Sol, vind och vatten i stadsplaneringen

Transkript

1 Sol, vind och vatten i stadsplaneringen Per Jonsson Utredning & Strategi, Tyréns Fredrik Lindberg Göteborgs Universitet

2 Agenda 1. Varför kommer det behövas kunskap inom stadsplanering om Sol Vind Vatten 2. Grunderna i stadsklimatologi forskningsfronten Sol, vind och vatten påverkar komfort, hälsa, upplevelse, energi 3. Exempel på konsulttjänster och kundperspektiv Befintliga Planerade/under utveckling 4. Att beräkna klimatparametrar över stora områden svårigheter och lösningar

3 1. Sol, vind och vatten i stadsplaneringen varför är det viktigt? 80 % urbanisering i Sverige. Behaglig tillvaro förväntas bris är tex. endast önskvärt sommartid Energianvändning effektivare processer för både nedkylning och uppvärmning IPCCs senaste rapport: hållningen att klimatet förändras är starkare än någonsin. Ett kapitel tillägnas specifikt stadsklimat Fokus är hur effektivare energianvändning i staden genom bättre planering, och klimatförbättrande åtgärder på lokal skala. Staden genererar sitt eget klimat och både positiva och negativa effekter förstärks För Göteborgs del: occassional heat waves, vindutsatthet, översvämningsproblem Markanvändning, geometrier, material kan påverkas och därmed stadens klimat och komfort

4 2. Stadsklimatologi Material, geometri, mänsklig aktivitet mm förändrar klimatet i staden. Det mest kända fenomenet kallas Urban Heat Island (stadens värmeö)

5 2. Stadsklimatologi Sol Stadens geometri påverkar dramatiskt solinstrålning i staden vilket påverkar: Utomhusklimat Inomhusklimat Energiförbrukning Shadow fraction 20 May, London

6 2. Stadsklimatologi Sol Stadens geometri påverkar dramatiskt solinstrålning i staden vilket påverkar: Utomhusklimat Inomhusklimat Energiförbrukning Shadow fraction 20 Nov, London

7 Virvelbildningar 2. Stadsklimatologi Sol, Vind Stadens värmeö, råhet och geometri påverkar vindmönster i staden: Virvelbildning Lokala vindsystem Föroreningsspridning Urban heat island circulation

8 2. Stadsklimatologi Sol, Vind Vinden kaotiska (turbulens) mönster i kombination med stadens oregelbundenhet gör det svårt att med enkelhet skatta vind i staden

9 2. Stadsklimatologi Sol, Vind, och Vatten Vatten är en komponent i energibalansen och påverkar temperatur och komfort Stadens aktiviteter ändrar vattenbalansen i staden: Generellt sett mindre vegetation, mindre transpiration Hårdgjorda ytor medför bortledning av vatten, mindre evaporation Detta medverkar till att staden för det mesta blir varmare än dess omkringliggande landsbygd Förekomst av vatten kan mildra framtida heat waves

10 2. Stadsklimatologi påverkar Komfort, Hälsa, Upplevelse, Energi Externa faktorer och interna faktorer påverkar din värmebalans, din termiska komfort Externa (meteorologiska/väder) faktorer: solinstrålning, värmestrålning, vind, temperatur, fuktighet mm Interna (personliga) faktorer: klädsel, aktivitet, vikt, kön mm Om kroppen inte kan reglera denna balans kan du utsättas för köld- eller värmestress. I ett framtida klimat förmodas en del av de externa förutsättningarna förändras.

11 2. Stadsklimatologi Komfort, Hälsa, Upplevelse, Energi Framtidens klimat kommer att förändra förutsättningarna, eller?

