In het algemeen kan worden gesteld dat er 3 methoden zijn om wind in de stedelijke omgeving te beoordelen:

  1. Real-life metingen
  2. Windtunneltesten
  3. Computersimulaties (CFD or “Computational Fluid Dynamics”)

Real-life metingen

Real-life metingen van windsnelheden en windrichtingen gebruik je bij het beoordelen van een bestaande situatie of probleem. Doordat je hierbij geen vereenvoudigingen of aannames toepast, komen deze metingen, in vergelijking met windtunnelexperimenten of simulaties, het best overeen met de realiteit.

Er zijn echter een paar minpunten te benoemen. Om over statistisch relevante gegevens te beschikken, is het bijvoorbeeld noodzakelijk om gedurende een lange tijdsperiode (meestal meerdere maanden) metingen uit te voeren, zodat tijdens de meetperiode alle mogelijke windcondities zijn opgetreden. Een ander probleem met real-life metingen is dat je maar op een beperkt aantal meetlocaties data kunt verzamelen, waardoor je geen compleet overzicht hebt van alle windverschijnselen die in een bepaald gebied voorkomen. Een laatste uitdaging is het relateren van momentane metingen aan de ongestoorde windcondities die bekend zijn bij de nationale meteorologische instituten. Voor elke lokale meting zou dus op datzelfde moment een meting moeten worden uitgevoerd van de ongestoorde windcondities, ver weg van de bebouwing.

Real-life metingen kunnen nuttig zijn om mogelijke problemen of uitdagingen te identificeren, maar wij bevelen dit niet aan voor een volledige windanalyse in steden. Zeker bij het beoordelen van een toekomstige situatie (bijvoorbeeld een nieuwe ontwikkeling in de stad die nog niet is gebouwd) zijn metingen in de praktijk geen optie.

Windtunneltesten

In plaats van real-life metingen uit te voeren, is het ook mogelijk om een schaalmodel van een stadsdeel te bouwen en de maquette in een atmosferische grenslaagwindtunnel te plaatsen. In zo’n windtunnel kunnen de werkelijke windcondities voor veel verschillende windrichtingen worden nagebootst, inclusief het dynamische gedrag van de wind. Om de invloed van individuele gebouwen of vegetatie te begrijpen, kunnen elementen in het schaalmodel eenvoudig worden toegevoegd of verwijderd, waarna het windtunnelexperiment opnieuw wordt uitgevoerd.

Een nadeel van de windtunnel is dat men, net als bij real-life metingen, enkel windgegevens kan verzamelen op de locaties waar de meetapparatuur in het schaalmodel is geïnstalleerd. Dit betekent dat je niet ziet of registreert wat er in de ruimte tussen die locaties gebeurt. Een ander probleem wordt veroorzaakt door de kleine schaal van het windtunnelmodel. De afmetingen van de windtunnel bepalen namelijk de omvang van de maquette, waardoor de gebouwen in de maquette sterk geschaald zijn. Lokale windeffecten, bijvoorbeeld op balkons van hoogbouw of andere particuliere buitenruimtes, zijn daardoor in de windtunnel niet te meten, simpelweg omdat de meetapparatuur te groot is in relatie tot het gebouw of de specifieke locatie.

CFD computer simulaties

De derde methode om het windklimaat in kaart te brengen is een studie op basis van CFD-computersimulaties. Hierbij gebruik je gespecialiseerde software om het windgedrag in het hele stadsgebied te simuleren bij verschillende windcondities. Ook hier kan de invloed van individuele gebouwen of vegetatie eenvoudig worden beoordeeld door elementen toe te voegen of te verwijderen in het computermodel. De doorlooptijd van een computersimulatie is echter doorgaans langer dan de duur van een windtunnelexperiment.

Het grote voordeel van CFD is dat de software de lokale windsnelheden en windrichtingen in het hele gebied laat zien, waardoor opmerkelijk of onverwacht windgedrag altijd kan worden geïdentificeerd. Daarnaast is het computermodel niet geschaald, waardoor je ook het windgedrag op kleine balkons of andere private buitenruimtes kunt bestuderen.

Wellicht het grootste voordeel van CFD is de mogelijkheid om wind te visualiseren. Indien er in het beschouwde gebied een aandachtspunt is, dan kun je analyseren welke windrichting hiervoor verantwoordelijk is. Vervolgens visualiseer je stroomlijnen die inzichtelijk maken hoe de wind richting dit punt stroomt. Hiermee wordt direct duidelijk welke maatregelen je kunt toepassen om het probleem te mitigeren. Deze werkwijze voorkomt het veelvuldig testen van concepten en reduceert dan ook de doorlooptijd en kosten van het onderzoek.

CFD-computersimulaties zijn een bewezen methode om gemiddelde windsnelheden in steden op een betrouwbare manier te beoordelen, mits uitgevoerd door een expert op het gebied van CFD. Zoals bij vele software of simulatiemethoden geldt ook hier dat wanneer de invoer van het simulatiemodel fout is, de resultaten ook fout zullen zijn.

Voor de analyse van winddynamiek zoals windvlagen, en de belasting op gebouwen ten gevolge van deze windvlagen, wordt op dit moment nog steeds geadviseerd om de windtunnel te gebruiken. De huidige CFD-methoden zijn hiervoor nog ontoereikend, maar zijn wel volop in ontwikkeling.

Wilt u meer weten over windhinder en windstudies en wat Actiflow voor u kan betekenen? Bekijk dan ons aanbod windhinder & windgevaar en neem verblijvend contact met ons op.