga kostnader. Det handlar om vem som ska ta det övergripande ansvaret. 9.4 Sverige och Världen Att bedöma hur Sverige står sig i förhållande till resten av världen är naturligtvis svårt. Det finns ingen generell måttstock att gå efter utan bedömningen får istället utgå ifrån forskning, intresse och allmänna attityder samt förekomsten av vindtunnel och CFD-konsulter. En annan utgångspunkt är att titta på hur regelverket ser ut i olika länder då det gäller vindplanering. Man ska komma ihåg att Sverige är ett litet land med relativt liten erfarenhet av vindproblem om man bortser från katastrofstormar som Gudrun och liknande. Vår historia innehåller inte stora ekonomiska förluster p g a jordflykt som i USA eller ens som i Danmark. Inte heller har vi de gigantiska skyskraporna och massiva byggnadskomplexen som påtagligt inverkar på städernas vistelseklimat i t ex Japan, Kina (Hong Kong) och USA. 1 Se bilaga K 53

58 Därmed inte sagt att vi inte har förståelse för vinden och dess effekter på oss och vår omgivning. Flera av våra svenska städer har en tendens att växa ut mot attraktiva kusttomter, som i Malmö, Helsingborg och Stockholm. I och med detta blir vindens effekter troligtvis mer påtagliga och därmed behovet av vindutredningar större. Som det ser ut idag görs ytterst få utredningar mycket på grund av att det inte krävs enligt lagen. Visst stöd går att finna i PBL där det står att: bebyggelsemiljön skall utformas med hänsyn till energi och vatten samt goda klimatiska och hygieniska förhållanden (2 kap 4 ). 1 I Storbritannien ser bilden annorlunda ut. Här måste planerare och arkitekter ta hänsyn till hur större nybyggnationer påverkar omgivningen i enlighet med Environmental Impact Assessment Kunskapsläget För att en god vindmiljö ska uppnås redan från start krävs det att alla aktörer inom byggprocessen har en djupare förståelse för vindproblematiken. För att ett aktivt intresse ska utvecklas i branschen erfordras att relaterade utbildningar innefattar kunskapen om vind i den byggda miljön. Hos yrkesverksamma är den rådande kunskapen relativt god om klimatanpassat byggande men intresset för vinden är mycket lågt. I städer i kustområden har dock vindklimatet mer eller mindre tvingat fram en mer noggrann planering av bebyggelsen, men med detta inte sagt att det inte går att utforma eller planera bebyggelsen bättre. Områden som inte ligger i direkt anknytning till havet men ändå tillhör en kuststad tas inte på stort allvar och planeras därför inte som ett kustområde. Vi har stött på ett helt nytt område i Malmö som det har gjorts en vindanalys över, med bifogade åtgärder, men som man inte tar hänsyn till i den fortsatta projekteringen i planeringen. I analysens resultat står det bl a att det torg som öppnar sig mot sydväst kommer att bli blåsigt, så blåsigt att komfortkriterierna inte kommer att uppfyllas vissa delar av året. Detta torg kommer att agera som en uppgång för Citytunneln, och man kan då förvänta sig att torget kommer att bli flitigt frekventerat. Problematiken i detta fall var att man inte direkt visste hur och i vilket skede analysen skulle användas. 3 Dock finns det vissa eldsjälar som återfinns gång på gång då en större vindutredning har gjorts över ett område i Sverige, t ex Mauritz Glaumann och Janis Kursis 4. 1 Glaumann; Nord, 1993, s Se bilaga K 4 Se bilaga L 54

59 9.5 Utbildningar De berörda utbildningarna har ingen direkt anknytning till vindplanering. De vi har kontaktat har inte direkt kunnat säga att det finns med. Vi har allt som oftast fått förklara vårt syfte extra ingående och detta ser vi som ett tecken på att det inte konkret finns med i utbildningen. Det finns dock ett undantag, och det är utbildningen till Fysisk Planerare, Karlskrona. Där blev vi direkt hänvisade till Gunnar Nyström som använder sig av kurslitteratur där aspekten finns kort sammanfattad på 2 sidor. Författaren kommer och håller ett seminarium om boken, och det gör att innehållet varierar från år till år. Dock tycker vi att en utbildning som utbildar framtidens stadsplanerare borde innefatta mer vindplanering i ett större perspektiv. På nästan alla utbildningar har vi till slut fått kontakt med personer som har ett eget intresse i vindplanering men som inte direkt tillämpas i utbildningen. Deras inblandning i vindproblematiken verkar ha väckts på 80-talet då de oftast har varit med i större vindutredningar eller skrivit böcker som publicerats då. Detta stora intresse för vind och klimatanpassat byggande på 80-talet tror vi är ett resultat från uppmärksammandet av dålig närmiljö av miljonprogrammet-områdena. Efter denna våg har det delvis fallit i glömska, kanske p g a att dåtidens bidrag dragits in av olika skäl. Alla utbildningar har kurser som behandlar hållbart och klimatanpassat byggande på något sätt, där vinden säkert kan komma in. Hur mycket det behandlas verkar vara upp till studenterna själva eftersom kursansvariga inte har kunnat svara på vår fråga. 55

