Klimasimulering i byens rum og bygninger by Jakob Frost Dahl

Klimasimulering i byens rum og bygninger: 5. semester ARK/URB 28.10.16 Jakob Frost Dahl studienr. 20145180

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Indholdsfortejnelse INDLEDNING............................................................................................................

KLIMATISKE PARAMETETRE & OPGAVER.............................................................. Vind i det bebyggede miljø............................................................................. Opgave: Vind i det bebyggede miljø........................................................... Opgave: Måling/simulering af vind.............................................................. Hydrologi og spildevandshåndtering........................................................... Opgave: Principper - Hydrologi................................................................... Opgave: Genanvendelse af regnvand..........................................................

5 6 7 8 9 10-11 12

ANALYSE................................................................................................................. Registrering af område................................................................................ Solsimulering.............................................................................................. Støj............................................................................................................ Vindforhold.................................................................................................. Vindanalyse af kontekst..............................................................................

13 14-15 16 17 18 19

DESIGNPROCESS................................................................................................... Designparametre........................................................................................ Skitsering og konceptudvikling.................................................................... Plan........................................................................................................... Opstalt....................................................................................................... Snit............................................................................................................ Funktions- og rumsdisponering...................................................................

20 21 22-24 25 26-27 28 29-30

PRÆSENTATIONSBILLEDE..................................................................................... REFLEKTION........................................................................................................... ILLUSTRATIONSLISE.............................................................................................. LITTERATURLISTE................................................................................................... APPENDIX...............................................................................................................

31 32 33 34 35-36

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

(Ill. 1)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Indledning Kurset: “Klimasimulering i byens rum og bygninger” tager udgangspunkt i klimaet og hydrologien i byens rum og hvordan det kan anvendes som en aktiv og integreret del af en designprocess. I dette portfolio er formålet at dokumentere viden og nye tillærte værktøjer samt metoder, der skal til for at designe et sundt bæredygtigt byggeri. Gennem skitserins-, beregnings- og simuleringsarbejde analyseres og designes et individuelt miniprojekt på et konceptuelt arkitektonisk niveau. Som en del af processen udvælges en eller flere elementer, der kan bearbejdes gennem en parametrisk tilgang, hvor det formgivningsmæssige og tekniske spiller sammen i forhold til f.eks vind og sol. Selve området hvor der fiktivt skal bygges ligger i Aalborg, indeholder tre byggegrunde. Grundene er administrativt fordelt. Den grund som der arbejdes med i dette miniprojekt er markeret rødt på kortet til højre, også kaldet “site 1”.

(Ill. 2)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Klimatiske parametre & Opaver Følgende sider indeholder generel viden omkring klimatiske parametre samt opgavemateriale fra følgende kursusgange:

Kursusgang 2: Vind i det byggede miljø Kursusgang 3: Måling/simulering af vind Kursusgang 5: Principper - Hydrologi Kursusgang 6: Genanvendelse af regnvand

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Vind i det bebyggede miljø Vind har gode som dårlige egenskaber der påvirker os når vi opholder os udendørs. I bybilledet og omkring bygninger har det stor betydning alt efter byrummets eller bygningens funktion. Opgaven omhandler et kontorbyggeri, hvor aktiviteten foregår indendørs, dog skal der være mulighed for ophold udendørs. Det følgende afsnit vil afdække hvilken rolle formgivningen har at sige for at med hensyn til vind. Vind og form Der skelnes mellem to vindtyper: Fri vind - en laminær luftstrøm fra samme retning (Ill. 3). Fri vind bliver kun påvirket af trykforskelle fra atmosfæren. Turbulens - vinden bliver opløst i cirkulære hvirvler (Ill. 4). Turbulens opstår ved at fri vind møder en fysisk form. Her afhænger turbulensens størelse af formen. Vind bremses ved mødet med en fysisk masse/form. Når dette sker vil der dannes overtryk i vindsiden og undertryk i læsiden. Der vil forekomme en øget vindhastighed omkring de to trykzoner og det medfører til en øget trykforskel mellem vindside og læside og vil dermed medføre hvirveldannelse og turbulens. (Ill. 9)

(Ill. 3) (Ill. 7)

(Ill. 4) (Ill. 8)

Geometri Der er forskel på hvordan vind opfører sig omkring forskellige geometrier. Formen er bestemmende hvor der dannes turbulens og læzoner. Ill. 9 tager udgangspunkt i en kvadratisk form med fokus på trykforhold. Der dannes et overtryk i vindsiden, og undertryk i læsiden. Når dette sker opstår der turbulens omkring kvadratets hjørner. Organiske og runde former med afrundede hjørner medfører til mindre turbulens vindstrøm end kantede former (Ill. 7). Den eneste form som kan give turbulensfri strømning er dråbeformen (Ill. 8). Når der forekommer flere forskellige geometrier inden for et specifikt område, kan det kategoriseres som en bebyggelse. Afhængig af afstanden mellem bygningerne kan der opstå en lægivende “tæppevirkning”, der i princippet løfter vinden henover og omkring den samlede bebyggelse. Dette vil medføre mindre turbulens imellem de enkelte volumener i bebyggelsen. Et krav for at opnå tæppevirkningen er, at volumenerne i bebyggelsen skal holdes relativ tæt og lavt for at få den ønskede effekt (Ill. 5 & 6). Da de tre bebyggelsesgrunde ligger på række mod vest kunne denne metode måske opnås i sammenspil med lægivende beplantning, der kan forstærke denne virkning.