12 2. Stadsklimatologi Komfort, Hälsa, Upplevelse, Energi - Lufttemperaturen ökar - Solinstrålningen minskar - Strålningstemperaturen är relativt oförändrad - Ingen direkt ökning av värmestress i framtiden - Planering bör därför utgå från dagens klimat

13 Klimat och sårbarhetsutredningen (2007)

14 2. Stadsklimatologi Komfort, Hälsa, Upplevelse, Energi Stadsrummet uppfattas/bedöms med platsens klimat (väder) som en värdefaktor Gustav Adolfs torg Göteborgsoperan Ugly-beautiful as a function of w (Square, Waterfront)

15 2. Stadsklimatologi Komfort, Hälsa, Upplevelse, Energi Stadens geometri kan även utnyttjas till att producera solenergi Genom beräkningsmodeller kan man beräknas potentiell energi som kan utvinnas på tak och fasader Energianvändning (energibalans) per byggnad kan också relateras till klimat

16 2. Stadsklimatologi Komfort, Hälsa, Upplevelse, Energi Höjddatabas och träd Solinstrål -ning 2005

17 ,200 1,000,800,600,400,200,0 3. Exempel på tjänster: Solinventering Solinstrålning (W m-2) Timupplöst meteorologi Byggnadsgeometrier i 3D (CAD eller laserscanning) Utvärdering av hel stad, stadsdel eller enskilt hus (kwh/år) Kan användas för att utvärdera potential för både solceller (el) och solfångare (värme) Skuggeffekt av närbelägen bebyggelse, terräng och vegetation kan inkluderas Takareal som uppfyller användarens krav på solinstrålning presenteras i kart- och tabellform Valbar upplösning ned till 0,1 0,1 m

18 3. Exempel på tjänster: Solinventering

19 3. Exempel: solinventering av befintlig bebyggelse Solkartan Stockholm På uppdrag av Miljöförvaltningen Solkartan Örebro Publicerades mars 2014 Solkartan Uppsala Publiceras vår 2014 Solkartan Göteborg en del av centrala staden solinventerades 2010 (första i Sverige), uppdatering av hela kommunen pågår

20 3. Exempel: solinventering av planerad bebyggelse (CAD) ±0 m ±0 m ±0 m Byggnad Total inkommande solinstrålning (kwh år-1) Ändring från basscenario (%) Västra Huset Östra huset mot gården Östra huset mot gatan Totalt för båda byggnaderna

21 3. Exempel höjning med våningsplan (väst) +3 m ±0 m ±0 m Byggnad Total inkommande solinstrålning (kwh år-1) Ändring från basscenario (%) Västra Huset Östra huset mot gården Östra huset mot gatan Totalt för båda byggnaderna ,3

22 3. Exempel höjning med våningsplan (öst) ±0 m +3 m +3 m Byggnad Total inkommande solinstrålning (kwh år-1) Ändring från basscenario (%) Västra Huset Östra huset mot gården Östra huset mot gatan Totalt för båda byggnaderna ,9

23 3. Exempel minskning relativ höjdskillnad ±0 m +1 m ±0 m Byggnad Total inkommande solinstrålning (kwh år-1) Ändring från basscenario (%) Västra Huset Östra huset mot gården Östra huset mot gatan Totalt för båda byggnaderna ,1

24 Heden, Göteborg Basscenario

25 40 m

26 60 m

27 80 m

28 100 m Nästan 70 % lägre sol instrålning på de bra takytorna

29 Basscenario

30 40 m

31 60 m

32 80 m

33 100 m

34 Heden exempel klimatplanerad plats (Malmström Edström Tyréns) Vegetation som vind- och solskydd Vattenytor som kan dräneras Sluttande ytor mot väster med suterräng Mobila parkelement ger möjlighet att justera klimatet efter vädersituation (nu och i framtid)

35 Under utveckling: Solenergi på tak + fasader Prognos av solenergi kommande dagar hur skall aktiveter i byggnader planeras? Iterering test av olika scenarier

36 Under utveckling: Bioclimatic Tool Kit Tyréns kommer under lansera tjänst där vind, strålning och komfort samkörs Open FOAM CFD airflow model Solar insolation tool

37 4. Databehandling gemensam utmaning för planerade tjänster Problemet Beräkningar över stora områden är oerhört tidskrävande (3D-data, meteorlogi) Behov av att använda beräkningskapacitet i molnet för hantering av godtycklig mängd data Lösningen Datakluster: hundratal datorer används för att utföra beräkningarna. Metoden innebär att vi kan iterera dvs. testa många olika utformningar Sedan följer GIS-analys: vilka ytor uppfyller vissa krav till exempel Presentation på webb, information finns tillgänglig för alla

38