CFD-Studie der Auswirkung eines künftigen Gebäudes auf den Windkomfort in einem Viertel von La Défense, in Courbevoie.
EOLIOS Ingenieurbüro führte eine lufttechnische Studie rund um ein geplantes Gebäude in Courbevoie, nahe dem Viertel La Défense, im Rahmen der Umsetzung eines Windsystems für die Stromerzeugung des Gebäudes durch.
Das Ziel: ab der Planung die lufttechnische Auswirkung eines neuen Gebäudes auf seine Umgebung und auf den Komfort der Bürger zu untersuchen, um es zu optimieren und seine Auswirkung zu begrenzen.
Die Morphologie der Gebäude hat einen direkten Einfluss auf die Strömungsmerkmale und damit auf den Windkomfort der Fußgänger. Da das Untersuchungsgebiet eine hohe Gebäudekonzentration pro m² aufweist, ist es unerlässlich, sie zu berücksichtigen, um die induzierten Phänomene zu verstehen.
Das Wesentliche — CFD-Studie, durchgeführt ab der Planung eines Gebäudes in Courbevoie, am Rande von La Défense: 3D-Modellierung des Viertels in einem Radius von 400 m, vorherrschende Nordwest- und Südwestwinde bei 5 m/s und Optimierung der Architektur (gestufte Dachterrassen), um die Luftgeschwindigkeiten unter 2 m/s am Fuß des Gebäudes zu halten und den Komfort von Fußgängern wie Terrassen zu sichern.
Der Windkomfort bezieht sich auf das Wohlbefinden der Personen, die windigen Bedingungen ausgesetzt sind. Es gilt, das richtige Gleichgewicht zwischen einer wirksamen natürlichen Belüftung und kontrollierten Windgeschwindigkeiten zu finden, für eine angenehme und sichere Außenumgebung. Die Studie besteht darin, die Geschwindigkeit, die Windrichtung und den Einfluss der umgebenden Gebäude auf die Luftströmung zu analysieren, um wirklich nutzergerechte Außen- wie Innenräume zu gestalten.
Diese Analyse ist in dichten städtischen Zonen wie La Défense in Courbevoie entscheidend, wo die gebauten Strukturen einen direkten Einfluss auf die Luftströmung haben. Dank CFD-Simulationen analysieren wir das Windverhalten am künftigen Standort, um die Räume zu optimieren und das Wohlbefinden der Nutzer zu gewährleisten.
Bewertung der von Fußgängern empfundenen Beeinträchtigung je nach Geschwindigkeit und Häufigkeit des Windes in Menschenhöhe. Ein Raum gilt als komfortabel, wenn Übergeschwindigkeiten selten und moderat bleiben; jenseits bestimmter Schwellen werden Gehen, Stehen oder die Nutzung einer Terrasse unangenehm oder sogar gefährlich.
In numerischen Windkomfortstudien ist es entscheidend, die Randbedingungen präzise zu definieren. Die 3D-Modellierung muss unbedingt die umgebenden Gebäude berücksichtigen, die Zonen der Turbulenz, des Schutzes oder der Beschleunigung schaffen. Die Integration der realen lokalen Wetterdaten (jahreszeitliche Schwankungen, vorherrschende Regime) ist für zuverlässige Ergebnisse unerlässlich.
Das Geschwindigkeitsprofil in Bodennähe wird durch die atmosphärische Grenzschicht beschrieben, die in drei Unterschichten unterteilt ist: die äußere Schicht (~1 km, geostrophischer Wind), die bodennahe Grenzschicht (10 bis 100 m, starker Gradient) und die raue Unterschicht (einige Meter, von den Hindernissen betroffen). Dazwischen variiert die Geschwindigkeit nach einem logarithmischen Profil — der vertikalen Windscherung.
Bodennahe Luftschicht, in der die Windgeschwindigkeit durch die Geländerauigkeit und die Hindernisse gebremst wird. Sie gliedert sich in Unterschichten und folgt einem logarithmischen Geschwindigkeitsprofil mit der Höhe — ein entscheidender Parameter, um realistische Randbedingungen in der CFD-Simulation vorzugeben.
