RAPPORT Uppdrag Vatthagen 1:103, Upplands Väsby Datum 2014-11-07 VINDSTUDIER Syfte Syftet med denna rapport är, genom att kartlägga den framtida vindsituationen i stora drag, ge ett underlag för att undvika blåsiga miljöer och på så sätt främja ett bra mikroklimat. Målet är att få en uppfattning om hur vinden blåser och uppför sig inuti den upplyfta gårdsstrukturen och de offentliga miljöerna runt byggnaden. Utifrån det redovisade resultatet kan beslut tas om vindskyddade åtgärder som planteringar och byggnaders exakta läge och utformning. Metodik Studien för vindströmningar har gjorts för fyra vindriktningar. Vindriktningarnas relevans har fattats utifrån statistik från närmast belägna väderstation, Arlanda. Vindrosen för årsmedianen av vindriktning och hastighet visar att vind främst kommer från området väst till syd. Vindriktningar från väst, sydväst och syd har därför undersökts. Vindrosen för vår visar även en förhöjd mängd vindar från nordöst, varför även denna riktning har analyserats. Vindströmmarna har simulerats med en konstant hastighet och gränsvärde av 5 m/s och har analyserats på 2, 17 och 90 meters höjd över marken, dvs. gata, gård och takterrass, i de fyra valda vindriktningarna. Vindhastighetens förstärkning eller förminskning illustreras sedan med kalla respektive varma färger. I dagsläget har inga träd placerats in i modellen samt topografin öster om fastigheten då fokus i denna studie är kvartersstrukturens och byggnadsplaceringarnas inverkan på vindsituationen. Vindsimuleringen är tänkt att kunna fungera som designstöd både för placering och val av typ av vegetation. I ett senare skede kan studien byggas på med träd för att simulera den förbättrade situationen. Beräkningsteknik Studien har gjorts med hjälp av CFD-teknik (Computer Fluid Dynamics). Tekniken kan ses som en digital vindtunnel med simulerad vindriktning och beräkningspunkter för att räkna ut den förstärkta vindhastigheten. Den programvara som har använts heter Vasari och har utvecklats av Autodesk. Slutsatser På höjden 2m över marken, vilket motsvarar fotgängarnivå, beräknas vinden ligga mellan 0 och 3 m/s för vindar från söder medan det från väster och sydväst visar på högre vindhastigheter. Här kan läplanteringar utmed Sandavägen och Stockholmsvägen spela en stor roll för den upplevda närmiljön framför byggnaden. Plantering på östra sidan vid markparkering och utmed Vatthagsvägen bidrar också till att förbättra miljön med vindar från nordöst. På höjden 17m över marken, vilket motsvarar bostadsgården, beräknas vinden ligga mellan 0 och knappt 2 m/s för samtliga analyserade väderstreck. Den upplyfta innergården med sin kvartersstruktur och avskärmande vinterträdgårdar bidrar till ett bra mikroklimat och mycket god vidsituation. Det gör att gården anses lämplig som bostadsgård och för en mer stillasittande verksamhet. På höjden 90m över marken, vilket motsvarar takterrassen på högdelen, beräknas vinden ligga mellan 0 och knappt 5 m/s utmed fasad och något högre längre ut på terrassen. I sektion påvisas inga större vindhastigheter men här kan det vara lämpligt att detaljstudera eventuell uppkomst av turbulens vid gatunivå i samband med högdelen. 1(10)