60 10. Slutsats Vi tror att många områden som har bebyggts i utsatta lägen många gånger har blivit onödigt blåsiga just p g a bristande kunskap om vindplanering. Att planera för en god vindmiljö gör att en god social miljö med hög komfortkänsla kommer att uppnås samt att det kan resultera i lägre energianvändning för husuppvärmning. En god social miljö med hög komfortkänsla kommer att öka vår benägenhet till att vistas ute, och på längre sikt ge en hållbar och mer levande stad Kunskapsläget Baskunskaperna om vind är idag generellt sett goda. Med baskunskaper menar vi att berörda känner till förhärskande vindriktning, problematik med passager etc. Däremot saknas hänsynstagandet och djupare, ingående kunskap, eftersom tendensen verkar luta mot bara ett konstaterande att det blåser, utan att större åtgärder vidtas. Då det gäller vind i bebyggd miljö på relevanta utbildningar är det svårt att bedöma omfattningen på kunskapen. Även om vi i stort tror att vind inte behandlas specifikt i utbildningarna, tror vi att aspekten, medvetet eller omedvetet, kan komma med i olika större projektkurser, t ex planering av ett nytt område som ligger vid kusten Utbildningsmöjligheter Kunskapen om vindplanering måste etableras redan i utbildningsstadiet för att kunna utnyttjas i det yrkesverksamma livet. För att få in vindplanering i relaterade utbildningar anser vi att det finns två alternativ: valbar/fristående kurs delmoment i projekt/kurs Att skapa en fristående kurs ger den fördelen att ämnet utreds närmare och man får en djupare förståelse för vindproblematiken. Kursen kan med fördel utgå ifrån en problembaserad basis där olika typfall diskuteras med hänsyn till t ex byggnadsformationer, byggnadsutformning samt när- och fjärrskydd. Fördelen med att beröra ämnet som ett delmoment i ett större projekt eller kurs är att det kommer in i ett större sammanhang, vilket ger bättre förståelse för helheten. Samtidigt innebär ett delmoment inte någon djupare inträngning i ämnet eftersom tillräcklig tid inte ges. 56

61 10.3 Hjälpmedel Det finns bra hjälpmedel att tillgå, framför allt då det gäller numeriska och fysiska vindtunnlar men tillgängligheten i Sverige är inte speciellt god. SMHI är i dagsläget mycket ensamma om att tillhandaha CFD-analyser med hänsynstagande till vind i urban miljö. Avsaknaden av rena konsultföretag inom detta område gör att tillgängligheten och marknadsföring blir dålig för vindanalyser. CFD tycker vi är ett utmärkt hjälpmedel, framförallt vid nyetablering av ett större område, om det kommer in i rätt tillfälle i projekteringen. Det resultat som ges med CFD ger en tydlig bild av konsekvenserna och det är därför lätt att ta till sig. Att bilda sig en grundläggande uppfattning om den lokala vindsituationen är förhållandevist okomplicerat, då information och klimatstatistik till genomförande av enklare vindanalyser är lätt att tillgå eftersom detta återfinns på biblioteken Ansvar Det yttersta ansvaret att en god vindmiljö skapas ska vara gemensamt för arkitekter och stadsplanerare; arkitekter och landskapsarkitekter för utformning av hus och närmiljö samt stadsplanerare för hur områdena är orienterade. Men om ett bra resultat ska uppnås behöver alla berörda i byggprocessen vara kunniga inom ämnet, så att när det föreligger en risk att en miljö kommer att bli ogästvänlig finns det många som kan uppmärksamma problemet. Idag är det ett personligt ansvar eller intresse att ta hänsyn till vind och så länge inte kommunerna ställer krav på att vindanalyser ska genomföras och tas hänsyn till, kommer troligen inte attityden kring detta att ändras Framtida utveckling i branschen Det är svårt att väcka ett intresse om det inte finns där redan från början. För att få stadsplanerare/arkitekter att ta hänsyn till vinden och känna att det är viktigt tror vi att det krävs uppställda komfortkriterier med kompletterande enkla åtgärder, likt Glaumanns kriterier. För den intresserade bör självklart även mer kvalitativa metoder som visar på vindproblemen finnas tillgänglig. Planerarna måste känna till de planeringshjälpmedel som finns för att nå klimatmålen. En rationell vindplanering bör innehålla en stegvis ökad detaljeringsgrad där målen på varje nivå bör formuleras tydligt för att uppnå den optimala urbana vindmiljön. Bedöm vindförhållanden i det lokala området utefter landskapets förutsättningar. Skapa en generellt vindskyddad utemiljö genom orientering, byggnadsgruppering och fjärrskydd. Gestalta byggnaderna på ett sådant sätt att vindorsakade problem, på och intill byggnaden, undviks. Förse gång- och cykelvägar samt uppehållsplatser med närskydd eller placera dem i lä. 57

