Afd EUTZ Rapport Gemeente Delft Doc./bijlage Productnr. 0 3 QKT 2011 Lid NLingenieurs SO-91 gecertificeerd Bouwplan locatie Pauwmolen te Delft Windklimaatonderzoek op basis van CFD-berekeningen. Rapportnummer WA 15180-1-RA-1 d.d. 27 september 2011 Peutz bv Paletsingel 2, Postbus 696 27 AR Zoetermeer Tel. (079) 347 03 47 Fax(079) 361 49 85 info@zoetermeer.peutz.nl Lindenlaan 41, Molenhoek Postbus 66, 6585 ZH Mook Tel. (4)357 07 07 Fax (4) 358 51 50 info@mook.peutz.nl L. Springerlaan 37 Postbus 7. 97 AA Groningen Tel. (050) 520 44 88 Fax (050) 526 31 78 info@groningen.peutz.nl Montageweg 5 6045 JA Roermond Tel. (0475) 324 333 info@roermond.peutz.nl www.peutz.nl Peutz GmbH Düsseldorf, Bonn, Berlijn info@peutz.de www.peutz.de Peutz SARL Paris, Lyon lnfo@peutz.fr www,peutz.fr Figuur 1: Grafische weergave van het rekenmodel Peutz bv London info@peutz.co.uk www.peutz.co.uk Opdrachtgever: Rapportnummer: Datum: Ref.: BV Timpaan Zuidmeer te Rijsenhout WA15180-1-RA-1 27 september 2011 OO/KS/WA 15180-1 -RA-1 Daidalos Peutz bvba Leuven lnfo@daidalospeutz.be www.daidalospeutz.be Peutz Sevilla info@peutz.es www.peutz.es Köhier Peutz Geveltechniek bv Zoetermeer lnfo@gevel.com www.gevel.com Opdrachten worden aanvaard en uitgevoerd volgens De Nieuwe Regeling 25 BTW identificatienummer NL4933837B01 KvK;128033
DEUTZ nhoud pagina 1. NLEDNG 3 2. NORMSTELLNG EN UTGANGSPUNTEN 4 2.1. Beslismodel NEN 81 4 2.2. Windhinder en windgevaar volgens NEN 81 4 2.2.1. Windhinder 4 2.2.2. Windgevaar 5 2.3. Windklimaat op de locatie 6 2.4. Simulatie windsnelheden met CFD 7 3. REKENRESULTATEN 9 4. SAMENVATTNG EN CONCLUSES 11 WA 15180-1-RA-1
peütz 1. NLEDNG n opdracht van BV Timpaan Zuidmeer te Rijsenhout is met behulp van Computational Fluid Dynamics (CFD) een indicatief onderzoek verricht naar de te verwachten windklimaatsituatie rondom het bouwplan op de locatie Pauwmolen te Delft, inclusief de aanwezige stedenbouwkundige omgeving van het project. Het plangebied ligt tussen de Jan de Oudeweg, de Rijksstraatweg en de Al 3. Voor het vervaardigen van het CFD-model is gebruik gemaakt van de tekeningen van KOW te Den Haag d.d. 25 augustus 2011. n totaal is een gebied gemodelleerd van 350 bij 350 meter. Het doel van het onderzoek was het geven van een eerste beoordeling van het te verwachten windklimaat rondom de geplande nieuwbouw. Voor de opzet van het onderzoek en de beoordeling van het windklimaat is uitgegaan van de Nederlandse norm NEN 81:26 Windhinder en windgevaar in de gebouwde omgeving. Figuur 2: Aanzicht nieuwbouw in het rekenmodel n dit rapport wordt verslag gedaan van het verrichte onderzoek waarbij de volgende indeling is gehanteerd. n hoofdstuk 2 worden de normstelling en uitgangspunten van het onderzoek toegelicht. De rekenresultaten worden gepresenteerd in hoofdstuk 3. Tot slot wordt in hoofdstuk 4 een samenvatting van het onderzoek opgenomen en worden conclusies gegeven. WA 15180-1-RA-1