(Ill. 5)

(Ill. 9) (Ill. 6)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opgave: Vind i det bebyggede miljø Nedenstående illustation er resultatet af opgavematerialet fra kursusgang to, hvor fokusset var vind omkring bygninger. Baseret på den viden og ens egen intuition, skulle der tegnes hvad der ville ske når vinden ramte de tre forskellige volumener.

(Ill. 10)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opgave: Måling/simulering af vind Kursusgang tre skulle der undersøges vind i byens rum. Opgaven tog udgangspunkt i universitetsbygningen, Create, hvor der blev foretaget en række vindmålinger ved hjælp af en vindmåler (Ill. 12). Der var optimale betingelser ved undersøgelsen, da der var blæste meget, dog fra øst. Først blev der noteret to vindmålinger helt nede ved fjorden, som blev brugt til referencemåling, altså vindens gennemsnitlige hastighed. Disse målinger skal ses som laminær vind, da vinden ikke bliver påvirket af andre bygninger (u_ref = 4,39 m/s). Undersøgelsen havde udover at dokumentere vindens hastighed, også fokus på vindens retning alt efter placeringen. I nedenstående skema, (Ill. 11), ses 23 vindmålinger, som blev registreret omkring create og de omkringliggende bygninger. Der blev foretaget fem målinger hvert spot, til at generere et gennemsnit som ses indtegnet på kortet til højre (Ill. 13). På kortet er der indtegnet pile for at vise vindens retning ud fra en kropslig registrering. Omkring hjørnerne var vindens retningen svær at definere specifikt, da der forekom turbulens. Samme princip fandt sted inde bygningens gårdrum, dog i mindre grad. I skemaet findes også data for forstærkningsfaktoren (F), som findes ved at tage gennemsnittet (U) af det undersøgte spot og dividere med referencemålingen (U_ref). Forstærkningsfaktoren giver et hurtigt overblik om vinden er mere eller mindre end den laminære referencemåling.

(Ill. 13) Ill. 13. De viste data på illustrationen er den gennemsnitlige middelhastighed, som kan aflæses i skemaet under (U)

(Ill. 11)

(Ill. 12)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Hydrologi og spildevandshåndtering I rapporten; Fremtidige klimaforandringer i Danmark, som er udarbejdet af klima-, energi- og bygningsministeriet fra 2014, vil Danmark i fremtiden få et varmere klima med generelt mere nedbør og flere ekstreme vejrhændelser. Det forventes at Danmark får mere regn særligt om vinteren, og tørke perioder dog med kraftige regnskyl i sommerperioden. De kraftige regnskyl vil medføre at store mængder regnvand skal håndteres lokalt. Det kan være en udfordringen af lede regnvandet bort, så det vil være optimalt at genbruge vandet. Det er omstændigt at benytte det opsamlede regnvand til drikkevand, derfor bruges det til en række andre formål i husstanden. Princippet med en regntønde er videreudviklet til regnvandstank, som er et lukket system hvor det opsamlede regnvandet kan blive renset, så det kan genanvendes til tøjvask, toiletskyl og havevanding. Se (Ill. 14) Når man beregner regnvandsmængden, det vand man kan opsamle på et hvis givet område, skal man kende den årlige mængde nedbør og det areal nedbøren kan falde på. Derudover skal afløbskoefficienten også kendes, da den afhænger af materialet og fordampningen

(Ill. 14)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opgave: Principper - Hydrologi Estimer hvor meget regnvand der årligt falder på jeres byområde. Brug data fra DMI

Det Gennemsnitlige nedbør for årene 2012-2015 er 782 mm og i samme periode en procentvis stigning på 13.5%.

Årstal

Ved at sammenligne det årlige nedbør for årene 2012-2015 med klimadata 1961-1990, så afviger nedbørsmængden fra klimanormalen. Det er her vigtigt at være opmærksom på at klimanormalen fra 1961-1990 har gammelt klimadata, som ikke stemmer over ens med det klima vi oplever den dag i dag. Sandsynligheden for at mængden af nedbør vil være højere i den kommende nye klimanormal for perioden 1991-2020 er stor, da det gennemsnitlige årlige nedbør i Danmark er på 150 år steget omkring 100 mm og forventes fortsat at stige i løbet af dette århundrede.

2015 2014 2013 2012

Årligt nedbør, mm Maks nedbør pr døgn, mm Antal døgn med nedbør 890,2 56,2 219,9 828,3 86,9 237,4 631,8 62,5 214,7 778 45,8 235,5

(III. 15) Ovenstående tabels data er aflæst fra DMI - nordjylland. Tabellen beskriver det årlige nedbør fra 2012-2015, herunder det maksimale nedbør for et døgn og antal døgn med nedbør.