62 I kuststäder är generellt intresset för vindens påverkan större men tas inte alltid med i planeringen. Om det, i den här typen av städer, hade varit ett krav att vindanalys ska föreligga hade troligtvis många vistelsemiljöer varit bättre ur komfortsynpunkt. Att forcera fram ett hänsynstagande kring problematiken genom allmänna bestämmelser kan vara ett sätt men behöver inte nödvändigtvis vara en bra väg att gå Fortsatta studier Vindens inverkan på det sociala utelivet Kommunikationsförbättring mellan planerare, arkitekter och klimatologer Problematiken med stadens klimat, t ex värmeöar. 58

63 11. Källförteckning 11.1 Litterära källor Aronin, Jeffery Ellis; Climate & Architecture; Reinhold Publishing Corporation New York, 1953 Björkholtz, Dick; Erat, Bruno; Bygg Klimatanpassat; Liber Tryck AB, Stockholm, 1983 Bokalders, Varis; Block, Maria; Byggekologi 4, Att anpassa till platsen; Svensk Byggtjänst, Stockholm, 1997 Chandler, T.J.; The air around us; Aldus Books Limited London, 1967 Eliasson, Ingegärd; Svensson, Marie; Lokalklimat i planeringen När? Var? Hur?; Naturvårdsverkets reprocentral 1999/10 Fritzbøger, Bo; Bag Hegnet Historien om levande hegn i det danske landskab; Landsforeningen De Danske Plantningsforeninger, Gullanders Bogtrykkeri A/S, Skjern, 2002 Gehl, Jan; Livet mellem huserne; Arkitektens Forlag 5. udgave, København, 2003 Glaumann, Mauritz; Klimatstudier som underlag för bebyggelseplanering; TN:33, Statens institut för byggnadsforskning; Exellan Grafiska, Gävle, 1993 Glaumann, Mauritz; Nord, Margitta; Uteklimat. Stad & Land; Förvaltningsavdelningens repro vid Sveriges Lantbruksuniversitet, Alnarp, 1993 Glaumann, Mauritz; Westerberg, Ulla; Klimatplanering Vind; Tryck & Reklamservice AB, Åkersberga, 1988 Holmér, Björn; Lindquist, Sven; Energihushållning i stadsplanen; lokalklimatologiska studier; Svensk Byggtjänst, Stockholm, 1980 Jensen, Martin; Aerodynamik i den naturlige vind; Tekniskt förlag, Köpenhamn, 1959 Klimator; Lokalklimatisk analys av vindförhållandena Hyllieprojektet; Klimator AB & Fastighetskontoret Malmö Stad, 2003 Lindholm, Gunilla; Kristensson, Eva; Nilsson, Eva; Växter som vindskydd. Stad & Land, nr. 62; Förvaltningsavdelningens repro vid Sveriges Lantbruksuniversitet, Alnarp, 1988 Mattsson, Jan O.; Introduktion till mikro- och lokalklimatologin; Skogs Reklamlito Malmö,