peurz 2. NORMSTELLNG EN UTGANGSPUNTEN 2.1. Beslismodel NEN 81 De beoordeling van het windklimaat met betrekking tot windhinder en windgevaar, is in Nederland vastgelegd in de norm NEN 81. Om te bepalen of windhinder enlof windgevaar te verwachten is, kan in eerste instantie gebruik worden gemaakt van het beslismodel in de NEN 81. Hierin wordt onder meer beschreven in welke situaties windhinderonderzoek nodig is. Voor gebouwen met een hoogte vanaf 30 meter wordt nader onderzoek met CFD- of windtunnelsimulatie noodzakelijk geacht. Gezien de geplande bouwhoogte van rond de 55 meter is een windklimaatonderzoek uitgevoerd. Door de opdrachtgever is gekozen voor de onderzoeksmethode op basis van CFDberekeningen. De resultaten van het onderzoek worden als indicatief beschouwd. 2.2. Windhinder en windgevaar volqens NEN 81 De gevoeligheid van de mens voor wind is sterk afhankelijk van de activiteit waarmee men bezig is. Bij een laag activiteitenniveau (bijvoorbeeld wachten bij een bushalte, op een terrasje zitten) zullen lagere windsnelheden als hinderlijk ervaren kunnen worden dan bij een hoger activiteitenniveau. n de NEN 81 wordt voor de beoordeling van het windklimaat derhalve onderscheid gemaakt tussen verschillende activiteitenklassen. Bij hogere windsnelheden kan tevens sprake zijn van gevaarlijke situaties zoals evenwichtsverlies bij het passeren van gebouwhoeken en dergelijke. Hiervoor wordt getoetst aan het specifieke gevaarcriterium. 2.2.1. Windhinder Windhinder is iets wat in geen geval geheel te voorkomen is: als het stormt is de wind hinderlijk, wat voor maatregelen er ook getroffen worden. Het is daarom ook de kans op windhinder, die maatgevend gehouden wordt voor de beoordeling van het windklimaat. Voor windhinder wordt een drempelwaarde VDR;H aangehouden van 5 m/s uurgemiddelde windsnelheid op loop- of verblijfsniveau. Bij deze windsnelheid gaan mechanische effecten bij de ervaring van het windklimaat een rol spelen zoals bijvoorbeeld het omslaan van paraplu's, in de ogen waaien van stof en in meer extreme vorm het dichtwaaien van een autoportier e.d. Aan de hand van onderstaande tabel 1, afkomstig uit de NEN 81, wordt een beoordeling gegeven van de te verwachten mate van windhinder. WA 15180-1-RA-1
peütz Tabel 1: Criteria windhinder volgens NEN 81. Overschrijdingskans Kwaliteitsklasse Activiteiten P(VLOK > VDR;H) in procenten van het aantal uren per jaar. Doorlopen. Slenteren. Langdurig zitten <2,5 A Goed Goed Goed 2,5-5 B Goed Goed Matig 5-10 C Goed Matig Slecht 10-20 D Matig Slecht Slecht >20 E Slecht Slecht Slecht Afhankelijk van de activiteitenklasse wordt de waardering van het lokale windklimaat gekwalificeerd met 'goed', 'matig' of 'slecht' (zie tabel 1). Bij een goed windklimaat ondervindt men geen overmatige windhinder. n een situatie zonder overmatige windhinder heeft het merendeel van het publiek onder normale omstandigheden geen last van windhinder. Bij een matig windklimaat ervaart men af en toe overmatige windhinder. n een slecht windklimaat ervaart men regelmatig overmatige windhinder. n een dergelijke situatie heeft het merendeel van het publiek last van windhinder. Er wordt naar gestreefd, om binnen de verschillende activiteitenklassen, een goed, eventueel nog matig windklimaat te realiseren. Activiteitenklasse 'langdurig zitten' is dusdanig kritisch dat deze met terughoudendheid wordt toegepast. 