3.c17 Gewijzigde vaststelling bestemmingsplan 1e Melmseweg, fase 3 - bijlage 17

Bouwplan Veense Poort te Veenendaal Windklimaatonderzoek met behulp van CFD

Rapportnummer HD 3496-2-RA-001 d.d. 6 mei 2020

Bouwplan Veense Poort te Veenendaal Windklimaatonderzoek met behulp van CFD

opdrachtgever

Veense Poort Vastgoed

rapportnummer

H D 34 96 - 2- R A - 00 1

datum

6 m e i 20 20

referentie

O O / M a V / / H D 3 49 6- 2 - R A - 0 01

verantwoordelijke O.E. Otten opsteller

ir. M.A. Verbruggen +31 858 228 623 m.verbruggen@peutz.nl

peutz bv, postbus 66, 6585 zh mook, +31 85 822 86 00, mook@peutz.nl, www.peutz.nl kvk 12028033, opdrachten volgens DNR 2011, lid NLingenieurs, btw NL.004933837B01, ISO-9001:2015 mook – zoetermeer – groningen – eindhoven – düsseldorf – dortmund – berlijn – leuven – parijs – lyon

HD 3496-2-RA-001 2

Inhoudsopgave 1

Inleiding

4

2

Normstelling en uitgangspunten

5

2.1

Beslismodel NEN 8100

5

2.2

Windhinder en windgevaar volgens NEN 8100

5

2.2.1

Windhinder

5

2.2.2

Windgevaar

6

2.3

Windklimaat op de locatie

7

2.4

Simulatie windsnelheden met CFD

9

3

Rekenresultaten

10

4

Samenvatting en conclusies

12

HD 3496-2-RA-001 3

1

Inleiding In opdracht van Veense Poort Vastgoed is met behulp van Computational Fluid Dynamics (CFD) een indicatief onderzoek verricht naar de te verwachten windklimaatsituatie rondom de geplande bebouwing Veense Poort te Veenendaal. Voor het vervaardigen van het CFD model is onder meer gebruik gemaakt van een door Vera Yanovshtchinsky architecten B.V. aangeleverd 3D model. De stedenbouwkundige omgeving en de begroeiing is meegenomen aan de hand van gegevens uit openbare bronnen. In totaal is een gebied gemodelleerd is van circa 900 bij 800 meter. Het doel van het onderzoek was het vaststellen en beoordelen van het te verwachten windklimaat in de directe omgeving van de geplande bebouwing. Voor de opzet van het onderzoek en de beoordeling van het windklimaat is uitgegaan van de Nederlandse norm NEN 8100:2006 Windhinder en windgevaar in de gebouwde omgeving.

f1.1 Het gehanteerde 3D-model van de geplande bebouwing

In dit rapport wordt verslag gedaan van het verrichte onderzoek waarbij de volgende indeling is gehanteerd. In hoofdstuk 2 worden de normstelling en uitgangspunten van het onderzoek toegelicht. De rekenresultaten worden gepresenteerd in hoofdstuk 3 van dit rapport. Tot slot is in hoofdstuk 4 een samenvatting van het onderzoek opgenomen en worden conclusies gegeven.

HD 3496-2-RA-001 4

2

Normstelling en uitgangspunten

2.1 B e s l i s m o d e l N E N 8 1 0 0

De beoordeling van het windklimaat met betrekking tot windhinder en windgevaar, is in Nederland vastgelegd in de norm NEN 8100. Om te bepalen of windhinder en/of windgevaar te verwachten is, kan in eerste instantie gebruik worden gemaakt van het beslismodel in de NEN 8100. Hierin wordt onder meer beschreven in welke situaties windklimaatonderzoek nodig is. Voor gebouwen met een hoogte vanaf 30 meter wordt nader onderzoek met CFDof windtunnelsimulatie noodzakelijk geacht. Gezien de geplande bouwhoogte van 55 meter, wordt het uitvoeren van een windklimaatonderzoek als noodzakelijk beschouwd. 2.2 W i n d h i n d e r e n w i n d g e v a a r v o l g e n s N E N 8 1 0 0

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. In de NEN 8100 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 W i n d h i n d e r

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 v DR;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 en dergelijke. Aan de hand van onderstaande tabel 2.1, afkomstig uit de NEN 8100, wordt een beoordeling gegeven van de te verwachten mate van windhinder.