En klimanormal er gennemsnittet for en vejrparameter over en længere årrække. Internationalt anbefales 30 år. Den nuværende klimanormal der anvendes er fra 1961-1990. Dette skyldes at den kommende klimanormal først bliver offentliggjort i 2020. Gennemsnittet i perioden 1961-1990 af nedbør er 669 mm

Estimer hvor meget regnvand I vil kunne opsamle og bruge som sekundavand til fx toiletskyl og tøjvask Grundarealet for site 1 er 5025 m2. Udregning af den samlede mængde vand der kan opsamles på grundarealet beregenes følgende: Årligt nedbør (aflæst 2015) = 890,2 mm. Udgangspunktet for kontorbygningsarealet er 600m2. Det vil sige at når man modregner bygnignens grundareal fra hele grundarealet for sitet så får man (5025 - 600) = 4425 m2. Da på nuværende tidspunkt ikke kender til de udendørs materialer opdeles det følgnede på grunden: 20% grus 20% flisebelægning 60% græs

4425*0,2 = 884,8 m2 * 0,8902m regnvand* 0,3 = 236,29 m3 4425*0,2 = 884,8 m2 * 0,8902m regnvand* 0,7 = 551,35 m3 4425*0,6 = 2655 m2 * 0,8902m regnvand* 0,1 = 78,76 m3

Den faktor der ganges på mængden af regnvand, varierer alt efter hvor god/dårlig det specifikke materiale er til at optage vand. Værdierne er aflæst: http://www.dac.dk/media/8516/Byens_overflader_20110531.pdf) Kontorbygningen har et zink-tag med et overfladeareal på 600m2. Regnvandet beregnes på følgende måde: Regnvand, der er muligt at opsamle på tag 0,8902m * 600m2 *0,9 = 480,71 m3 Den totale mængde regnvandsopsamling på et år på site 1 er følgende: 236,29 m3 + 551,35 m3 + 78,76 m3 + 480,71 m3 = 1347,11 m3 pr år Der kan opsamles totalt 1347,11 m3 vand pr år kan bruges som sekundavand (III. 16)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opgave: Principper - Hydrologi Estimer hvor meget vand der kommer for med en 1-års, 10 års og 100 års gentagelsesperiode (T = 1 år, T = 10 år, T=100 år) (brug en 10-minutters varighed) Regnkurve

11/10/2016

Her er der benyttet Aalborg Pumpestation til N og E koordinater.

Design regnkurve

regionalregnraekke_ver_4_0.xls

Der er følgende illustreret 3 diagrammer som viser alt efter 1, 10, eller 100 år, hvor meget vand der kommer efter 10 minutters varighed. Varighed i minutter ud af x-aksen og intensiteten op af y-aksen i [μm/s]. Intensitet er et mål for styrken af et fænomen. 1 år aflæst: ca. 12 [μm/s] 10 år aflæst: ca 20 [μm/s] 100 år aflæst: ca 30 [μm/s] Enhed for regn μm/s (m3/(m2 s) m/s = 10^-6 m/s)

(Ill. 18)

1 år

100 Varighed [min]

1000

10000

100 års

Design regnkurve

Regression

10,0

Intensitet [µm/s]

(Ill. 17)

100,0

10,0

1,0

0,1

11/10/2016

Regression

1,0

0,1

100,0

Regnkurve

10,0

Intensitet [µm/s]

regionalregnraekke_ver_4_0.xls

10 års

100,0

100 Varighed [min]

1000

10000

1,0

0,1

(Ill. 19)

100 Varighed [min]

1000

10000

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opgave: Genanvendelse af regnvand Estimer det samlede sekundavandsforbrug i jeres område For at estimere det samlede sekundavandsforbrug i området skal der i dette tilfælde opstilles nogle kriterier for kontorbyggeriet: - Det antages kun toiletskyl som aktivitet, da tøjvask ikke er tiltænkt i et kontorbyggeri. - Vandforbruget liter pr. døgn pr person: 33 liter - Der er ca. 20 m2 pr medarbejder - Kontorbyggeriet har et samlet areal på 1200m2 / 20 m2 = 60 medarbejdere - En arbejdsdag er 8 timer

Estimer hvor meget drikkevand I skal supplere med for at kunne klare forbrugsbehovet i et normal-år

For at estimere det samlede drikkevandsforbrug, bruges de samme kriterier som i tidligere opgave. (Ill. 20) bruges igen til mængden af vandforbruget. aktiviteten er med udgangspunktet de “ikke markerede” , dog ikke personlig hygiejne, da der antages at forbruget for personlig hygiejne ikke er så højt som angivet i skemaet. Det vurderes til 15, da det antages at der er mulighed for bad og håndvask i kontorbyggeriet til personlig hygiejne Der beregnes for alle 60 medarbejdere: Personlig hygiejne + opvask og rengøring + mad og drikke + øvrigt (håndvask medregnes) (15+17+9+8) = 49 pr døgn, da de arbejder 8 timer bliver det følgende: 24/8 = 3 49/3=16,33 liter pr person pr time 16,33 liter pr person pr time * 60 medarbejdere = 979,8 220 arbejdsdage 979,8 * 220 =215556 liter pr arbejdsår omregnes til m3 215556 / 1000 = 215,55 m3

Estimer hvor stort jeres magasinkapacitet skal være, hvis I skal bruge alt sekundavandet der kommer i et normal-år. (III. 20)

Tabellen (III. 20) viser vandforbruget i liter for et døgn pr person og da en arbejdsdag er 8 timer bliver det følgende 24/8= 3. Det vil sige at de 8 timer svarer til ⅓ af et døgn. Nu kan sekundavandsforbruget findes for én person: 33/3 = 11 liter pr person i løbet af de 8 timer. 11 liter pr person * 60(antallet af medarbejdere) = 660 liter sekundavand I løbet af et år er der gennemsnitligt 220 arbejdsdage. For at dække et års forbrug beregnes følgende 660*220 = 145200 liter pr arbejdsår. omregnes til m3 145200/1000 = 145,2 m3 Konklusion: 145,2 m3 er det antal sekundavand der bliver brugt til toiletskyl af de 60 medarbejdere i virksomheden i løbet af et år. Tidligere blev der udregnet at der samlet i løbet af et år kan der opsamlet 1347,11 m3 regnvand pr år som kan bruges til sekundavand. Det vil sige at der ikke er mangel på sekundavand. Det kræver dog lidt omtanke og tekniske installationer at bruge lokalt opsamlet regnvand fra grunden til fx toiletskyl. Den vanskelige del ligger i at det opsamlede regnvand skal opsamles og renses og derefter skal det rensede vand, som nu er blevet til sekundavand, ind i huset via en rørledning. Her er det vigtigt at sekundavandet ikke bliver koblet sammen med drikkevandet.

