Quickscan Hoogbouw Effectrapportage (HER) - windhinderonderzoek

Noorderkwartier te Zwolle

Windklimaatonderzoek Concept

Rapportnummer OA 17166-2-RA d.d. 25-11-2024

Noorderkwartier te Zwolle

Windklimaatonderzoek Concept

Opdrachtgever: Gemeente Zwolle Rapportnummer: OA 17166-2-RA Datum: 25 november 2024 Referentie: OO/JGZ/ /OA 17166-2-RA Verantwoordelijke: O.E. Otten Opsteller: ir. J. Groot Zevert 085 8228661 j.grootzevert@peutz.nl

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

OA 17166-2-RA 2 Concept

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

6

2.4

Simulatie windsnelheden met CFD

9

3

Rekenresultaten

10

3.1

Geplande situatie

10

Samenvatting en conclusies

14

4

De inhoud van dit document mag niet worden gewijzigd. Het document mag zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Peutz niet in delen worden verspreid. Peutz aanvaardt geen aansprakelijkheid voor schade die voortvloeit uit of samenhangt met het wijzigen van de inhoud van dit document.

OA 17166-2-RA 3 Concept

1

Inleiding Met behulp van Computational Fluid Dynamics (CFD) is een onderzoek verricht naar de te verwachten windklimaatsituatie rondom de geplande bebouwing Noorderkwartier te Zwolle. Voor het vervaardigen van het CFD-model is onder meer gebruik gemaakt van een door de opdrachtgever 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 1300 bij 1300 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.

f 1.1 Het gehanteerde 3D-model van de geplande bebouwing

OA 17166-2-RA 4 Concept

2

Normstelling en uitgangspunten

2 .1 B es lis mode l NE N 8100

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, wordt gebruik 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 CFD- of windtunnelsimulatie noodzakelijk geacht. Gezien de geplande bouwhoogte van circa 45 meter, wordt het uitvoeren van een windklimaatonderzoek als noodzakelijk beschouwd. 2 .2 W ind hinde r en windge v aa r vo lg ens NEN 8100

De gevoeligheid voor wind is sterk afhankelijk van de activiteit waarmee men bezig is. Bij bijvoorbeeld het wachten bij een bushalte of het zitten op een terrasje zullen lagere windsnelheden eerder als hinderlijk worden ervaren dan bij stevig doorlopen. In de NEN 8100 wordt daarom voor de beoordeling van windhinder onderscheid gemaakt tussen verschillende activiteitenklassen. Bij hogere windsnelheden kan daarnaast sprake zijn van gevaarlijke situaties zoals evenwichtsverlies bij het passeren van gebouwhoeken en dergelijke. Hiervoor wordt getoetst op windgevaar. 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 is 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 een rol spelen, zoals het verwaaien van haar, het wapperen van kleding en bij toenemende windsnelheid het bewaren van het evenwicht. Aan de hand van onderstaande t 2.1, afkomstig uit de NEN 8100, wordt een beoordeling gegeven van de te verwachten mate van windhinder. t 2.1 Criteria windhinder volgens NEN 8100 Overschrijdingskans p(vLOK > vDR;H) in procenten van het aantal uren per jaar

Kwaliteitsklasse

Activiteit I. Doorlopen

II. Slenteren

III. Langdurig zitten

< 2,5 2,5 – 5 5 – 10 10 – 20

A B C D

Goed Goed Goed Matig

Goed Goed Matig Slecht

Goed Matig Slecht Slecht

≥ 20

E

Slecht

Slecht

Slecht

OA 17166-2-RA 5 Concept

De overschrijdingskans van de drempelwaarde voor windhinder wordt ook wel de hinderkans genoemd. In de meetresultaten wordt de hinderkans met de kleur volgens t 2.1 weergegeven. Afhankelijk van de activiteitenklasse wordt het lokale windklimaat beoordeeld als ‘goed’, ‘matig’ of ‘slecht’. - Bij een goed windklimaat wordt onder normale omstandigheden geen windhinder ervaren. - Bij een matig windklimaat wordt af en toe overmatige windhinder ervaren. - Bij een slecht windklimaat wordt regelmatig overmatige windhinder ervaren. Er wordt naar gestreefd, om binnen de verschillende activiteitenklassen, een goed, eventueel nog matig windklimaat te realiseren. 2.2.2 Windgevaar

Voor windgevaar wordt 15 m/s uurgemiddelde windsnelheid als drempelwaarde vDR;G gehanteerd. Op basis van t 2.2, afkomstig uit de NEN 8100, wordt bepaald of sprake is van windgevaar. t 2.2 Criteria windgevaar volgens NEN 8100 Overschrijdingskans p(vLOK > vDR;G) in procenten van het aantal uren per jaar