In stark urbanisierten Zonen spielt der Venturi-Effekt eine wichtige Rolle: Das Vorhandensein von Gebäuden verringert den Durchtrittsquerschnitt des Windes, was seine Strömung beschleunigt. Diese Zonen höherer Geschwindigkeit sind für den Komfort und die Sicherheit der Nutzer zu berücksichtigen: durch Identifizierung der hohen Geschwindigkeiten ausgesetzten Zonen werden geeignete Maßnahmen ergriffen, um Personen und Sachwerte zu schützen. Ab der Planung integriert, ermöglicht die Windanalyse auch, gegen Windlasten beständige Bauwerke zu entwerfen und auf den Standort abgestimmte Baustandards festzulegen — Garanten für Dauerhaftigkeit und Resilienz der Anlagen.
Wenn nahe Gebäude den Durchtrittsquerschnitt des Windes verringern, beschleunigt die Luft, um ihren Volumenstrom beizubehalten. In dichter städtischer Umgebung erzeugt diese Verengung Übergeschwindigkeitszonen auf Fußgängerhöhe — entscheidend für Komfort wie Sicherheit.
Für jede auf ein architektonisches Projekt angewandte CFD-Simulation ist es entscheidend, das Klima des Standorts zu verstehen. Hier ergab die meteorologische Studie vorherrschende Nordwest- und Südwestwinde, mit einer konstant auf 5 m/s geschätzten Geschwindigkeit (≈ 18 km/h) — ein Datum mit erheblichen Auswirkungen auf das Windverhalten rund um die Gebäude.
Das Verständnis des Standortklimas ermöglicht es, die realen Umgebungsbedingungen zu integrieren, die direkt auf die Gestaltung, den Nutzerkomfort und die Energieeffizienz des Gebäudes wirken.
EOLIOS modellierte die Windströmungen in der Umgebung des Projekts über ein numerisches CFD-Modell, das die Gleichungen der Fluiddynamik löst. Die getreue Wiedergabe der 3D-Geometrie des Viertels (bestehende Gebäude + Projekt, in einem Radius von 400 m) ermöglichte detaillierte Ergebnisse. EOLIOS arbeitete an mehreren Versionen des Gebäudes, um die Architektur mit dem geringsten Einfluss auf die Winddynamik, überwiegend südwestlichen Ursprungs, zu bestimmen.
Während der gesamten Planung konzentrierte sich das Team auf Methoden, um die Windwirkungen abzuschwächen und die Räume komfortabler zu machen. In enger Zusammenarbeit mit den Architekten befasste sich die Überlegung mit der reinen Architektur der Gebäude und mit der Hinzufügung architektonischer Elemente: Stege, Vordächer, Balkone, immergrüne Gärten.
Am Fuß des Gebäudes liegen alle Luftgeschwindigkeiten unter 2 m/s; auf halber Höhe überschreiten nur einige Terrassen 2 m/s. Die Beherrschung der Geschwindigkeiten auf den Terrassen ist entscheidend für den Komfort (Vermeidung intensiver Kälte, Lärm, Schwierigkeiten beim Festhalten von Gegenständen) — über angepasste architektonische Formen, Vordächer, Windbarrieren und Vegetation.
Das imposanteste Gebäude am Hofeingang im Osten verstärkt den Windschatteneffekt und drückt den Wind zum Boden. Da der vorherrschende Wind aus Südwest kommt, bestand die architektonische Antwort darin, das Gebäude so aerodynamisch wie möglich zu gestalten: die neue Form mit gestuften Dachterrassen verbessert die Aerodynamik, verringert die Luftgeschwindigkeiten und verbessert den Fußgängerkomfort.
Durch die Teilnahme am iterativen Planungsprozess konnten die Ingenieure von EOLIOS eine große Zahl von Szenarien vorwegnehmen und die mit einer schlechten Planung verbundenen Unwägbarkeiten beherrschen, indem sie statistische Wetterdaten, aerodynamische Informationen und Kriterien für Windkomfort und -sicherheit kombinierten.