64 Mattson, Jan O; Lindqvist, Sven; Bärring, Lars; Stadsstruktur, bebyggelse förtätning, klimat; R78:1986, Statens råd för byggnadsforskning, Stockholm; Liber Tryck AB, Stockholm, 1986 Nylund, Per Olof; Tjyvdrag och ventilation, Liber Tryck AB, Stockholm, 1979 Oke, T.R.; Boundary layer climates; Cambridge University Press, G.B., 1987, 2 nd edition Oke, T. R.; Review of urban climatology ; World meteorological organization (WMO No 383), Geneva, 1974 Olgyay, Victor; Design with climate; Princeton University Press, Princeton, New Jersey, USA, 1963, 3:e upplagan, 1963 Taesler, Roger; Klimat, bebyggelseplanering, energibehov; R5:1989; Statens råd för byggnadsforskning, Stockholm, 1989 Taesler, Roger; Klimatdata för Sverige; K L Beckmans Tryckerier AB, 1972 Troedson, Ulf (m fl); En stad är mer än sina hus; Boverket Karlskrona, Artiklar Cochran, Leighton; State of the art review of wind tunnels and physical modelling to obtain structural loads ang cladding pressures; Architectural Science Review Vol 49, pp 7-16 Gadilhe, Janvier & Barnaud; Numerical and experimental modelling of the three-dimentional turbulent wind flow through an urban square;, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 46 & 47, 1993 Gamble, Scott; Wind tunnel testing, a breeze through, Structure Magazine, nov, 2003 Matthis, Simon; SMHI i infrastrukturens tjänst; Nordisk Infrastruktur nr 6, 2003 Westerberg, Ulla; Climate and the use of urban public spaces; University of Gävle, Conference on passive and low energy architecture in Eindhoven, NL Sept, 2004 Westerberg, Ulla, Knez, Igor & Eliasson, Ingegärd; Urban climate spaces; University of Gävle,

65 11.3 Elektroniska källor

66 12. Bildreferenser Fig. 3.1, Glaumann; Nord, 1993, s. 26 Fig 4.1, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 25 Fig 4.2, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 24 Fig 4.3, Glaumann; Nord, 1993, s. 35 Fig 4.4, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 113 Fig 4.5, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 114 Fig. 4.6, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 29 Fig 4.7, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 29 Fig 4.8, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 29 Fig 4.9, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 117 Fig 4.10, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 119 Fig 4.11, s 19, Fig. 4.12, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 24 Fig 4.13, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 120 Fig. 4.14, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 27 Fig 4.15, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 138 Fig 4.16, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 139 Fig. 5.1, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 31 Fig. 5.2, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 30 Fig. 6.1, Fig. 6.2, Fritzbøger, 2002, s. 59 Fig. 6.3, Jensen, 1959, s. 205 Fig. 6.4, Fritzbøger, 2002, s. 40 Fig. 6.5, Fritzbøger, 2002, s. 124 Fig. 6.6, Jensen, 1959, s Fig. 6.7, Mattson, 1979, s Fig. 7.1, Fig. 7.2, Fig. 7.3, Fig. 7.4 a, Fig. 7.4 b, VindVis Fig. 7.5, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 18 Fig. 8.1, Nylund, 1979, s. 47 Fig. 8.2, Gehl, 2003, s. 166 Fig. 8.3, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 75 Fig. 8.4, Gehl, 2003, s. 9 62

67 Tabell 7.1, Taesler, 1972, s. 184 Tabell 7.2, Taesler, 1972, s. 178 Tabell 7.3, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 89 Tabell 7.4, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 88 Tabell 7.5, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 93 Tabell 8.1, Mattsson; Lindqvist; Bärring, 1986 s. 90 Tabell 8.2, Glaumann; Westerberg, 1988, s. 23 Tabell 8.3, Glaumann; Westerberg, 1988, s