HD 3496-2-RA-001 5

t2.1 Criteria windhinder volgens NEN 8100 Overschrijdingskans

Kwaliteitsklasse

p(vLOK > vDR;H) in procenten van het aantal uren per jaar

Activiteit I. Doorlopen

II. Slenteren

III. 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 2.1). Bij een goed windklimaat ondervindt men geen overmatige windhinder. In 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. In een slecht windklimaat ervaart men regelmatig overmatige windhinder. In 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 W i n d g e v a a r

Voor windgevaar wordt 15 m/s uurgemiddelde windsnelheid als drempelwaarde v DR;G gehanteerd. Op basis van tabel 2.2, afkomstig uit de NEN 8100, wordt bepaald of sprake is van windgevaar. t2.2 Criteria windgevaar volgens NEN 8100 Overschrijdingskans

Kwalificatie

p(vLOK > vDR;G) in procenten van het aantal uren per jaar 0,05 < p < 0,30

Beperkt risico

p ≥ 0,30

Gevaarlijk

De norm stelt: “Situaties waarvoor een overschrijdingskans geldt van 0,05 < p < 0,30 mogen alleen worden geaccepteerd als deze vallen binnen activiteiten klasse I (doorlopen). Voor activiteiten klasse II en III geldt de eis p ≤ 0,05. 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.”

HD 3496-2-RA-001 6

2.3 W i n d k l i m a a t o p d e l o c a t i e

Voor de vertaling van de resultaten van de berekeningen naar de werkelijke situatie wordt gebruik gemaakt van een windstatistiek. De NEN 8100 verwijst voor de benodigde meteogegevens naar de NPR 6097:2006 Toepassing van de statistiek van de uurgemiddelde windsnelheden voor Nederland. Met behulp van de bijbehorende software 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 plan. De terreinruwheden van het omliggend gebied worden per categorie weergegeven in figuur 2.1. De kleur geeft de terreinruwheid aan, rood staat bijvoorbeeld voor stedelijk bebouwd gebied. f2.1 Terreinruwheid tot 6 km afstand volgens NPR 6097

In figuur 2.2 is de op basis van de NPR 6097 berekende windroos op 60 meter hoogte boven de betreffende locatie weergegeven. In 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 (tabel 2.3) blijkt dat op de bouwlocatie met name bij wind uit het zuiden tot westen de hoogste windsnelheden optreden en dat de wind relatief vaak uit het uit het zuidwesten (210° en 240°) komt. De zuidwesten wind is hiermee voor een groot deel bepalend voor het windklimaat op de bouwlocatie.

HD 3496-2-RA-001 7

f2.2 Windroos betreffende locatie volgens NPR 6097

t2.3 Windstatistiek van de betreffende locatie volgens NPR 6097

HD 3496-2-RA-001 8

2.4 S i m u l a t i e w i n d s n e l h e d e n m e t C F D

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). In deze situatie is in overleg met 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 overschrijdingskansen per windrichting, ook wel de hinderkans en de gevaarkans genoemd.

Deze worden vervolgens getoetst aan de NEN 8100 om het lokale windklimaat te kunnen beoordelen. In bijlage 1 is het technisch inlegvel, conform de NEN 8100, opgenomen. Het technisch inlegvel bevat een aantal rubrieken en aandachtspunten die een kort, schetsmatig overzicht geven van de relevante zaken van de CFD-berekeningen.

HD 3496-2-RA-001 9

3

Rekenresultaten In figuur 3.1 is een aanzicht gegeven van het rekengrid ter plaatse van de geplande bebouwing.

f3.1 Aanzicht oppervlakte grid rekenmodel

Het toekomstige windklimaat wordt beoordeeld op basis van de uitgevoerde CFDberekeningen, 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. In figuur 3.2 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 8100. Bij de beoordeling van het windklimaat wordt onderscheid gemaakt tussen de categorieën doorlopen en slenteren. Het criterium voor slenteren is van toepassing bij de gebouwentrees, verder wordt het criterium voor doorlopen gehanteerd. In slentergebieden wordt een hinderkans van minder dan 5%, overeenkomend met een beoordeling goed, nagestreefd. Het criterium voor langdurig zitten is niet toegepast. Het aspect windgevaar wordt alleen tekstueel beoordeeld.

HD 3496-2-RA-001 10

f3.2 Het te verwachten windklimaat in de geplande bebouwingssituatie, beoordeeld volgens de NEN 8100

Rondweg West eB ot Gr Nieuw eweg

r ee

Uit de resultaten blijkt onder meer dat rondom de geplande bebouwing op de meeste plaatsen een lage hinderkans te verwachten is, waarmee het windklimaat als goed beoordeeld wordt (grijs/blauw/groen in figuur 3.2). Rond de geplande nieuwbouw is nergens sprake van een slecht windklimaat of een overschrijding van het gevaarcriterium. Rond de oostelijke gebouwhoek van het plan is lokaal sprake van een matig windklimaat (geel). Dit is ten gevolge van de bouwhoogte van de nieuwbouw in combinatie met een vrije aanstroom van wind over de lage omgevingsbebouwing. Voor de gevels van de geplande nieuwbouw is een overwegend goed windklimaat voor het criterium slenteren te verwachten (grijs/blauw). Echter met name rond de gebouwhoeken en langs de gevel aan de Nieuweweg is plaatselijk sprake van een matig windklimaat voor slenteren (groen). Deze plaatsen zijn op voorhand minder geschikt voor windgevoelige functies zoals gebouwentrees. Indien toch entrees worden gepland op een positie waar de hinderkans groter is dan 5% (overeenkomend met matig (groen) of slecht(geel) voor slenteren) dienen windafschermende maatregelen te worden genomen. Hierbij kan worden gedacht aan het plaatsen van schermen rond de entree of het plaatsen van de entree in een nis.