For at estimere magasinkapaciteten beregnes forholdet mellem tilskudet og forbruget af regnvand til anvendelse af sekundavand. Tilskuddet bestemmes ved hjælp af den maksimale måneds normal (Ill.16) på side 10. Aflæser man månedsnormalen falder der maksimalt 76mm nedbør i oktober måned For at finde det samlede nedbør ganges mængden med arealet og en nedbørsfaktor. Nedbør opsamlet fra tag: 0.076 mm * 600 m2 * 0,9 = 41m3 Det årlige forbrug af sekundavand (til toiletskyl) er 145,2m3 pr. måned: 145,2/12 = 12,1 Det samlede sekundavandsforbrug fratrækkes den samlede mængde opsamlet nedbør: 41,04m3 - 12,1 m3 = 28,94m3 28,94m3 er den mængde magasinet skal kunne rumme. Der skal være mulighed for at lukke noget af det opsamlede vand ud løbende, alt efter mængden af vandforbrug og nedbør.

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Analyse De næste sider indeholder følgende anaylser af den omkringliggende kontekst og bebygelsesgrunden:

Registrering af område Solsimulering Støj Vindforhold Vindanalyse af kontekst

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Registrering af område Der blev foretaget en feltundersøgelse på sitet i midten af oktober måned. Formålet med undersøgelsen var at opleve de klimatiske faktorer på egen krop samt registrere natur og omkringliggende kontekst.

De tre byggegrunde ligger på række mod nord, tættest på hovedvejen ligger den grund der bygges på i dette miniprojekt, også kaldet site 1. Området ligger i Aalborg, nærmere placeret hjulmagervej. I øjeblikket er der bygninger tilhørende Gabriel A/S fordelt på byggegrundene. Opgaven lyder at disse bygninger på byggeområdet ses som ryddet og derfor er der taget forbehold for det under registreringen. Den omkringliggende kontekst består primært af industri og erhvervsbygninger, blandt andet Banedanmarks jernbaneskinner, parkeringshus og hovedbygningen for postnord. Selvom området har relativ få veje, udgør hjulmagervej gode vejforbindelser til aalborg by og motorvejsnettet. Området føltes relativt øde og der er ikke meget aktivitet. Det eneste som giver området liv er den gennemgående cykelsti som kører parallelt med hjulmagervej. Rent naturmæssigt finder man en bred skare af uberørte planter og træer langs å-forløbet. Langs de offentlige stier og veje er vegetationen relativ lav. Grunden der arbejdes med i dette miniprojekt, ligger som sagt op langs hovedvejen, Østre Alle. Støjmæssigt blev der på sitet ikke noteret eller observeret nogle usædvanlige irritationer på grund af vejen. Det føltes som at lyden var afdæmpet, som nok skyldes af hovedvejen ligger fire meter oppe i luften. Dog kan vejens støjniveau volde problemer når man kommer op i højden i et kommende kontorbyggeri. Dette vil der tages forbehold for i designprocessen. Vindmæssigt var der læ på sitet, især fra vest, som skyldes det nuværende byggeri. Dette ses der dog bort fra i den her sammenhæng. Det formodes at området har samme hydrologiforhold som Aalborg pumpestation, der er taget udgangspunkt i opgaven: principper - Hydrologi. Da terrænet er lavt med søer og åløb i baghaven kunne det formodes at området kunne blive påvirket ved ekstreme vejrforhold. Dette er dog kun en antagelse på baggrund af registreringer af sump-tendenser sydligst i den uberørte natur omkring bebyggelsesgrund tre.

(Ill. 21)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

5 4

2 N

1 (Ill. 22)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Solsimulering 21. Juni

Et naturligt element at kigge på, i forhold til designparametrene er solen og forhold mellem lys og skygge. Analysen tager udgangspunkt i en digital modellering af den omkringliggende kontekst. Der er følgende blev foretaget en solanalyse af konteksten i Autodesk Programmet: Revit.

21. Juni

21. juni

I opgavebeskrivelsen nævnes det er der et fokus omkring at designe komfortable uderum primært i sommermånederne. Dog er der også blevet analyseret for forår og vinter i området.

21. juni

04:30

21:52

04:30

21:52

04:30

21:52

10:00 16:00

13:00

Ill. 23 viser solanalyser for følgende fire måneder; juni, marts/september og december. Bevidst er der valgt at undersøge ekstremerne, herunder jævndøgn og solhverv. Ens for alle fire er månedsdagen og tidspunkt. Tidsintervallet er fra 10 til 16, hvor der er en analyse hver 3. time. Dette er gjort, da dette er tidsrummet hvor der er aktivitet i bygningen. Der er markeret med rødt hvor sitet der arbejdes med ligger i alle tilfælde.