68 Vindstyrka i Beaufort Bilagor Bilaga A: Beskrivning av vindens verkningar Vindhastighet¹ m/s knop Benämning land hav 0 0-0,2 <1 Lugnt Stiltje 1 0,3-1, ,6-3, ,4-5, ,5-7, ,0-10, ,8-13, ,9-17, ,2-20, ,8-24, Svag vind Svag vind Måttlig vind Måttlig vind Frisk vind Frisk vind Hård vind Hård vind Halv storm Nästan stiltje Lätt bris God bris Frisk bris Styv bris Hård bris Styv kuling Hård vind Halv storm 10 24,5-28, Storm Storm 11 28,5-32, Svår storm Svår storm Vindens verkningar land hav människan Inga; röken stiger Lugnt, ingen Spegelblank sjö rätt upp märkbar vind Märkbar för Små fiskfjälliknande Vinden känns i känseln krusningar ansiktet Lyfter en vimpel Korta småvågor, bryts ej Sträcker en Vågkammarna börjar vimpel brytas Kläderna fladdrar Sträcker en Längre vågor, vita flagga, sätter Papper och damm skumkammar, kvistar och blåser upp från förorsakar ett tunnare grenar i marken kortvarigt brus rörelse Mindre lövträd svajar, skumkammar bildas på insjöar Sätter stora trädgrenar i rörelse, viner i telefontrådar Hela träd svajar, man går ej obehindrad mot vinden Bryter kvistar, besvärligt att gå i det fria Skador på hus, taktegel blåser ned Sällsynt i inlandet, träd rycks upp med roten, betydande skador på hus Mycket sällsynt i inlandet ¹ 10 m över slät mark, fri från hinder (standardförhållanden) Överallt vita skumkammar, sjön bryter med starkare och ihållande brus Större vågberg, vita skumkammar över större ytor, dovt rullande brus Sjön tornar upp sig och bryter skummet i strimmor Vågbergens längd och höjd betydande, skummet lägger sig i tätare strimmor Sjön börjar dåna Höga vågberg med långa brottsjöar, havsytan vit av skum, sjöns dån starkare och kommer stötvis Fartyg försvinner bakom vågberg, havsytan täckt av vitt skum, som försämrar sikten Kläder fladdrar häftigt, gånghastigheten i motvind sjunker något Svårt att gå stadigt, tydligt nedsatt gånghastighet mot vinden, vindljudet störande Man går inte obehindrat Allmänt besvärligt att ta sig fram Stor risk för att folk blåser omkull Källa: Klimatplanering Vind, s. 6 64

69 Bilaga B: Vindhastighet över kuperat landskap Källa: Klimatplanering Vind, s. 63

70 Bilaga C: Läområdens utbredning vid olika skärmar Källa: Klimatplanering Vind, s. 30

71 Bilaga D: Möte med SMHI Minnesanteckningar efter samtal med Lennart Wern, David Segersson och Jan Andersson. SMHI Vindutredningar kommer ofta till stånd efter att boende i området eller runtomkring klagar. Ofta krockar vindutredningar med förorenings- & avgasproblematiken. I UK finns vindutredning med i lagtexten. Klimatstatistik hos SMHI Sverige sen 1961 Europa sen 1970 Världen sen 1977 Vindarna ser olika ut över året, dessutom olika vindriktningar för snö och regn Kalla nordanvindar och varma sydliga. CFD Började på 1980-talet Programmet bygger upp geometrier samt beräkningsceller mellan dessa. De flesta tekniskt intensiva förtagen använder sig av CFD. SMHI:s komfortkriterier som används vid beräkningarna har tagits fram efter M. Glaumanns kriterier. Två olika grundvarianter av bedömningar: 1. Hur mycket förstärks vinden på vissa punkter? 2. Hur stor % överstiger 5 m/s? Det finns pengar att vinna på att göra utredning i rätt skede. VindVis Presentationsprogram för beräkningarna Vid beräkning: Preprocess (gambit) Beräkningsprocess (openfoam, paraview) Postprocess (VindVis) Man beräknar 1000 m i höjd ( eller 10 ggr höjden) Fluent: ca 1000 kr/ dag i hyrlicens Ett jobb på 3 veckor kostar ca De får ca 5 uppdrag/år

72 Bilaga E: Möte med Erik Johansson Samtal med Erik Johansson 17/3 Boende och bostadsutveckling, Lunds universitet, Ansvaret för ett bättre mikroklimat, och därmed vindplanering, borde och ska ligga hos arkitekter och stadsplanerare. Detta kräver dock en bra verbal kommunikation mellan dessa parter. Att få in kunskapen i nuvarande utbildning är dock problemet. Erik själv blev inbjuden att föreläsa för arkitektstudenterna på LTH, men detta berodde mestadels på kursens innehållsbrist än på behovet av vindplanering som ett delmoment i utbildningen. Även att få nuvarande verksamma stadsplanerare och arkitekter att bli intresserade är ett problem, och det som görs är ofta ifrån ett personligt intresse och inte ett krav. Det som saknas när det gäller vindplanering är främst kunskap och användarvänliga hjälpmedel. Men det stora problemet är egentligen inte att konstatera att det blåser utan vilka åtgärder som ska göras för att motverka det. Det finns ett gratis beräkningsprogram, ENVI-MET, för alla parametrar som ingår i ett mikroklimat tillgängligt för nedladdning. Beräkningsproceduren är dock tidskrävande, mellan timmar, och analysen av resultatet tar mycket lång tid, då programmet kräver att man är väl införstådd i programmets språk. Det finns en medföljande manual, men som är svår att tolka fullt ut. Möjligheten till att få färglagda kartor, över graden av utsatthet, finns och dessa är ett bra komplement till mer teknisk fakta. Att beräkna ett mikroklimat är komplicerat och behövs en parameter ändras så är det åter en lång procedur. Programmet ENVI-MET är inte speciellt användarvänligt. Den klimatstatistik som finns tillgänglig, är tagna från väderstationer som ligger utanför tättbebyggt område, som till exempel flygplatser. Därför är dessa värden inte helt tillämpbara på en miljö inne i staden vilket ger en felaktig startpunkt redan från början. Ofta när man tar hänsyn till klimatstatistiken utgår man ifrån ett årsmedelvärde och det är då inte representativt för alla årstider. För en bra planering behöver man därför studera de dominerande vindarna för varje årstid. Det största problemet är faktiskt de kalla vindarna, och en planering mot dem behöver inte krocka med planeringen av maximalt solutnyttjande.