2.2.2. Windgevaar Voor windgevaar wordt 15 m/s uurgemiddelde windsnelheid als drempelwaarde VDR;G gehanteerd. Op basis van tabel 2, afkomstig uit de NEN 81, wordt bepaald of sprake is van windgevaar. Tabel 2: Criteria windgevaar volgens NEN 81. Overschrijdingskans Kwalificatie P(VLOK > VDR;G) in procenten van het aantal uren per jaar 5 < p < 0,30 Beperkt risico p > 0,30 Gevaarlijk De norm stelt: "Situaties waarvoor een overschrijdingskans geldt van 5 < p < 0,30 mogen alleen worden geaccepteerd als deze vallen binnen activiteiten klasse (doorlopen). Voor activiteiten klasse en geldt de eis p < 5. Situaties met een overschrijdingskans van p > 0,30 zijn evident gevaarlijk en behoren te allen tijde te worden vermeden; het publiek mag hier niet aan worden blootgesteld." WA 15180-1-RA-1
peurz 2.3. Windklimaat op de locatie Voor de vertaling van de rekenresultaten naar de werkelijke situatie wordt gebruik gemaakt van een windstatistiek. De NEN 81 verwijst voor de benodigde meteogegevens naar de NPR 6097:26 Toepassing van de statistiek van de uurgemiddelde windsnelheden voor Nederland. Met behulp van de bijbehorende applicatie wordt voor de specifieke locatie een windstatistiek berekend op basis van meteogegevens van een groot aantal meteostations en gegevens omtrent terreinruwheden tot 6 km afstand van het project. De terreinruwheden van het omliggend gebied worden per categorie weergegeven in figuur 3. De kleur geeft de terreinruwheid aan, rood staat bijvoorbeeld voor stedelijk bebouwd gebied, Zo= 1,6 meter. Ulndroos voor locatie X086058 Y-MCBS!. viiivdbn«lh«ld -j >2 t^sl Figuur 3: Terreinruwheid tot 6 km afstand. Figuur 4: Windroos betreffende locatie. n figuur 4 is de op basis van de NPR 6097 berekende windroos op 60 meter hoogte boven de betreffende locatie weergegeven. n de windroos wordt de kans op het voorkomen van wind uit een bepaalde richting weergegeven alsmede de verdeling van windsnelheden binnen de betreffende richtingen. Uit de windroos en onderstaande windstatistiek in tabel 3 blijkt onder meer dat op de betreffende bouwlocatie met name bij wind uit het zuiden tot westen (180-270 ) hogere windsnelheden heersen en dat zuidwesten wind (210-240 ) het meest optreedt. De wind uit het zuidwesten is hiermee voor een groot deel bepalend voor mogelijk optredende windhinder. WA 15180-1-RA-1 6
peütz Tabel 3: Windstatistiek van de betreffende locatie volgens NPR 6097. Distnbütjef ovenicht windsnelheden 60 meter op basis van NPR 6097 in uren per jaar Posite X086058 Y446852 Jaar 1963-22 wind snetheid - 0.9 1.0-1.8 2.0-2,9 3.0-3,9 4 0-4 8 5,0-5,9 60-6 9 7 0-7,9 80-89 9 0-9,9 10 0-10,9 11,0-11,9 120-129 13 0-13,9 14 0-14 «15,0-15,9 16 0-169 17,0-17 9 18 0-189 19 0-19,9 20 0-209 210-219 22 0-22,9 23,0-23,9 240-249 26,0-25.9 260-269 27 0-27,9 280-289 29,0-29,9 30 0-30.9 31,0-31,9 32 0-32,9 33 0-33 9 34 0-34 9 35,0-35,9 0-369 37 0-37 9 38,0-38 9 39,0-39,9 12 443 67 5 824 90 3 82,1 734 563 388 25 7 17 1 9,1 53 2,5 1 8 0.4 0 0 gowrti*» gehéél 54 14,1 46,4 77,0 91,7 967 101 8 84 1 62,5 46 3 34.3 21 4 15,5 84 44 1 5 06 0 2 mm 5,5 4 312 470 60,7 67 5 74 7 634 48,5 37 6 26 7 17 3 114 59 4 2 1 4 09 06 01 10 a 304 49 3 608 62 0 57 2 526 37 3 28 7 204 10 8 52 2 2 1.4 05 0,4 0 2 0.1 4304 5 ^ 11,7 35,9 57,4 720 75 4 74 7 60 3 43.5 