21. Mar/sep

07:02

19:29

25. marts

kl 16:00

21. Mar/sep

Konteksten er ikke tæt bebygget og de bygninger der befinder sig i området har ikke en størrelse som kommer til at påvirke bebyggelsesgrunden solmæssigt. Dette skyldes som man kan se på (Ill. 23), at der er åbent mod syd. Det skal dog nævnes at i december måned kl. 10 og 16 kan der forekomme skygge på grunden, da træer og de kommende bebyggelser på de to andre fiktive bebyggelsesgrunde i området mod syd kan medvirke til skygge.

kl 13:00

kl 10:00

21. Mar/sep

07:02

19:29

25. marts

07:02

19:29

25. marts

10:00 16:00

13:00

kl 10:00

21.dec

Da sol ikke er en mangel, skal der i designprocessen inddrages viden omkring fordele og ulemper ved sollys med hensyn til passiv solopvarmning, herunder vinduers placering, størrelse og afskærmning.

21. dec

09:45 09:41

16:33

21. dec

09:41

16:33

09:41

16:33

21. december

kl 16:00

kl 13:00

16:00

21. december

13:00

(Ill. 23)

kl 10:00

kl 13:00

kl 16:00

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Støj Støjkortet til højre viser den gennemsnitlige støj i dagtimerne med en farvekode. Farvekoden går fra blå >75 dB, som er den højeste støjbelastning, til gul som viser hvor den laveste støjværdi er registreret 55-60 dB. Der er registreret målinger fra hovedvejene omkring bebyggelsegrunden og jernbaneanlægget. De vejledende grænseværdier for vejtrafik der er udarbejdet af miljøstyrelsen afhænger af hvilken funktion området har eller skal have. Det pågældende område skal benyttes til kontorbyggeri med et rekreativtområde. Grænseværdierne for liberale erhverv m.v. herunder kontorer ligger på 63 dB, og for 58 dB rekreative områder er den døgnvægtede middelværdi og ses som en vejledende støjgrænse. På støjkortet ses bebyggelsesgrunden markeret. Med hensyn til de omtalte grænseværdier, ligger området på grænsen til støjproblemer, grundet den trafikerede hovedvej. På kortet ligger størstedelen af bebyggelsesgrunden i en lydzone 60-65 dB, herunder også det rekreative område. I designfasen er det derfor vigtigt at tage forbehold for ovenstående problematik.

(Ill. 24)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Vindforhold Ill. 25 Viser vindforholdende i bebyggelsesområdet. Området ligger op mod en trafikeret vej, som ligger 4-5 oppe i højden på et forhøjet terræn. I princippet vil den vind der skulle komme fra nord og øst drive hen over grunden da den ligger i læ af terrænet. Mod vest ligger terrænet åbent. Her er der at finde en togbane og de andre byggegrunde samt lav vegetation.

06030 FSN Ålborg

Technical Report 99-13

Station 06030 FSN ÅLBORG

Der ønskes et rekreativt område omkring kontorbyggeriet hvor der skal være gode udendørs opholdsmuligheder i sommerperioden. For at nedbringe vindhastigheden er der forskellige løsningsmuligheder. Oftest bruges et læhegn, som enten kan bestå af vegetation eller en massiv mur.

01-01-89 - 31-12-98 Hele perioden

For at designe efter vindforholdene, tages der udgangpunkt i den gennemsnitlige vindhastighed (1988-98) i form af en vindrose, der er placeret centralt på grunden. Ud fra vindrosen ses det at størstedelen af den vind der vil forekomme i området kommer primært fra vest, dernæst nordvest og sydvest. 15% af tiden vil vinden med en gennemsnitlig hastighed på 11 m/s komme fra vest.

10%

0 15%

20%

Procent:

> 11.0m/s 5.0 - 11.0m/s

25%

4.1 (Ill. 25)

30 4.6

60 6.1

Ø 8.6

120 8.1

150 5.7

% 3.4 3.9 4.0 4.7 3.5 3.0 0.2-5.0m/s % 0.7 0.7 2.0 3.8 4.4 2.7 5.0-11.0m/s % 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.0 > 11.0m/s Middel 3.2 3.2 4.1 4.8 5.6 4.9 hastighed Største 10.3 10.3 11.8 14.5 16.5 14.4 hastighed Totalt antal observationer = 29202 Vindstille defineret som hastighed <= 0.2m/s Antal observationer med vindstille/varierende vind: 1204 = 4.1%

0.2 - 5.0m/s S

210

240

300

330

Ialt

7.5

10.7

16.4

14.7

6.4

3.2

4.1

4.8

4.4

5.3

3.5

2.6

95.9 47.2

3.3

5.6

10.3

8.6

2.8

0.6

45.3

0.1

0.4

1.6

0.8

0.1

0.0

3.4

5.0

5.6

6.9

6.3

4.9

3.4

5.3

15.9

18.0

21.1

20.1

15.4

11.8

21.1

Kilde: DMI

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Vindanalyse af kontekst

(Ill. 26)

Ill. 26 viser en vindanalyse fra vest genereret i vindsimuleringsprogrammet Flowdesign som giver en ide om hvordan vinden vil bevæge sig omkring bebyggelsesområder. Ud fra illustrationen ses det at området mod vest og syd er åbent og store mængder vestenvind vil påvirke området. Det kan diskuteres hvorvidt validiteten af resultaterne er høj, da der i simuleringen kun er taget højde for primære bygninger og dermed ikke alle faktorer som vil påvirke bebyggelsesgrunden, herunder for eksempel vegetation og terræn.

