Modelowanie 3D budynku wielorodzinnego do analizy komfortu wiatrowego na balkonach
Projekt · Powietrze i wiatr

Komfort wiatrowy na balkonach.

Analiza CFD komfortu wiatrowego na balkonach budynku wielorodzinnego: kiedy wiatr czyni je nieużytecznymi i jakie osłony pozwalają korzystać z nich cały rok?

Projekt
Komfort wiatrowy — balkony
Rok
2023
Klient
bd.
Lokalizacja
Francja
Typologia
Powietrze i wiatr
Porozmawiajmy o projekcie

Analiza wiatru dla budynku wielorodzinnego

Zadanie zrealizowane przez EOLIOS Ingénierie

Przed budową budynku z prywatnymi przestrzeniami zewnętrznymi, takimi jak balkonach, trzeba ocenić komfort wiatrowy mieszkańców i wskazać strefy potencjalnie problematyczne. EOLIOS przeprowadził tę analizę metodą symulacji CFD przepływu powietrza wokół budynku.

Analizowanym rozwiązaniem są tutaj panele przesuwne, które nie zamykają balkonu całkowicie. Zimą wiatry są zimniejsze i silniejsze: bez właściwej osłony balkony stają się nieużyteczne. Cel: sprawdzić profil prędkości wiatru na balkonach, przede wszystkim na najwyższych kondygnacjach, a następnie zaproponować rozwiązania optymalizujące komfort mieszkańców.

Najważniejsze — Analiza CFD komfortu wiatrowego na balkonach budynku wielorodzinnego: analiza klimatyczna (róże wiatrów) i symulacja przepływów wskazują balkony niekomfortowe — dyskomfort już od 1 m/s — a następnie oceniają trzy rodzaje osłon (panele przesuwne, przestrzenie zamknięte, szklane balustrady). Najlepszym kompromisem okazują się panele przesuwne: przewietrzanie latem i ogród zimowy z efektem szklarniowym zimą.

1m/s
powyżej tej wartości balkon staje się niekomfortowy
3 rozwiązania
panele przesuwne · przestrzenie zamknięte · szklane balustrady
Balkony
jedyne odwzorowane szczegółowo (wnętrze pominięte)
Budynek wielorodzinny mieszkalny Balkony · wysokie kondygnacje Panele przesuwne szkło / Danpalon Ogród zimowy · efekt szklarniowy Róże wiatrów · analiza klimatyczna
Model 3D budynku wielorodzinnego — szczegółowo odwzorowano tylko balkony
Model 3D do analizy — budynek wielorodzinny, balkony odwzorowane szczegółowo

Poziom komfortu na balkonach

Siła wiatru: kiedy balkon staje się nieużyteczny?

Balkony są z natury wystawione na wiatr. Zależnie od jego siły mogą stać się nieużyteczne, dlatego trzeba zapewnić dobry poziom komfortu, przynajmniej wiosną i latem. Balkon uznaje się za niekomfortowy, gdy prędkość powietrza przekracza 1 m/s — to próg znacznie niższy niż w strefie dla pieszych, ponieważ na balkonie najczęściej siedzimy lub pozostajemy w bezruchu.

Odniesienie — odczuwane prędkości powietrza

V < 0,2 m/s: powietrze w przestrzeni zamkniętej · 0,2–0,5: otwarte okno, lekki przewiew · 0,4–1: bryza · V > 1: jak przy pracującym wentylatorze · V > 2: wiatr nieprzyjemny.

Schemat komfortu termicznego balkonu w zależności od prędkości wiatru
Poziomy komfortu balkonu w zależności od prędkości powietrza

Symulacja CFD wiatru wokół budynku

Szczegółowe ujęcie wyłącznie balkonów

symulacji CFD odwzorowuje zjawiska przepływowe wywołane szczególną geometrią balkonów, obliczając przepływ powietrza wokół budynku. Ponieważ wnętrze budynku nie wpływa na te przepływy zewnętrzne, szczegółowo odwzorowano wyłącznie balkony i elewację.

Zależnie od kierunku wiatru z tyłu budynku pojawiają się recyrkulacjami: część powietrza docierającego do gruntu, wyhamowanego tarciem, wznosi się wzdłuż elewacji i wpada na niektóre balkony — wywołując dyskomfort nawet wtedy, gdy wiatr nie wieje w stronę elewacji. Zjawisko to trzeba przewidzieć już na etapie projektu.

Recyrkulacje powietrza z tyłu budynku wielorodzinnego
Recyrkulacje powietrza z tyłu budynku
Lokalna analiza prędkości powietrza na każdym balkonie
Wektory prędkości na balkonach — recyrkulacje i strefy o dużej prędkości

Lokalna analiza prędkości powietrza, balkon po balkonie, daje wektory prędkości w każdym punkcie. Pozwala odróżnić strefy recyrkulacji, które nie są realnie uciążliwe, od stref o dużych prędkościach i przepływu powietrza, które trzeba potraktować priorytetowo.