73 Bilaga F: Bashastigheter och frekvenser Bashastigheter och frekvenser Zon N NO O SO S SV V NV I 7,2 7,4 7,4 7,2 7,4 8,5 9,0 7,4 m/s f 0,08 0,11 0,11 0,11 0,12 0,18 0,19 0,10 II 7,8 7,3 6,8 7,4 7,9 7,9 7,7 7,5 m/s f 0,13 0,10 0,08 0,11 0,16 0,18 0,12 0,12 III 7,2 6,7 6,0 6,2 6,8 6,4 6,4 7,2 m/s f 0,13 0,08 0,09 0,16 0,18 0,12 0,11 0,13 Källa: Klimatplanering Vind, s. 84

74 Bilaga G: Råhetsklass Källa: Klimatplanering Vind, s. 87

75 Bilaga H: Mall för råhetsklassning Källa: Klimatplanering Vind, s. 90

76 Bilaga I: Schabloner för terrängfaktor i olika topografier Källa: Klimatplanering Vind, s. 89

77 Bilaga J: Exempel Malmö

78

79 Beräkningar över Malmö Bashastigheter, vboch tidsandelar, f N NO O SO S SV V NV vb, m/s 7,2 7,4 7,4 7,2 7,4 8,5 9,0 7,4 f 0,08 0,11 0,11 0,11 0,12 0,18 0,19 0,10 Råhetsfaktor, r Råhetsklass/Avstånd (Löpande från referenspunkt, km) N NO O SO S SV V NV kl av kl av kl av kl av kl av kl av kl av kl av 1 0,3 1 0,4 1 0,2 1 0,3 1 0,5 1 0,7 1 1,1 1 0,8 3 4, ,2 2 1, ,5 3 4, , r 0,62 0,46 0,54 0,67 0,73 0,71 0,69 0,70 Terrängfaktor, t N NO O SO S SV V NV Höjd, m t Lokala årsmedianhastigheter, vl, på 2 m utan hus vl= 0,75 vb r t N NO O SO S SV V NV vl 3,4 2,6 3,0 3,6 4,1 4,5 4,7 3,9 Hushöjdsfaktor, H N NO O SO S SV V NV Höjd, (vån) m H 1,15 1,40 1,40 1,40 1,40

80 Lokala årsmedianhastigheter, vh, på 2 m med hus, vh = vl H N NO O SO S SV V NV vh 3,4 2,6 3,0 4,2 5,7 6,3 6,5 5,4 Lokal årsmedianhastigheter för alla riktningar, vtot vtot = ( fi vi)= vh f 4,9 Medianhast. på 2 m nivå, m/s Blåsighet vid viss riktning Planeringsåtgärd > 5,5 Mycket blåsigt Bebyggelsen och marken bör planeras för att ge utemiljön skydd. En närmare studier krävs, t ex vindtunnel eller CFD. 4,0-5,5 Blåsigt Uppehålls- och kommunikationsytor bör förläggas i lä och förses med närskydd. 2,5-4,0 Lite blåsigt Uppehållsytor ute, såsom uteplatser och balkonger i exponerade lägen, behöver vindskydd. <2,5 Inte blåsigt Blåsten utgör inget problem men uteplatser kan i vissa fall ändå behöva vindskydd för att vara attraktivt. Källa: Klimatplanering Vind, s