29.0 245 13 7 8,9 58 26 10 0,3 03-5ÏÏ2-54 15,3 51,8 88.6 111.8 121 1 124.0 114.4 97.6 76 2 63,9 442 30.3 21.6 12.1 82 45 20 1 0 06 05 18 6 63,9 1078 141,6 171,9 167.6 155,2 149,8 123 1 1.0 77 8 567 373 23.2 12 0 75 36 20 12 04 0,1 wam 6,6 20,8 63,3 19 123 8 163 8 1622 155 4 133 9 1125 859 640 43,8 25 5 17,2 88 4 3 23 1,4 06 0,3 0.1 HÉ 66,4 83,8 98,7 1105 965 86 3 72,5 50 3 38 2 27 2 19,1 13,2 84 4 3 2,6 1 6 09 5.7 177 60,3 80,7 87,2 906 75,6 63 7 46,4 31 0 20 7 11 7 73 29 12 08 03 " 598 5 10 3 363 51 9 642 66 1 53.4 47 9 354 22 9 164 9,3 4,5 25 1,7 1 0 0.4 0.1 01 0 0 mm 51 11.8 39.5 61.8 69.6 73 7 653 595 42.7 286 167 84 5.4 3.3 1.6 1,1 0,5 2.4. Simulatie windsnelheden met CFD Voor het uitvoeren van een windklimaatonderzoek beschikt Peutz over een eigen windtunnel. Als het gaat om relatief eenvoudige bebouwingssituaties, of bebouwingssituaties waar op voorhand van wordt verwacht dat geen grote windproblemen op gaan treden, kan worden volstaan met een numerieke simulatie met Computational Fluid Dynamics (CFD). Voor de onderhavige nieuwbouwsituatie is op verzoek van de opdrachtgever van deze onderzoeksmethode uitgegaan. De rekenmethode is aan de hand van eerder uitgevoerde windtunnelprojecten gevalideerd. De grenslaagstroming die in de praktijk (bij neutrale stabiliteit ten aanzien van het temperatuurprofiel) aanwezig is wordt aan de rand van het CFD-model opgewekt zodat het juiste windprofiel (afhankelijk van de terreinruwheid) wordt gesimuleerd. Verfijning van de lokale windsituatie vindt plaats door de direct omliggende bebouwing en begroeiing mee te modelleren. De windsnelheden rondom het project worden met het CFD-model voor 12 windrichtingen berekend. Met behulp van de windstatistiek voor de bouwlocatie, zoals berekend in navolging van de NPR 6097, wordt vervolgens per windrichting de overschrijdingskans voor de kritische uurgemiddelde windsnelheden van 5 en 15 m/s voor respectievelijk windhinder en windgevaar bepaald. De totale overschrijdingskans is de som van de WA 15180-1-RA-1
peütz overschrijdingskansen per windrichting, ook wel de hinderkans en de gevaarkans genoemd. Deze worden vervolgens getoetst aan de NEN 81 om het lokale windklimaat te kunnen beoordelen. n bijlage is het technisch inlegvel, conform de NEN 81, opgenomen. Het technisch inlegvel bevat een aantal rubrieken en aandachtspunten die een kort, schetsmatig overzicht geven van de relevante zaken van de CFD-berekeningen. WA 15180-1-RA-1
peütz 3. REKENRESULTATEN Het windklimaat in de geplande bebouwingssituatie wordt beoordeeld op basis van de uitgevoerde CFD-berekeningen, de windstatistiek van de betreffende locatie en de grenswaarden zoals beschreven in de paragrafen 2.2.1 en 2.2.2 betreffende windhinder en windgevaar. n figuur 5 op de volgende pagina wordt in een horizontale doorsnede op hoofdhoogte (1,75 meter boven plaatselijk maaiveldniveau) de berekende hinderkans met kleurcontouren voor de geplande bebouwingssituatie weergegeven. De kleuren zijn afgestemd op de beoordelingscriteria uit de NEN 81. De legenda is in het figuur opgenomen. Bij de beoordeling van het windklimaat wordt onderscheid gemaakt tussen de categorieën loop- en slentergebied. Het windklimaat