Warto zapamiętać — próg dyskomfortu na balkonie (1 m/s) jest bardzo niski: szuka się tam spokoju, a nie tylko braku zagrożenia. Stąd wartość osłon regulowanych, które zachowują przewietrzanie latem, a zimą odcinają zimny wiatr.

Rozwiązania poprawiające komfort

Aby osłonić mieszkańców od wiatru, można rozważyć kilka rozwiązań: wiatrochrony sztuczne lub roślinne, przestrzenie zamknięte, szklane balustrady. Porównano trzy warianty:

  • Panele przesuwne — ruchome, latem otwiera się je dla przewietrzania i uniknięcia przegrzewania, a zimą zamyka, tworząc ogród zimowy z efektem szklarniowym, który ogrzewa balkon i zmniejsza zapotrzebowanie na ciepło. Najlepszy kompromis w tym projekcie.

  • Przestrzenie zamknięte — całkowicie odcięte od zewnątrz, eliminują wiatr, ale powodują przegrzewanie latem i odbierają wrażenie przebywania na zewnątrz.

  • Szklane balustrady i wiatrochrony — stałe przesłony, zadaszenia lub roślinne szpalery wiatrochronne, rozmieszczane według stref narażonych wskazanych w symulacji.

Model 3D balkonu z panelami przesuwnymi (ogród zimowy)
Panele przesuwne szkło / Danpalon — ogród zimowy
Przykład przestrzeni zamkniętej na balkonie
Przestrzeń zamknięta — pełna osłona, ale przegrzewanie latem
Przykład szklanej balustrady na balkonie
Szklana balustrada — odcina wiatr przy posadzce balkonu

Traktując priorytetowo wyłącznie strefy krytyczne wskazane w symulacji, maksymalizuje się zysk komfortu przy kontroli kosztu i wpływu na architekturę. Dobrze zaprojektowane rozwiązania czynią balkony w pełni użytecznymi — przewietrzanymi latem, ciepłymi zimą.

Kompetencja: pomiar i symulacja komfortu wiatrowego w środowisku miejskim
FAQ

Najczęstsze pytania

Komfort wiatrowy na balkonach, recyrkulacje i osłony regulowane.

Od jakiej prędkości balkon staje się niekomfortowy?

Powyżej około 1 m/s balkon uznaje się za niekomfortowy — to próg znacznie niższy niż w strefie dla pieszych, bo najczęściej siedzimy tam lub pozostajemy w bezruchu.

Dlaczego wiatr wpada na balkon, nawet gdy nie wieje w stronę elewacji?

Zależnie od kierunku wiatru z tyłu budynku powstają recyrkulacjami: powietrze wyhamowane przy gruncie wznosi się wzdłuż elewacji i wpada na niektóre balkony. Mechanizm ten jest zbliżony do opisanego w analizie ciśnień wiatru.

Co dają panele przesuwne?

Ruchome: latem otwiera się je dla przewietrzania i uniknięcia przegrzewania, a zimą zamyka, tworząc ogród zimowy z efektem szklarniowym, który ogrzewa balkon i zmniejsza zapotrzebowanie na ciepło.

Czy trzeba zamykać balkon całkowicie?

Niekoniecznie: przestrzeń całkowicie zamknięta eliminuje wiatr, ale powoduje przegrzewanie latem i odbiera wrażenie przebywania na zewnątrz. Panele przesuwne dają lepszy kompromis.

Dlaczego modelować wyłącznie balkony?

Wnętrze budynku nie wpływa na przepływ powietrza na zewnątrz, w obrębie balkonów. Szczegółowo odwzorowuje się więc tylko balkony i elewację, aby skupić dokładność tam, gdzie ma znaczenie.

Podsumowanie

Podsumowanie wideo analizy

Przebieg prądów powietrza na kondygnacji pośredniej przy wiatrze zachodnim: wizualizacja recyrkulacji i wpadania powietrza na balkony budynku wielorodzinnego.

Podsumowanie wideo analizy — prądy powietrza na kondygnacji pośredniej · EOLIOS Ingénierie
Zobacz inne projekty

Nasze inne projekty Powietrze i wiatr.

Wszystkie projekty
Poznaj dziedzinę

Powietrze i wiatr: kontynuuj zwiedzanie.

Kompetencje CFD, zrealizowane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina Powietrze i wiatr w jednym miejscu.

CFDInżynierowie eksperci
20+Kraje działalności
R&DBadania i innowacje