Komfort Vid utvärdering av komfortkriterier används begreppet upplevd vind. Upplevd vind innebär att man förutom medelvindhastigheten även tar hänsyn till vindens byighet. Detta eftersom turbulens eller byighet påverkar vindkomforten negativt. Den upplevda vinden, även kallad ekvivalent vind, är den vindhastighet på ett öppet fält som skulle ge upphov till samma komfortupplevelse. Byigheten är ofta högre i bebyggelse än på ett öppet fält, vilket innebär att den upplevda vindhastigheten ofta är något högre än medelvindhastigheten. Vindens mekaniska verkan på kroppen börjar bli besvärande då den upplevda vindhastigheten Ve överskrider gränsvärdet 5 m/s. För att vindmiljön på en viss plats skall kunna betecknas som godtagbar får detta gränsvärde inte överskridas under mer än en viss procentuell andel av tiden under ett genomsnittligt år. Hur stor denna andel får vara beror på typen av aktivitet. För ytor avsedda för kortvarig vistelse, t.ex. gång- och cykelvägar, kan man acceptera att gränsen 5 m/s överskrids relativt ofta medan man för ytor avsedda för långvarigt stillasittande endast kan acceptera överskidande i sällsynta fall. Komfortkriterierna för vindens mekaniska verkan är differentierade dels enligt Davenport (1972) dels förenklade enlig Glaumann (1988). Procenttalen anger den högsta andel av tiden under ett år som gränsvärdet 5 m/s för upplevd vindhastighet får överskridas. Ju längre tid som gränsvärdet överskrids, ju högre sannolikhet för att tillfällen med mycket höga vindhastigheter och hög turbulensintensitet inträffar under överskridandeperioden. Exempelvis ser vi att på platser avsedda för promenad, anser Davenport att det är tolerabelt att vindhastigheten överskrider 5 m/s högst 23 % av tiden, obehagligt om vindhastigheten överskrids 34 % av tiden och farligt om den överskrids 53 % av tiden. Vindkomforten kan också bedömas utifrån årsmedianen av den upplevda vinden, se Tabell 2. Tabell 1 Komfortkriterier, högsta andel av tiden under ett år som gränsvärdet 5 m/s för upplevd vindhastighet får överskridas enligt Davenport och Glaumann, Glaumann och Westerberg 1988, Davenport. 1972. Davenport Glaumann Aktivitet Tolerabelt Obehagligt Farligt Högst Cykel, Snabb gång 43 % 50 % 53 % 50 % (risk för skador) Promenad 23 % 34 % 53 % 50 % (risk för skador) Kortvarigt stillastående / stillasittande Långvarigt stillastående / stillasittande 6 % 15 % 53 % 0.1 % 3 % 53 % 20 % (acceptabelt) 0.5 % (önskvärt) Tabell 2 Komfortkriterier, årsmedian av den upplevda vinden som ej bör överskridas, Glaumann och Westerberg,1988. Vistelsemiljö Årsmedian av den upplevda vinden som ej får överskridas [m/s] Gång- och cykelvägar risk för personskador 5 Ytor för kortare uppehåll, t.ex. torg, busshållplatser gräns för acceptabla förhållanden 3 Ytor för längre uppehåll stillasittande, t.ex. uteplatser, lekplatser gräns för önskvärda förhållanden 1,5 2(10)
Vindros Median Figur 1 Vindrosen för årsmedianen av vindriktning och hastighet visar enligt figuren att vind främst kommer från området väst-syd. Vår Figur 2 Vindrosen för vår visar även en förhöjd mängd vindar från nordöst, varför även denna riktning har analyserats. 3(10)
Vindhastigheter 2m-w 9,87 m/s Vindhastigheter 2 meter över gatan från väster. 2m-sw 11,45 m/s Vindhastigheter 2 meter över gatan från sydväst. 4(10)
2m-s 12,54 m/s Vindhastigheter 2 meter över gatan från söder. 2m-nö 12,20 m/s Vindhastigheter 2 meter över gatan från nordöst. 5(10)
17m-w 8,51 m/s Vindhastigheter 17 meter över gatan från väster. 17m-sw 9,52 m/s Vindhastigheter 17 meter över gatan från sydväst. 6(10)
17m-s 8,51 m/s Vindhastigheter 17 meter över gatan från söder. 17m-nö 9,42 m/s Vindhastigheter 17 meter över gatan från nordöst. 7(10)
90m-w 6,89 m/s Vindhastigheter 90 meter över gatan från väster. 90m-sw 6,89 m/s Vindhastigheter 90 meter över gatan från sydväst. 8(10)
90m-s 7,78 m/s Vindhastigheter 90 meter över gatan från söder. 90m-nö 7,35 m/s Vindhastigheter 90 meter över gatan från nordöst. 9(10)
Sektion 1 4,59 m/s Vindhastigheter median genom högdelen från sydväst. Sektion 2 4,35 m/s Vindhastigheter median genom bostadsgården från sydväst. 10(10)