Zum Merken — indem das Gebäude aerodynamischer gestaltet wird (gestufte Dachterrassen), hält die Studie die Luftgeschwindigkeiten unter 2 m/s am Fuß und begrenzt die Übergeschwindigkeiten auf den Terrassen, ohne auf schwere Korrekturvorrichtungen zurückzugreifen.
Windkomfort, Venturi-Effekt und CFD-Simulation des Windes in dichter städtischer Umgebung.
Der Windkomfort spiegelt das Wohlbefinden der Fußgänger wider, die in Menschenhöhe Luftströmungen ausgesetzt sind. Ihn ab der Planung zu untersuchen, ermöglicht es, Übergeschwindigkeiten vorwegzunehmen, die Gebäudeform anzupassen und kostspielige Korrekturen nach dem Bau zu vermeiden. Siehe unser Dossier Kriterium und Kartografie des Fußgängerkomforts.
Die städtische Morphologie bestimmt die Strömung: benachbarte Gebäude schaffen Zonen des Schutzes, der Turbulenz oder der Beschleunigung. Sie über einen großen Radius — hier 400 m — einzubeziehen, ist unerlässlich, um den realen Wind um das Projekt getreu wiederzugeben und die Ergebnisse zuverlässig zu machen.
Wenn nahe Gebäude den Durchtrittsquerschnitt des Windes verringern, beschleunigt die Luft, um ihren Volumenstrom beizubehalten. In einem dichten Viertel wie La Défense erzeugt dieser Effekt Übergeschwindigkeitszonen auf Fußgängerhöhe, entscheidend für Komfort und Sicherheit.
Indem das Gebäude gegenüber dem vorherrschenden Südwestwind aerodynamischer gestaltet wird: die gewählte Form mit gestuften Dachterrassen verringert die Luftgeschwindigkeiten. Vordächer, Balkone, Stege und immergrüne Vegetation ergänzen das Konzept, für Geschwindigkeiten unter 2 m/s am Fuß des Gebäudes.
Die CFD bietet eine flexible Alternative: sie testet zahlreiche architektonische Varianten und kartiert den Wind an jedem Punkt des Standorts, ohne physisches Modell. Wir erläutern diesen Vergleich in unserem Dossier CFD, eine Alternative zum Windkanaltest.
Entdecken Sie unsere Kompetenzen, Projekte und technischen Dossiers, um über die FAQ hinauszugehen.
CFD-Simulation der Auswirkung des Windes auf den Fußgängerkomfort in La Défense: 3D-Modellierung des Viertels auf 400 m, dominante Winde NW/SW bei 5 m/s, Geschwindigkeitspläne je Ebene und Optimierung der Architektur (gestaffelte Dachterrassen), um die Übergeschwindigkeiten am Boden und auf den Terrassen zu reduzieren.
FußgängerkomfortFußgängerkomfort — La Défense
SolarenergieWindeinwirkung — Solarkraftwerk
RooftopRooftop eines Palastes — Casablanca
SolarKontrolle der Winderosion — Solarkraftwerk
FußgängerkomfortLufttechnischer Komfort — Schule
RooftopWindkomfort — Rooftop
HochhausWindeinwirkung — Hochhaus — Caen
LuftqualitätLuftqualität — RER-Bahnhof Issy
SicherheitAbsicherung Gewerbegebiet — Windrisiko
HochhausWindeinwirkungen — Tours Olympiades — Paris
SportWindkomfort — Trainingszentrum PSG
WindpotenzialWindstudie — La Défense
LuftqualitätFeinstauberfassung — U-Bahn
WindpotenzialBalenciaga — Windpotenzial
CFD-Expertise, realisierte Projekte und technische Dossiers: der gesamte Bereich Luft & Wind an einem Ort.
Am einfachsten besprechen wir es gemeinsam. Unsere Ingenieure antworten Ihnen mit einer ersten technischen Einschätzung.