(Ill. 27)

Ill. 27 viser en vindanalyse fra øst. Ud fra illustrationen ses det at bebyggelsesområdet vil ligge i læ af hovedvejen Øster Alle, som er den aflange form. Der er dog nogle passager under vejen, nærmere præcis nogle bredde tunneller som vil øge vindhastigheden. Disse Tunneller ses ikke i ovenstående illustration, da programmet har svært ved at præcisere. Ligesom før tages der forbehold for de viste data.

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Designprocess Følgende afsnit omhandler designprocessen, som tager udgangspunkt i analysen. I designproccen vil følgende blive gennemgået:

Designparametre Skitsering og konceptudvikling Præsentation af koncept

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Designparametre Med udgangspunkt i foregående analyser og krav opstilles en række designparametre som vil blive bearbejdet i designprocessen for at opnå et godt kontorbyggeri på maks 1200 m2 og minimum 2 etager, Whvor de klimatiske aspekter er i fokus, inde som ude.

- Udnyttelse af sollys i forskellig højde. - Sol i rekreativt fællesområde i arbejdstiden. - Gode lysforhold inde i kontorbygning.

- Afskærmning fra syd og vest. - Fokus på læ i det rekreative fællesområde.

- Håndtering af støj fra jernbane og hovedvej. - Støjreducerende elementer. N

Orientering mod udeareal Visuel kontakt imellem etager i rumprogram.

Håndtering af regnvand med fokus på tag.

(Ill. 28)

(Ill. 29)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Skitsering og konceptudvikling Skitseringen tager udgangspunkt i de foregående registreringer og analyser, som er blevet foretaget. I designprocessen ønskes det, at de problematikker og overvejelser, der undervejs er opstået, lader sig afspejle i designet. Ud fra de opstillede designparametre er der taget udgangspunkt i L-formen, som ses på Ill. 30. Formen er valgt grundet de ønsker om et rekreativt område med læ og sol særligt i sommerperioden da formen afskærmer for vind. Dette skyldes at L’et har en lukket og en åben form. Den lukkede form har til formål at afskærme støj og vind fra syd til vest, hvorimod den åbne form henvender sig det grønne område mod øst. Da området ligger i en støjzone og der er et fokus på at nedsætte den støj i udendørsområdet, herunder vil der blive arbejdet med et form for læ-bælte mod nord.

Form L-formprincippet modificeres og drejes så formen tilpasser sig bebyggelsesgrunden. Den nye tilpasset L-form har både fordele og nogle problematikker formmæssigt. Den lukkede spidsede form vil medføre at vinden fra vest vil manøvrere bedre omkring bygningen. Ved at indskrænke formen medfører dette til at det åbne gårdrums størrelse også minimeres. Dette ses som en fordel da det kommende rekreative område får et mere intimt og afgrænset udtryk pga af tætheden.

(Ill. 31)

Lukket

Åben

N N

(Ill. 32) (Ill. 30)

(Ill. 33)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Skitsering og konceptudvikling Vind L-formen bliver tilpasset og optimeret yderligere med henblik på mulig turbulens i gårdrummet. Efter at have haft L-volumenet inde i Autodeskprogrammet Flowdesign, kunne det konkluderes at der ville danne en form for turbulens inde i det rekreative område når det blæser fra vest (Ill. 35). Dette vil gerne undgås så vidt muligt, derfor bliver den sydlige del af L’et tilpasset formmæssigt, så turbulensrisikoen bliver minimeret (Ill. 36).

Sol Der ønskes sol i de rekreative områder samt i forskellig byggehøjder. Ud fra solanalysen af konteksten kunne det konkluderes at der er rig mulighed for sol på bebyggelsesgrunden. Ill. 37 viser markeret med sort, hvilke udeområder i højden, der er tiltænkt at få sollys. Ideen med udnyttelse af sollys i højden, som en del af bygningen, skyldes som (Ill. 38 & 39) viser, at det rekreative udeområde vil blive dækket at skygge i løbet af eftermiddagen. På denne måde vil der være god mulighed for at at søge udendørs i arbejdstiderne. Der ønskesregulærbare elektroniske lameller som solafskærmning mod syd. Udover lamellernes funktion giver det også et æstetisk præg til bygningen. Se appendix for flere solsimuleringer af volumenet.

Det sydlige hjørne på bygningen får en utraditionel form, som har nogle konsekvenser for bygningens indre. Dette vil blive løst i det konceptuelle funktions- og rumprogram.

(Ill. 34)

(Ill. 35)

(Ill. 37)

(Ill. 36)

21. juni kl 16

(Ill. 38)

21. sep kl 16

(Ill. 39)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Skitsering og konceptudvikling Støj Med hensyn til støjproblemet på bebyggelsesgrunden er der udtænkt en løsning, hvor både beplantning og et specifik støjhegn indgår. Ved grundens afslutning mod nord sættes relativ tæt vegetation som kan tage udsyn men også støj fra Østre Alle Efter træerne sættes et støjhegn, som føler med vejen parallelt. Lydreduktionen ved disse støjhegn ligger på 10-12 dB. Der bliver placeret vegetation foran hegnet for at dække og afskærme yderligere. Ved denne metode vil lydforholdende i det rekreative område komme under grænsen på 58 dB.

