Analiza CFD komfortu wiatrowego przestrzeni zewnętrznych i ciągów komunikacyjnych szkoły w regionie Île-de-France, w ramach projektu modernizacji.
W ramach projektu modernizacji EOLIOS przeanalizował wpływ wiatru na komfort pieszych na terenie szkoły w regionie Île-de-France. Cel: upewnić się, że zmiany wprowadzone w modernizacji nie pogorszą komfortu użytkowników w żadnym sezonie.
Po analizie warunków meteorologicznych przyjęto dwa warianty, odpowiadające dwóm kierunkom wiatru najczęstszym w skali roku. Symulacja CFD pozwoliła ocenić rozkład prędkości wokół budynków dla tych dwóch kierunków.
Analiza skupiła się na wskazaniu strefy nadmiernych prędkości wynikających z układu budynków oraz na wpływie materiałów użytych w budowie.
Najważniejsze. Analiza CFD komfortu wiatrowego szkoły w regionie Île-de-France, w ramach modernizacji: dwa kierunki wiatru (południowo-zachodni dominujący, północno-wschodni wtórny, od 3,3 do 5,5 m/s) i trzy zamodelowane materiały (beton, maszrabijje, siatki metalowe) poprzez ich przepuszczalność powietrza. Wynik: dziedzińce ogólnie komfortowe, ale Efekt Venturiego w części korytarzy i na balkonach, skorygowany przez przebudowę przegród ażurowych, bez ingerencji w architekturę.
Szkoła składa się z dwóch odrębnych części, połączonych spiralną galerią, która obsługuje wszystkie budynki. Otwarta na wiatr, lecz osłaniająca od deszczu, łączy budynki z salami lekcyjnymi, przestrzeniami przerw i strefą gastronomiczną na dwóch kondygnacjach, z których część ma otwarte galerie komunikacyjne.
Opis materiałów i konstrukcji ma podstawowe znaczenie: szorstkość, porowatość i przepuszczalność wpływają bezpośrednio na straty ciśnienia oraz oddziaływanie płynu z powierzchniami. Zamodelowano trzy materiały: beton (nieprzepuszczalny dla powietrza), maszrabijje na balkonach oraz siatki metalowe w części korytarzy; dwa ostatnie odwzorowano przez określoną przepuszczalność powietrza.
Dokładne uwzględnienie tych cech ma pierwszorzędne znaczenie, ponieważ wpływają one na rozkład prędkości powietrza i na odczuwany przez użytkowników poziom komfortu.
Przegroda ażurowa (tutaj na balkonach), która przepuszcza część powietrza zgodnie z danym stopniem porowatości. Filtruje wiatr, ale zmniejszając przekrój przepływu, może go też lokalnie przyspieszać, dlatego warto odwzorować ją dokładnie w CFD.
Gdy wiatr uderza w budynek, powstają trzy strefy zaburzeń: wir turbulentny z przodu (przepływ opadający), strefa turbulencji w obszarze niskiego ciśnienia z tyłu oraz ślad aerodynamiczny o wysokiej turbulencji. Zjawiska te wpływają na komfort przez lokalny wzrost prędkości i ich nieprzewidywalność.
Architektura szkoły, z wieloma budynkami połączonymi korytarzami i otwartymi galeriami, sprzyja Efekt Venturiego: skanalizowany w wąskim przejściu wiatr przyspiesza lokalnie. Symulacje CFD precyzyjnie wskazują te strefy przyspieszeń, aby uwzględnić je w rozwiązaniach projektowych.
Gdy korytarz lub wąskie przejście zmniejsza przekrój dostępny dla wiatru, powietrze przyspiesza, aby zachować strumień. W szkole z wieloma otwartymi ciągami komunikacyjnymi zjawisko to tworzy intensywniejsze prądy powietrza — lokalne, lecz uciążliwe.
Dane anemometryczne z uznanej stacji wskazują dominujący wiatr południowo-zachodni we wszystkich porach roku oraz wtórny wiatr północno-wschodni (przede wszystkim wiosną i latem), z prędkościami od 3,3 do 5,5 m/s. Przeanalizowano zatem dwa odrębne przypadki.
Poziom prędkości oraz turbulencja decydują o komforcie: siły wywołane wiatrem mogą utrudniać poruszanie się pieszym, a zjawiska konwekcyjne zmieniać wymianę ciepła (odczucie zimna). Skala Beauforta daje przydatny opis jakościowy, który trzeba odnieść do rodzaju aktywności i pory roku.
Uwagę skupiono na korytarzach, galeriach komunikacyjnych i balkonach oraz dziedzińcach. W skali obiektu, zarówno na parterze, jak i na pierwszej kondygnacji, układ szkoły ogólnie osłabia prędkości powietrza, tworząc warunki sprzyjające komfortowi.
Korytarze ustawione równolegle do wiatru tworzą strefy nadmiernych prędkości przez efekt Venturiego. Podobnie przegrody typu maszrabijja na balkonach zmniejszają przekrój przepływu i przyspieszają strumień, wywołując lokalny dyskomfort, a jednocześnie nieco zmniejszają prędkości na końcu balkonu.