op de trottoirs, de straat, het binnenplein en dergelijke wordt beoordeeld met het criterium voor loopgebied. Ter plaatse van de gebouwentrees wordt het strengere criterium voor slentergebied gehanteerd. Een goed windklimaat, met een hinderkans van minder dan 5% wordt bij de gebouwentrees nagestreefd. Uit de resultaten volgt onder meer dat bij de bestaande bebouwing in de omgeving van de bouwlocatie in de geplande bebouwingssituatie een overwegend als goed te beoordelen windklimaat te verwachten is (kleur blauw/groen in figuur 5). De geplande nieuwbouw heeft derhalve geen significante invloed op het windklimaat bij de omliggende bebouwing. Het windklimaat op de Rijksstraatweg wordt met een hinderkans van 21% plaatselijk als slecht beoordeeld (categorie 20% en hoger; kleur rood). Dit treft tevens slechts een klein deel van het voet- en fiestpad (enkele meters) langs de Rijksstraatweg. Bij de zuidoostelijke gebouwhoek is eveneens plaatselijk sprake van een beoordeling slecht. Op deze plek is echter geen voetpad, fietspad of verblijfsgebied aanwezig. Het gevaarcriterium wordt op geen enkele plaats in het onderzoeksgebied overschreden. Bij de hoofdentree van de hoogbouw is met een hinderkans van minder dan 2% een als goed te beoordelen windklimaat te verwachten, beoordeeld met het criterium voor 'slentergebied'. Het windklimaat bij de hoofdentree aan de Jan de Oudeweg wordt met een hinderkans van 3% eveneens als goed beoordeeld met dit criterium. Hierbij dient te worden opgemerkt dat deze entreepositie enigszins kritisch is ten aanzien van de te verwachten relatief hoge hinderkans van maximaal 15% bij de noordwestelijke gebouwhoek. Deze entree is naar aanleiding van de onderzoeksresultaten inmiddels enkele meters verplaatst waardoor de afstand tussen de gebouwhoek en de entree groter WA 15180-1-RA-1
peütz wordt. De aangepaste entreepositie is opgenomen in schets 1 d.d. 5 september 2011 van KOW. De beoordeling van het windklimaat op deze entreepositie luidt met een hinderkans van minder dan 2% eveneens goed. Het windklimaat bij de noordwestelijke gebouwhoek wordt met het criterium voor loopgebied als matig beoordeeld. linderkans loop slenter 220 slechl slecht 10-20 matig slecht 5-10 goed matig 0-5 goed gosd Figuur 5: Hinderkans op hoofdhoogte op begane grondniveau. WA 15180-1-RA-1 10
peurz 4. SAMENVATTNG EN CONCLUSES n opdracht van BV Timpaan Zuidmeer te Rijsenhout is met behulp van Computational Fluid Dynamics (CFD) een indicatief onderzoek verricht naar de te verwachten windklimaatsituatie rondom het bouwplan op de locatie Pauwmolen te Delft. Het plangebied ligt tussen de Jan de Oudeweg, de Rijksstraatweg en de A13. Het doel van het onderzoek was het geven van een eerste beoordeling van het te verwachten windklimaat rondom de geplande nieuwbouw. Voor het vervaardigen van het CFD-model is gebruik gemaakt van de tekeningen van KOW te Den Haag d.d. 25 augustus 2011. n totaal is een gebied gemodelleerd van 350 bij 350 meter. Voor de opzet van het onderzoek en de beoordeling van het windklimaat is uitgegaan van de Nederlandse norm NEN 81:26 Windhinder en windgevaar in de gebouwde omgeving. Uit de resultaten van het onderzoek kunnen de