Windrose und Windsimulation

Der Bereich „Wind“ zeichnet die Windrose aus der Klimadatei der Stadt und eine Simulation der Strömung zwischen den Gebäuden um das Grundstück.

Überblick

Der Bereich „Wind“ zeigt die Windrose (beobachtete Statistik) und die Strömung zwischen den Gebäuden (Simulation) auf einem Bildschirm. Die Strömung zeigt, wo der Wind um das Grundstück durchzieht und wo er abgeschirmt wird. Sie dient der Analyse in der Entwurfsphase. Die Windsimulation gehört zum Pro-Pass (Preise); die Windrose ist auch ein Plan im kostenlosen Diagrammsatz.

Bedienung

1. Grundstück und Radius wählen
2. Im Bereich „Wind“ den Zeitraum wählen („Jahr“, „Frühling“, „Sommer“, „Herbst“ oder „Winter“)
3. Die beobachteten Häufigkeiten in der „Windrose“ lesen
4. „Simulation im Grundriss“ oder „3D-Simulation“ wählen und die Windströmung berechnen

Windrose

Die Windrose fasst Windrichtung und -geschwindigkeit aus der EPW/TMYx-Klimadatei von climate.onebuilding.org in 16 Richtungen zusammen. Die Datei beschreibt ein typisches meteorologisches Jahr. Sie enthält keine Messung am Grundstück.

Stationen

Die Windrose zeigt den Wind an der Station, nicht am Grundstück. Der Bildschirm nennt immer Stationsname, Entfernung und Zeitraum. Die Geschwindigkeit wird in der Messhöhe des Anemometers der Station gemessen; Geschwindigkeiten verschiedener Stationen lassen sich deshalb nicht direkt vergleichen.

Simulation

Die Strömung wird für eine Richtung berechnet: die Hauptwindrichtung des gewählten Zeitraums. Das Verfahren ist die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) mit einem Smagorinsky-LES-Turbulenzmodell auf einer GPU. Das Gelände aus dem DGM1 ist enthalten. Das Ergebnis ist der zeitliche Mittelwert des letzten Abschnitts der Rechnung.

Raster

Das Raster ist fest 4 m: Eine 8 m breite Straße ist 2 Zellen breit. Die Gebäudehöhen sind dieselben wie in allen Plänen der deutschen Ausgabe (3D-Gebäudemodelle LoD2, Regeln je Stadt unter Gebäudehöhen und Gelände).

Rechengebiet

Das Rechengebiet reicht auf jeder Seite 400 m über den Plan hinaus; der Rand wird aus dem Ergebnis entfernt. CFD-Leitfäden (COST Action 732, Architectural Institute of Japan) setzen den Rand auf das Fünffache der Höhe des höchsten Gebäudes oder mehr; feste 400 m verhindern, dass sich das Gebiet mit einem einzelnen sehr hohen Gebäude ändert.

Radius

Die Simulation nimmt Radien bis 1 km an. Darüber wächst der Rechenaufwand mit der dritten Potenz des Radius. Pläne lassen sich bis 1,5 km zeichnen.

Rechenzeit

Rechnen mehrere Personen gleichzeitig, warten die Aufträge in einer Schlange. Dasselbe Grundstück mit denselben Einstellungen kommt aus dem Zwischenspeicher.

Ansichten

• Windrose: Die Balkenlänge ist die Häufigkeit, die Farbstufen sind die Geschwindigkeit, die Zahl in der Mitte ist der Anteil der Windstille
• Simulation im Grundriss: Die Farbe ist die Geschwindigkeit, die Textur zeigt die Strömungsrichtung (Line Integral Convolution). Die Höhe der Ansicht lässt sich ändern
• 3D-Simulation: Stromlinien, entlang ihrer Länge eingefärbt, zeigen Beschleunigung in Straßen und langsame Luft hinter Gebäuden

Ergebnis lesen

Eine Geschwindigkeit an einem einzelnen Punkt sichert dieses Werkzeug nicht zu. Das Ergebnis dient dazu, die Struktur des Raums zu lesen: in welche Straße der Hauptwind eintritt und hinter welchem Block er abflaut. Es eignet sich für den Vergleich von Massenvarianten auf demselben Grundstück.

Grenzen

• Nur eine Richtung (die Hauptwindrichtung); eine vollständige Untersuchung gewichtet alle 16 Richtungen nach ihrer Häufigkeit
• Keine Bäume
• Keine Validierung im Windkanal an einem realen Ort

„Als PNG speichern“ behält einen Hinweis, dass das Ergebnis eine Orientierung für den Entwurf ohne Windkanal-Validierung ist und nur für die Hauptwindrichtung gilt. „Nur Plan (PNG)“ lässt den Hinweis weg; die Bildunterschrift wird dann selbst ergänzt.

Datenquellen

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