(Ill. 40)

Orientering I samspil med bygningens formudtryk anses det rekreative område som værende i fokus. Det kommer til udtryk i bygningen ved at have altaner/tagterrasser sydvendt mod udeområdet. Derudover ønskes at medarbejderne inde i bygningen også har mulighed for at se ud. Ydermere ses det gerne at at kunne se det rekreative område igennem bygningsvolumenet. Herunder er der også tiltænkt ift. adgangsforhold hvor man befinder sig i bygningen. Dette vil blive illustreret yderligere i det konceptuelle funktions- og rumprogram.

(Ill. 41)

Nedbør Der ønskes at bruge tagets areal til regnvandsopsamling. Tagets areal ligger ca på 600 m2. I opgaverne: Principper - Hydrologi & genanvendelse af regnvand kunne det konkluderes at mængden af opsamlet regnvand var langt større end det forventede forbrug af sekundavand. En mulig løsningen på dette er at det opsamlede regnvand ledes ud i et regnvandsbassin, hvor vandet kan anvendes til eventuelt en vandinstallation i det rekreative område inde på grunden. Det kan så diskuteres hvorvidt det kan betale sig at installere et rensningsanlæg, da forbruget er så lavt.

(Ill. 42)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Plan

PLAN 1:200

SNIT A-A (Ill. 43)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opstalt

Opstalt NORD 1:200

(Ill. 44)

Opstalt SYD 1:200

(Ill. 45)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Opstalt

Opstalt VEST 1:200

(Ill. 46)

Opstalt ØST 1:200

(Ill. 47)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Snit

SNIT A-A 1:200

(Ill. 48)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Funktions- og rumdisponering Konceptuelt forslag på funktions- og rumdisponering i stueegtage.

Samlet areal: 633m2

(Ill. 49)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Funktions- og rumdisponering Konceptuelt forslag på funktions- og rumdisponering på 1. sal.

Samlet areal: 504m2

(Ill. 50)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

(Ill. 51)

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Reflektion Efter at have designet en konceptuel kontorbygning, hvor fokusset har været at lave et koncept der forholder sig til de klimatiske parametre, er der mange faktorer der spiller ind. Der er selvfølgelig et eller flere steder hvor man kunne have fokuseret og undersøgt yderligere. En af de primære klimatiske faktorer er sol. Her ville det være optimalt at lave indvendige sol-undersøgelser af kontorbyggeriet der i sammenspil med funktion- og rumdisponering kunne optimere bygningens indeklima og samtidig observere om bygningen kunne have brug for naturligt ovenbelysning. I den sammenhæng ville vinduernes størrelse og solafskærmning også blive undersøgt, da det nuværende resultatet er et enkelt udvendigt solafskærmningsmodul. Derudover kunne den viden omkring regnvand og genanvendelse fra kursusgangene have været brugt mere i designprocessen, da det kunne have været spændende at arbejde yderligere med. Dette skyldes at de primære klimatiske parametre: vind og sol var omdrejningshjul i designprocessen. Udearealet er også et område hvor der kunne have været ønsket at arbejdet mere med. Herunder overdækning-principper og adgangsforhold til og fra selve grunden fra konteksten. Det at arbejde og designe en bygning efter klimaets præmisser har været lærerigt og har givet især en vindmæssig øjenåbner. I den sammenhæng viser det også at man ikke udelukkende kan designe en bygning ud fra klimaet. Det er blot kun én af mange faktorer der skal tages holdning til når der skal designes en bygning.

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Illustrationsliste (Ill.1). (egenproduktion) kort (Ill.2). (egenproduktion) kort (Ill.3-10). (egenproduktion) vind i det bebyggede miljø (Ill.11). (egenproduktion) måling/simulering af vind (Ill.12). (kursusgang 3 powerpoint side 1) måling/simulering af vind (Ill.13). (egenproduktion) måling/simulering af vind (Ill.14). (egenproduktion) hydrologi og spildevandshåndtering (Ill.15). (egenproduktion) principper - hydrologi (Ill.16). (https://www.dmi.dk/vejr/arkiver/normaler-og-ekstremer/klimanormaler-dk/) principper - hydrologi (Ill.17-19). (egenproduktion) principper - hydrologi (Ill.20). (Klimasimulerings i byens rum og bygnigner; Kursusgang 6: Genanvendelse af regnvand slide s.24) genanvendelse af regnvand (Ill.21-22). (egenproduktion) registrering (Ill.23). (egenproduktion) solsimulering (Ill.24). (http://miljoegis.mim.dk/spatialmap?&pro%20le=noise) støj (Ill.25). (egenproduktion) vindforhold (Ill.26-27). (egenproduktion) vindanalyse af kontekst (Ill.28-29). (egenproduktion) designparametre (Ill.30-42). (egenproduktion) skitsering & konceptudvikling (Ill.43). (egenproduktion) plan (Ill.44-47). (egenproduktion) opstalt (Ill.48). (egenproduktion) snit (Ill.49-50). (egenproduktion) funktions- og rumdisponering (Ill.51). (egenproduktion) rendering