volgende conclusies getrokken worden: Bij de omliggende bebouwing is geen significante verslechtering van het windklimaat te verwachten als gevolg van realisatie van de geplande nieuwbouw. Het windklimaat op de Rijksstraatweg wordt met een hinderkans van 21% plaatselijk als slecht beoordeeld (categorie 20% en hoger). Dit treft slechts een klein deel van het voet- en fiestpad (enkele meters) langs de Rijksstraatweg. Bij de zuidoostelijke gebouwhoek is eveneens plaatselijk sprake van een beoordeling slecht. Op deze plek is echter geen voetpad, fietspad of verblijfsgebied aanwezig. Het gevaarcriterium wordt op geen enkele plaats in het onderzoeksgebied overschreden. Bij de hoofdentrees van de nieuwbouw wordt het windklimaat als goed beoordeeld. Opgemerkt wordt dat op basis van de onderzoeksresultaten de hoofdentree aan de Jan de Oudeweg gezien de oorspronkelijk korte afstand tot een gebied met een relatief hoge hinderkans bij de noordwestelijke gebouwhoek enkele meters verplaatst is. De aangepaste entreepositie is opgenomen in schets 1 d.d. 5 september 2011 van KOW. Mook, Dit rapport bestaat uit 11 pagina's en 1 bijlage. WA 15180-1-RA-1 11
i Algemeen BJLAGE Project Projectnaam Opdrachtgever Projectleider Technisch inlegvel numerieke simulatie Projectgegevens Bouwplan locatie Pauwmolen te Delft BV Timpaan Zuidmeer te Rijsenhout O.E. Otten Datum 27 september 2011 Model Omvang gemodelleerd gebied Kerngebied Omgeving Afmetingen model Blokkeringsgraad <10% Gemodelleerd groen Onderzochte windrichtingen Algemene gegevens van het model 350 x 350 meter het gebied rondom de geplande nieuwbouw stedelijk bebouwing 4 x 4 x 2 meter NVT 12 (rondom in stappen van 30 graden) Onderzochte configuraties geplande bebouwingssituatie (stand van ontwikkeling 25 augustus 2011) Computeropstelling Specifieke gegevens van gebruikte programmatuur Programmatuur Programmatuur: Phoenics 29 Rekenrooster Turbulentiemodellering Convectieve differentieschema's Randvoorwaarden nstroomprofiel Uitlaat Boven-/zijwanden Vloer/bodem Gegevensverwerking en beoordeling FVM (eindige volume methode) FEM (eindige elementen methode) anders drie-dimensionaal tijd-onafhankelijk isothermisch - passieve scalairs 186 x 198 x 60 cellen, rechthoekig grid; verfijning t.p.v. het bouwproject mix van k-e-turbulentiemodel en k-e-rng-turbulentiemodel snelheidscomponenten: 2 orde schema, MNMOD turbulentie grootheden: UPWND scalaire variabelen: UPWND Gebruikte randvoorwaarden windprofiel stedelijk bebouwing (Zo=0,7m) constante druk gesloten, wrijvingsloos gesloten, fully-rough Amersfoortse coördinaten van de locatie X = 086058, Y = 446852 Toegepaste eisen Voor comfort nformatie voor locatie en beoordeling windklimaat VDRtH m/s Gewenste kwaliteitsklasse twee-dimensionaal tijd-afhankelijk - thermisch Overschrijdingskans % P(VLOK> VDRH) actieve scalairs Beoordeling Doorlopen 5,0 <20 matig Slenteren 5,0 <10 s matig Zitten 5,0 <B <5 < matig Regionale correctie Voor gevaar Gepresenteerde resultaten Opmerkingen l 'A15180-1-RA-1 Bijlage geen correctie P(VLOK> VDR;G) 15 n.v.t. 5 < p < 0,30 beperkt risico 15 n.v.t. p;>0,30 gevaarlijk windhinder: figuren metp (VLOK > VDKH)-waarden gevaar, tekstuele beoordeling