Kwalificatie

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.” 2 .3 W ind kli maa t op d e lo ca t ie

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 over terreinruwheden tot 6 km afstand van het plan. De terreinruwheden van het omliggend gebied worden per categorie weergegeven in f 2.1. De kleur geeft de terreinruwheid aan, rood staat bijvoorbeeld voor stedelijk bebouwd gebied. OA 17166-2-RA 6 Concept

f 2.1 Terreinruwheid tot 6 km afstand volgens NPR 6097

In f 2.2 is de op basis van de NPR 6097 berekende windroos op 60 meter hoogte boven de betreffende locatie te zien. De windroos geeft de kans op het voorkomen van wind uit een bepaalde richting weer. Met kleuren wordt de verdeling van windsnelheden binnen de betreffende richtingen aangeduid. Uit de windroos en onderstaande windstatistiek (t 2.3) blijkt dat op de planlocatie de wind relatief vaak uit het uit het zuidwesten (210° en 240°) komt. Bij deze windrichtingen treden ook de hoogste windsnelheden op. De zuidwestenwind is hiermee voor een groot deel bepalend voor het windklimaat op de planlocatie.

OA 17166-2-RA 7 Concept

f 2.2 Windroos betreffende locatie volgens NPR 6097

t 2.3 Windstatistiek van de betreffende locatie volgens NPR 6097

OA 17166-2-RA 8 Concept

2 .4 S imu l at i e windsn el hed en me t C F D

Het windklimaatonderzoek is uitgevoerd met Computational Fluid Dynamics (CFD). Aan de rand van het model wordt, afhankelijk van de terreinruwheid, het juiste windprofiel gesimuleerd. Verfijning van de lokale windsituatie vindt plaats door de direct omliggende bebouwing en begroeiing mee te modelleren. De windsnelheden worden met het CFD-model voor 12 windrichtingen berekend. Met behulp van de windstatistiek voor de planlocatie wordt vervolgens per windrichting de overschrijdingskans van de drempelwaarden 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. In f 2.3 is een aanzicht gegeven van het rekengrid ter plaatse van de geplande bebouwing.

f 2.3 Aanzicht oppervlakte grid rekenmodel

OA 17166-2-RA 9 Concept

3

Rekenresultaten Het windklimaat 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. Bij de beoordeling van het windklimaat wordt onderscheid gemaakt tussen de categorieën doorlopen en slenteren. In bijlage 2 zijn de rekenresultaten per windrichting weergegeven. In deze figuren wordt met kleuren de hinderkans per windrichting weergegeven, en met pijlen de lokale stromingsrichting.

3 .1 G epl and e si tua t ie

In figuur f 3.1 is een uitsnede te zien van het model voor de geplande situatie. De geplande bebouwing op de planlocatie is in oranje weergegeven.

f 3.1 Aanzicht model geplande situatie

In f 3.2 wordt in een horizontale doorsnede op hoofdhoogte (1,75 meter boven plaatselijk maaiveldniveau) de berekende hinderkans met kleurcontouren voor de geplande situatie weergegeven. De kleuren zijn afgestemd op de beoordelingscriteria uit de NEN 8100. In f 3.3 is op vergelijkbare wijze de berekende gevaarkans weergegeven.

OA 17166-2-RA 10 Concept

f 3.2 Windhinder in de geplande situatie

f 3.3 Windgevaar in de geplande situatie

In de geplande situatie is rond de planlocatie overwegend sprake van een goed windklimaat voor de activiteit doorlopen. Dit komt overeen met kwaliteitsklassen A t/m C en wordt in f 3.2 weergegeven met de kleuren blauw, groen en geel. Op de Van Wevelinkhovenstraat, en bij de geplande bebouwing ten noorden van de Burgemeester Drijbersingel, is zeer lokaal een matig windklimaat voor de activiteit doorlopen, kwaliteitsklasse D, vastgesteld. Dit wordt weergegeven met de kleur oranje. Er is geen beperkt risico op windgevaar of windgevaar vastgesteld, zoals te zien in f 3.3.

