Analiza CFD wpływu przyszłego budynku na komfort wiatrowy w dzielnicy La Défense, w Courbevoie.
EOLIOS Ingénierie wykonał analizę przepływową wokół projektowanego budynku w Courbevoie, w pobliżu dzielnicy La Défense, w związku z wdrożeniem instalacji wiatrowej do produkcji energii elektrycznej na potrzeby budynku.
Cel: przeanalizować już na etapie projektu wpływ nowego budynku na przepływy w otoczeniu i na komfort mieszkańców, aby go zoptymalizować i ograniczyć oddziaływanie.
Forma budynków bezpośrednio wpływa na cechy przepływu, a więc na komfort wiatrowy pieszych. Ponieważ analizowany obszar ma duże zagęszczenie zabudowy na m², uwzględnienie jej jest niezbędne do zrozumienia wywoływanych zjawisk.
Najważniejsze — Analiza CFD prowadzona już na etapie projektu budynku w Courbevoie, na obrzeżu La Défense: modelowanie 3D dzielnicy w promieniu 400 m, wiatry dominujące północno-zachodni i południowo-zachodni o prędkości 5 m/s oraz optymalizacja architektury (tarasy dachowe schodkowe), aby utrzymać prędkości powietrza poniżej 2 m/s u podnóża budynku i zabezpieczyć komfort pieszych oraz tarasów.
Komfort wiatrowy dotyczy poczucia dobrostanu osób przebywających w warunkach wietrznych. Chodzi o właściwą równowagę między skutecznym przewietrzaniem naturalnym oraz kontrolowanymi prędkościami wiatru, tak aby otoczenie zewnętrzne było przyjemne i bezpieczne. Analiza polega na zbadaniu prędkość, kierunek wiatru i do wpływu sąsiedniej zabudowy na strumień powietrza, aby projektować przestrzenie zewnętrzne i wewnętrzne rzeczywiście dopasowane do użytkowników.
Analiza ta ma kluczowe znaczenie w gęstych obszarach miejskich takich jak La Défense w Courbevoie, gdzie zabudowa bezpośrednio wpływa na strumień powietrza. Dzięki Symulacje CFD analizujemy zachowanie wiatru na przyszłym terenie, aby zoptymalizować przestrzenie i zapewnić dobrostan użytkowników.
Ocena uciążliwości odczuwanej przez pieszych w zależności od prędkości i częstości wiatru na wysokości człowieka. Przestrzeń uznaje się za komfortową, gdy nadmierne prędkości są rzadkie i umiarkowane; powyżej pewnych progów chodzenie, stanie czy korzystanie z tarasu stają się nieprzyjemne, a nawet niebezpieczne.
W numerycznych analizach komfortu wiatrowego kluczowe jest precyzyjne określenie warunków brzegowych. Modelowanie 3D musi bezwzględnie uwzględniać sąsiednią zabudowę, która tworzy strefy turbulencji, osłony lub przyspieszenia. Wprowadzenie rzeczywistych lokalnych danych meteorologicznych (zmienność sezonowa, reżimy dominujące) jest niezbędne dla wiarygodnych wyników.
Profil prędkości przy gruncie opisuje atmosferyczna warstwa graniczna, podzielona na trzy podwarstwy: warstwę zewnętrzną (~1 km, wiatr geostroficzny), przyziemna warstwa graniczna (od 10 do 100 m, silny gradient) oraz podwarstwę szorstką (kilka metrów, pod wpływem przeszkód). Między nimi prędkość zmienia się zgodnie z profilem logarytmicznym — to pionowy uskok wiatru.
Warstwa powietrza przy gruncie, w której prędkość wiatru jest hamowana przez szorstkości terenu i przeszkody. Dzieli się na podwarstwy i podlega logarytmicznemu profilowi prędkości wraz z wysokością — to parametr decydujący przy narzucaniu realistycznych warunków brzegowych w symulacji CFD.
W obszarach silnie zurbanizowanych Efekt Venturiego odgrywa istotną rolę: zabudowa zmniejsza przekrój przepływu wiatru, co przyspiesza jego przepływ. Strefy o wyższych prędkościach trzeba uwzględnić pod kątem komfortu i bezpieczeństwa użytkowników: wskazując strefy narażone na duże prędkości, można wprowadzić właściwe środki ochrony ludzi i mienia. Uwzględniona już na etapie projektu analiza wiatru pozwala też projektować konstrukcje odporne na obciążenia wiatrem oraz ustalać standardy budowy dopasowane do terenu, co zapewnia trwałość oraz odporność obiektów.
Gdy blisko stojące budynki zmniejszają przekrój przepływu wiatru, powietrze przyspiesza, aby zachować strumień. W gęstej tkance miejskiej przewężenie to tworzy strefy nadmiernych prędkości na poziomie pieszych, decydujące zarówno o komforcie, jak i o bezpieczeństwie.
W każdej symulacji CFD dla projektu architektonicznego kluczowe jest zrozumienie klimatu lokalizacji. Tutaj analiza meteorologiczna wykazała wiatry dominujące z kierunków północno-zachodniego i południowo-zachodniego, o stałej prędkości szacowanej na 5 m/s(≈ 18 km/h) — dana o dużym znaczeniu dla zachowania wiatru wokół budynków.