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Litteraturliste Udredning om brug af sekundavand i Danmark, miljøministeriet, naturstyrelsen, 2014. http://svana.dk/media/204180/udredning_om_brug_af_sekundavand_i_danmark.pdf Regnvand, styrelsen for vind- og naturforvaltning http://svana.dk/vand/vand-i-hverdagen/genbrug-af-vand/regnvand-og-overfladevand/ Hydrauliske forudsætninger- LAR-metodekatalog , oktober 2011, Natur og miljø, Aarhus kommune https://www.aarhus.dk/~/media/Dokumenter/Teknik-og-Miljoe/Natur-og-Miljoe/Vand/Spildevand/LAR/Afledning-af-regnvand/Hydrauliske-forudsaetninger-for-LAR-metodekataloget.pdf Fremtidige klimaforandringer i Danmark, DMI, Danmarks klimacenter rapport nr. 4 2014. https://www.dmi.dk/fileadmin/user_upload/Rapporter/DKC/2014/Klimaforandringer_dmi.pdf Bilag 7 - Afløbskoefficient http://www.furesoe.dk/Kommunen/KlimaNaturMiljoe/Vand/~/media/1E2C724B43FB4DD89979FD3D22EA6C6F.ashx Taghældninger/former , vind https://www.bolius.dk/tagformer-18852/

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Appendix Solsimulering juni, sep og dec fra kl. 10-16

21 dec kl 10

21 juni kl 10

21 sep kl 10

21 dec kl 13

21 juni kl 13

21 sep kl 13

21 dec kl 16

21 juni kl 16

21 sep kl 16

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Appendix Konceptuelle overvejelser

Klimasimulering i byens rum og bygninger

Vindanalyse - ændring af form Solanalyse 21. juni kl 16

Vindanalyse - ændring af form

Støjanalyse af konteksten

Lokation: Hjulmagervej, Aalborg

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Skitsering og konceptudvikling Konceptdiagram

Støj Med hensyn til støjproblemet på bebyggelsesgrunden er der udtænkt en løsning, hvor både beplantning og et specifik støjhegn indgår. Ved grundens afslutning mod nord sættes relativ tæt vegetation som kan tage udsyn men også støj fra Østre Alle Efter træerne sættes et støjhegn, som føler med vejen parallelt. Lydreduktionen ved disse støjhegn ligger på 10-12 dB. Der bliver placeret vegetation foran hegnet for at dække og afskærme yderligere. Ved denne metode vil lydforholdende i det rekreative område komme under grænsen på 58 dB.

Nedbør Der ønskes at bruge tagets areal til regnvandsopsamling. Tagets areal ligger ca på 600 m2. I opgaverne: Principper - Hydrologi & genanvendelse af regnvand kunne det konkluderes at mængden af opsamlet regnvand var langt større end det forventede forbrug af sekundavand. En mulig løsningen på dette er at det opsamlede regnvand ledes ud i et regnvandsbassin, hvor vandet kan anvendes til eventuelt en vandinstallation i det rekreative område inde på grunden. Det kan så diskuteres hvorvidt det kan Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 betale sig at installere et rensningsanlæg, da forbruget er så lavt.

Jakob Frost Dahl · 20145180 jfd14@student.aau.dk

Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Skitsering og konceptudvikling

(Ill. 40)

Støj Med hensyn til støjproblemet på bebyggelsesgrunden er der udtænkt en løsning, hvor både beplantning og et specifik støjhegn indgår. Ved grundens afslutning mod nord sættes relativ tæt vegetation som kan tage udsyn men også støj fra Østre Alle Efter træerne sættes et støjhegn, som føler med vejen parallelt. Lydreduktionen ved disse støjhegn ligger på 10-12 dB. Der bliver placeret vegetation foran hegnet for at dække og af(Ill. 42) vil lydforholdende i skærme yderligere. Ved denne metode det rekreative område komme under grænsen på 58 dB.

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

(Ill. 41)

Orientering I samspil med bygningens formudtryk anses det rekreative område som værende i fokus. Det kommer til udtryk i bygningen ved at have altaner/tagterrasser sydvendt mod udeområdet. Derudover ønskes at medarbejderne inde i bygningen også har mulighed for at se ud. Ydermere ses det gerne at at kunne se det rekreative område igennem bygningsvolumenet. Herunder er der også tiltænkt ift. adgangsforhold hvor manFrost befinder sig i Jakob Dahl · 20145180 bygningen. Dette vil blive illustreret yderligere i detjfd14@student.aau.dk konceptuelle funktions- og rumprogram.

Opstalt NORD- 1:200

Opsamling af regnvand

Orientering I samspil med bygningens formudtryk anses det rekreative område som værende i fokus. Det kommer til udtryk i bygningen ved at have altaner/tagterrasser sydvendt mod udeområdet. Derudover ønskes at medarbejderne inde i bygningen også har mulighed for at se ud. Ydermere ses det gerne 24 at at kunne se det rekreative område igennem bygningsvolumenet. Herunder er der også tiltænkt ift. adgangsforhold hvor man befinder sig i bygningen. Dette vil blive illustreret yderligere i det konceptuelle funktions- og rumprogram. (Ill. 40)

Støjreducering

Opstalt SYD - 1:200

(Ill. 42)

Opstalt VEST - 1:200

Plan 1:200

Orientering (Ill. 40)

(Ill. 41)

(Ill. 42)

Opstalt ØST - 1:200

Klimasimulering · BSc05 ARK/URB · Efterår 2016 Arkitektur & Design · Aalborg Universitet

Jakob Frost Dahl · 20145180 · jfd14@student.aau.dk