OA 17166-2-RA 11 Concept

De geplande begroeiing is niet meegenomen in het onderzoek. Het windklimaat zal met de aanplant van de geplande bomen nog verder verbeteren. Een overzicht van de geplande terreininrichting is te zien in f 3.4.

f 3.4 Geplande terreininrichting

In f 3.5 is het te verwachten windklimaat onder de overstekken in het plangebied inzichtelijk gemaakt. Voor windgevoelige functies, zoals gebouwentrees of verblijfsgebieden wordt geadviseerd te streven naar een beoordeling goed volgens de activiteit slenteren. Dit komt overeen met windklassen A en B, en is weergegeven met de kleuren blauw en groen. In het grootste deel van het plangebied is een goed windklimaat voor de activiteit slenteren vastgesteld. Op een aantal locaties, met name de geplande bebouwing aan de noordzijde van de Burgemeester Drijbelsingel, is lokaal sprake van windklasse C. Dit is weergegeven met de kleur geel, en komt overeen met een beoordeling matig voor de activiteit slenteren. Deze locaties zijn op voorhand minder geschikt voor entrees. Geadviseerd wordt entrees te situeren op een locatie met een gunstig windklimaat. Mochten entrees toch in een gebied met een minder gunstig windklimaat gepland zijn, wordt geadviseerd lokale windafschermende maatregelen te treffen, zoals bijvoorbeeld de entree in een nis plaatsen.

OA 17166-2-RA 12 Concept

f 3.5 Te verwachten windklimaat onder de overstekken in het plangebied

In het geplande amphitheaterpark is, zoals te zien is in f 3.6 een goed windklimaat te verwachten. Hier is windklasse A vastgesteld. Met de toekomstige begroeiing zal het windklimaat hier nog gunstiger worden.

Gepland amphitheaterpark

f 3.6 Windhinder in het geplande amphitheaterpark

OA 17166-2-RA 13 Concept

4

Samenvatting en conclusies Met behulp van Computational Fluid Dynamics (CFD) is een onderzoek verricht naar de te verwachten windklimaatsituatie rondom de geplande bebouwing Noorderkwartier te Zwolle. 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 situatie is rond de planlocatie overwegend sprake van een goed windklimaat voor de activiteit doorlopen. Op de Van Wevelinkhovenstraat, en bij de geplande bebouwing ten noorden van de Burgemeester Drijbersingel, is zeer lokaal een matig windklimaat voor de activiteit doorlopen, kwaliteitsklasse D, vastgesteld. Er is geen sprake van beperkt risico op windgevaar of windgevaar. - In het plangebied is overwegend een goed windklimaat voor windgevoelige functies, overeenkomend met windklassen A en B vastgesteld. Op een aantal locaties is windklasse C vastgesteld, wat deze locaties op voorhand minder geschikt maakt voor gebouwentrees. Geadviseerd wordt entrees te situeren op een locatie met een gunstig windklimaat.

Mochten entrees toch in een gebied met een minder gunstig windklimaat gepland zijn, wordt geadviseerd lokale windafschermende maatregelen te treffen, zoals bijvoorbeeld de entree in een nis plaatsen. - In het geplande amphitheaterpark is een goed windklimaat te verwachten. Hier is windklasse A vastgesteld. Met de toekomstige begroeiing zal het windklimaat hier nog gunstiger worden.

Dit rapport bevat 14 pagina’s Bijlage 1: Technisch inlegvel Bijlage 2: Windhinder per windrichting

OA 17166-2-RA 14 Concept

Bijlage 1 Technisch inlegvel

Project

Projectgegevens

Projectnaam

Noorderkwartier te Zwolle

Opdrachtgever

Gemeente Zwolle

Projectleider

O.E. Otten / ir. J. Groot Zevert / ing. M. Scheele

Datum

25-11-2024

Model

Algemene gegevens van het model

Omvang gemodelleerd gebied

1300 x 1300 meter

Kerngebied

het gebied rondom de geplande nieuwbouw

Omgeving

bebouwing/begroeiing

Afmetingen model

1400 x 1400 x 260 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 11

 FVM (eindige volume methode) drie-dimensionaal  tijd-onafhankelijk  isothermisch

Algemeen

Rekenrooster

Circa 32 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 snelheidsprof., z0=0,7 m en bijbehorende prof. voor k en ε voor windrichtingen 0° en 150°, en z0=0,6 m en bijbehorende prof. voor k en ε voor alle andere windrichtingen

Uitlaat

constante druk

Boven-/zijwanden

gesloten, wrijvingsloos

Gegevensverwerking

en

-Informatie voor locatie en beoordeling windklimaat

beoordeling Amersfoortse coörd. locatie

X = 203087 Y = 503400

Toegepaste eisen

VDR [m/s]

Gewenste kwaliteitskl. Overschrijdingskans [%]

Voor comfort Doorlopen

Beoordeling

p(vLOK > vDR:H) 5,0

≤D

< 20

≤ matig

Slenteren

5,0

≤C

< 10

≤ matig

Zitten

5,0

≤B

<5

≤ matig

Regionale correctie

Geen correctie

Voor gevaar

Gepresenteerde resultaten

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 (vLOK > vDR:H )-waarden, gevaar: tekstueel

Opmerkingen

OA 17166-2-RA 1.1 Concept

Bijlage 2 Hinderkans per windrichting

OA 17166-2-RA 2.1