Zrozumienie klimatu lokalizacji pozwala uwzględnić rzeczywiste warunki środowiskowe, które bezpośrednio wpływają na projekt, komfort użytkowników i do efektywność energetyczną budynku.
EOLIOS zamodelował przepływy wiatru w otoczeniu inwestycji za pomocą numerycznego modelu CFD, rozwiązując równania mechaniki płynów. Wierne odwzorowanie geometrię 3D dzielnicy (zabudowa istniejąca + inwestycja, w promieniu 400 m) pozwoliło uzyskać szczegółowe wyniki. EOLIOS pracował na kilku wersjach budynku, aby wskazać rozwiązanie architektoniczne najmniej wpływające na dynamikę wiatru, wiejącego przeważnie z południowego zachodu.
Przez cały etap projektowania zespół szukał sposobów, aby złagodzić skutki wiatru i uczynić przestrzenie bardziej komfortowymi. W ścisłej współpracy z architektami analizowano samą formę budynków oraz dodanie elementów architektonicznych: kładek, zadaszeń, balkonów, ogrodów z zielenią zimozieloną.
U podnóża budynku wszystkie prędkości powietrza są niższe niż 2 m/s; na połowie wysokości jedynie kilka tarasy przekracza 2 m/s. Opanowanie prędkości na tarasach jest kluczowe dla komfortu (uniknięcie silnego chłodu, hałasu, trudności z utrzymaniem przedmiotów) — poprzez dopasowane formy architektoniczne, zadaszenia, bariery wiatrowe i zieleń.
Najbardziej okazały budynek przy wjeździe na dziedziniec od wschodu wzmacnia efekt zasłonięcia, sprowadzając wiatr do gruntu. Ponieważ wiatr dominujący wieje z południowego zachodu, odpowiedzią architektoniczną było nadanie budynkowi możliwie aerodynamicznej formy: nowa bryła z schodkowymi tarasami dachowymi poprawia aerodynamikę, zmniejsza prędkości powietrza i podnosi komfort pieszych.
Uczestnicząc w iteracyjnym procesie projektowym inżynierowie EOLIOS mogli przewidzieć wiele scenariuszy i opanować ryzyko wynikające z błędów projektowych, łącząc statystyczne dane meteorologiczne, wiedzę aerodynamiczną oraz kryteria komfortu i bezpieczeństwa wiatrowego.
Warto zapamiętać — nadając budynkowi bardziej aerodynamiczną formę (schodkowe tarasy dachowe), analiza utrzymuje prędkości powietrza poniżej 2 m/s u podnóża i ogranicza nadmierne prędkości na tarasach, bez uciekania się do rozbudowanych rozwiązań naprawczych.
Komfort wiatrowy, efekt Venturiego i symulacja CFD wiatru w gęstej tkance miejskiej.
Komfort wiatrowy opisuje dobrostan pieszych narażonych na prądy powietrza na wysokości człowieka. Analiza już na etapie projektu pozwala przewidzieć nadmierne prędkości, skorygować bryłę budynku i uniknąć kosztownych poprawek po jego wzniesieniu. Zobacz nasze opracowanie kryteria i mapowanie komfortu pieszych.
Forma tkanki miejskiej rządzi przepływem: sąsiednie budynki tworzą strefy osłony, turbulencji lub przyspieszenia. Uwzględnienie ich w dużym promieniu — tutaj 400 m — jest niezbędne, aby wiernie odtworzyć rzeczywisty wiatr wokół inwestycji i uwiarygodnić wyniki.
Gdy blisko stojące budynki zmniejszają przekrój przepływu wiatru, powietrze przyspiesza, aby zachować strumień. W gęstej dzielnicy takiej jak La Défense efekt ten tworzy strefy nadmiernych prędkości na poziomie pieszych, decydujące dla komfortu i bezpieczeństwa.
Nadając budynkowi bardziej aerodynamiczną formę wobec wiatru dominującego z południowego zachodu: przyjęta bryła ze schodkowymi tarasami dachowymi zmniejsza prędkości powietrza. Zadaszenia, balkony, kładki i zieleń zimozielona uzupełniają rozwiązanie, dając prędkości poniżej 2 m/s u podnóża budynku.
CFD daje elastyczną alternatywę: pozwala przetestować wiele wariantów architektonicznych i zmapować wiatr w każdym punkcie terenu, bez modelu fizycznego. Porównanie to opisujemy w opracowaniu CFD: alternatywa dla badań w tunelu aerodynamicznym.
Poznaj nasze kompetencje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Symulacja CFD wpływu wiatru na komfort pieszych w La Défense: modelowanie 3D dzielnicy w promieniu 400 m, wiatry dominujące NW/SW o prędkości 5 m/s, przekroje prędkości na poszczególnych poziomach oraz optymalizacja architektury (schodkowe tarasy dachowe) ograniczająca nadmierne prędkości przy gruncie i na tarasach.
Komfort pieszychKomfort pieszych — La Défense
Energetyka słonecznaWpływ wiatru — farma fotowoltaiczna
DachDach hotelu — Casablanca
FotowoltaikaKontrola erozji wietrznej — farma fotowoltaiczna
Komfort pieszychKomfort termiczny — szkoła
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
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.