Duży dziedziniec zapewnia dobry komfort ogólny. Odnotowano dwa zjawiska: przepływ powietrza z korytarzy przez galerię oraz skierowanie do gruntu wiatru zatrzymanego przez budynek centralny; ich oddziaływanie tworzy strefę umiarkowanego dyskomfortu. Na małym dziedzińcu recyrkulacjami pogłębiają dyskomfort zimą, ale latem dają pożądany chłód.
Zamknięta pętla powietrza (wir), która powstaje, gdy przepływ odrywa się od przeszkody i zawraca. Na dziedzińcu uwięzi powietrze: zimą uciążliwa, latem daje ceniony chłód.
Analiza wskazała lokalne strefy dyskomfortu, przede wszystkim w korytarzach północno-wschodnich, związane z ustawieniem ciągów komunikacyjnych względem wiatru dominującego. Dziedzińce i większość galerii zapewniają komfort zadowalający.
EOLIOS zaproponował kilka kierunków działań bez ingerencji w jakość architektoniczną: przesunięcie lub przebudowa maszrabijji najbardziej narażonych, optymalizacja przepuszczalności przegród ażurowych (udział otworów) oraz analiza dodania elementów wiatrochronnych w przejściach wrażliwych.
Warto zapamiętać. dyskomfort jest bardzo lokalny (korytarze północno-wschodnie, kilka balkonów), natomiast dziedzińce i galeria pozostają komfortowe. Proponowane korekty dotyczą porowatości przegród ażurowych, bez naruszania jakości architektonicznej obiektu.
Symulacje CFD precyzyjnie wskazały strefy dyskomfortu związane z układem obiektu (lokalne przyspieszenia w części wąskich przejść i otwartych galerii), podczas gdy główne przestrzenie zewnętrzne mają warunki korzystne. Konstrukcje ażurowe i materiały porowate istotnie wpływają na rozkład strumieni.
Zaproponowano usprawnienia ograniczające efekt Venturiego i nadmierne prędkości. Analiza potwierdza przydatność modelowania CFD w ocenie komfort pieszych oraz znaczenie uwzględniania przepływów powietrza już na etapie projektowania architektonicznego, co poprawia dostosowanie zabudowy do klimatu.
Komfort wiatrowy, maszrabijje i efekt Venturiego w ciągach komunikacyjnych szkoły.
Modernizacja zmienia ciągi komunikacyjne i ekspozycję na wiatr. Symulacja sprawdza, czy zmiany nie wprowadzają uciążliwych prądów powietrza w korytarzach, galeriach i na dziedzińcach, w każdej porze roku. Zobacz nasze opracowanie jakie są skutki wiatru w mieście.
Te przegrody ażurowe filtrują powietrze zgodnie ze stopniem porowatości. Nieco zmniejszają prędkości na końcu balkonu, ale zwężając przejście, mogą też przyspieszać strumień, dlatego warto odwzorować je dokładnie.
Korytarz ustawiony równolegle do wiatru działa jak kanał: przekrój się zmniejsza, powietrze przyspiesza i tworzy strefę nadmiernej prędkości. To właśnie te sektory, zwłaszcza od północno-wschodu, analiza wskazuje do poprawy komfortu.
Nie zawsze: na małym dziedzińcu wiry pogłębiają dyskomfort zimą, ale latem dają pożądany chłód. Chodzi o wyważenie, nie o całkowitą eliminację.
Przewidzenie skutków wiatru pozwala uniknąć kosztownych poprawek i zachować spójność architektoniczną. Aby poznać metodę, zobacz czym jest symulacja CFD.
Poznaj nasze kompetencje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Analiza CFD komfortu przepływowego szkoły: przepływy powietrza, strefy nadmiernych prędkości i komfort przestrzeni zewnętrznych.
Komfort pieszychKomfort pieszych — La Défense
Energetyka słonecznaWpływ wiatru — farma fotowoltaiczna
DachDach hotelu — Casablanca
FotowoltaikaKontrola erozji wietrznej — farma fotowoltaiczna
DachKomfort wiatrowy — dach
WysokościowiecWpływ wiatru — wysokościowiec — Caen
Jakość powietrzaJakość powietrza — dworzec RER Issy
BezpieczeństwoZabezpieczenie obiektu handlowego — ryzyko wiatrowe
WysokościowiecWpływ wiatru — Tours Olympiades — Paryż
SportKomfort wiatrowy — centrum treningowe PSG
Potencjał wiatrowyAnaliza wiatru — La Défense
WysokościowiecWieża Liberté — La Défense
Jakość powietrzaWychwytywanie pyłu zawieszonego — metro
Potencjał wiatrowyBalenciaga — potencjał wiatrowy
Kompetencje CFD, zrealizowane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina Powietrze i wiatr w jednym miejscu.
Najprościej porozmawiać o tym razem. Nasi inżynierowie odpowiedzą, proponując pierwszą ocenę techniczną.