HD 3496-2-RA-001 11

4

Samenvatting en conclusies In opdracht van Veense Poort Vastgoed is met behulp van Computational Fluid Dynamics (CFD) een indicatief onderzoek verricht naar de te verwachten windklimaatsituatie rondom de geplande bebouwing Veense Poort te Veenendaal. Het doel van het onderzoek was het vaststellen en beoordelen van het te verwachten windklimaat in de directe omgeving van de geplande bebouwing. Voor de opzet van het onderzoek en de beoordeling van het windklimaat is uitgegaan van de Nederlandse norm NEN 8100:2006 Windhinder en windgevaar in de gebouwde omgeving. Uit de resultaten van het onderzoek kunnen de volgende conclusies getrokken worden: − In de geplande bebouwingssituatie is een goed tot lokaal matig windklimaat voor het criterium doorlopen vastgesteld. Er is geen sprake van een slecht windklimaat of een overschrijding van het gevaarcriterium. − Voor de gevels van de geplande nieuwbouw is met name rond de gebouwhoeken en langs de gevel aan de Nieuweweg is plaatselijk sprake van een matig windklimaat voor slenteren. Deze plaatsen zijn op voorhand minder geschikt voor het plaatsen van gebouwentrees. − Het windklimaat rond gebouwentrees van de geplande bebouwing kan desgewenst plaatselijk worden verbeterd met windafschermende maatregelen. Hierbij kan worden gedacht aan het plaatsen van schermen rond de entree of het plaatsen van de entree in een nis.

Mook,

Dit rapport bevat 12 pagina's Bijlage 1: Technisch inlegvel numerieke simulatie

HD 3496-2-RA-001 12

Bijlage 1

Te c h n i s c h i n l e g v e l n u m e r i e k e s i m u l a t i e

Project

Projectgegevens

Projectnaam

Veense Poort te Veenendaal

Opdrachtgever

Veense Poort Vastgoed

Projectleider

O.E. Otten / ir. M.A. Verbruggen

Datum

6 mei 2020

Model

Algemene gegevens van het model

Omvang gemodelleerd gebied

900 x800 meter

Kerngebied

het gebied rondom de geplande nieuwbouw

Omgeving

bebouwing/begroeiing

Afmetingen model

1000 x 900 x 200 meter

Blokkeringsgraad

<10%

Gemodelleerd groen

jaargemiddelde situatie

Onderzochte windrichtingen

12 (rondom in stappen van 30 graden)

Onderzochte configuraties

geplande bebouwingssituatie

Computeropstelling

Specifieke gegevens van gebruikte programmatuur

Programmatuur

OpenFoam 6

Algemeen

✔

FVM (eindige volume methode)

–

FEM (eindige elementen methode)

–

anders

✔

drie-dimensionaal

–

twee-dimensionaal

✔

tijd-onafhankelijk

–

tijd-afhankelijk

✔

isothermisch

–

thermisch

–

passieve scalairs

–

actieve scalairs

Rekenrooster

Circa 8,3 miljoen cellen; verfijning t.p.v. de geplande bebouwing

Turbulentiemodellering

k-ε-RNG-turbulentiemodel

Convectieve differentieschema's

snelheidscomponenten: Gauss turbulentie grootheden: Gauss scalaire variabelen: -

Randvoorwaarden

Gebruikte randvoorwaarden

Instroomprofiel

logaritmisch snelheidsprofiel, alle windrichtingen z 0=0,7 m en bijbehorende profielen voor k en ε

Uitlaat

constante druk

Boven-/zijwanden

gesloten, wrijvingsloos

Gegevensverwerking en -beoordeling

Informatie voor locatie en beoordeling windklimaat

Amersfoortse coördinaten van de locatie

X = 166397 Y = 450024

Toegepaste eisen

VDR [m/s]

Gewenste kwaliteitsklasse

Doorlopen

5,0

≤D

< 20

≤ matig

Slenteren

5,0

≤C

< 10

≤ matig

Zitten

5,0

≤B

<5

≤ matig

Voor comfort

Regionale correctie

Beoordeling

p(vLOK > vDR:H)

Geen correctie

Voor gevaar

Gepresenteerde resultaten

Overschrijdingskans [%]

p(vLOK > vDR;G) 15

n.v.t.

0,05 < p < 0,30

beperkt risico

15

n.v.t.

p ≥ 0,30

gevaarlijk

windhinder: figuren met p (v LOK > vDR:H )-waarden, gevaar: tekstuele beoordeling

Opmerkingen

HD 3496-2-RA-001 1. 1