Υπολογισμός της ταχύτητας του ανέμου σε μια περιοχή μελέτης

Η ταχύτητα του ανέμου είναι χρήσιμο στοιχείο για οποιαδήποτε μελέτη φυσικού αερισμού ή και φυσικού δροσισμού κτιρίων αλλά και στη μελέτη διαμόρφωσης υπαίθριων χώρων. Η διεύθυνση του ανέμου, η ταχύτητά του και τη διακύμανση της ταχύτητας ως στοιχεία διαμορφώνουν μια γενική εικόνα για την ευρύτερη περιοχή μελέτης. Σημαντική επίδραση όμως έχει και το μικροκλίμα που επηρεάζεται από τον προσανατολισμό, την κλίση του εδάφους, την απόσταση από τη θάλασσα, την πυκνότητα της δόμησης αλλά και από τους τοπικούς ελαφρούς ανέμους.

Η πρώτη πάντως φάση της μελέτης φυσικού αερισμού είναι η εύρεση της μέσης ταχύτητας του ανέμου ανά μήνα στην περιοχή που εξετάζουμε και η αναγωγή των στοιχείων σε τιμές κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, καθώς οι τιμές που δίνονται από μετεωρολογικούς σταθμούς έχουν αναχθεί σε τιμές αναφοράς πολύ ψηλότερα από την επιφάνεια, σε σημεία  όπου οι μετρήσεις δεν επηρεάζονται από τη διαμόρφωση του εδάφους. Οι τιμές αυτές που προκύπτουν από επεξεργασία των μετρήσεων μετεωρολογικών σταθμών της μέσης ταχύτητας του ανέμου (μέσος όρος μετρήσεων, για παράδειγμα, των τελευταίων δέκα ετών για μια συγκεκριμένη περιοχή για κάθε μήνα) σε ύψος  που κυμαίνεται από 250 μέτρα επάνω από ανοιχτά τοπία (θάλασσα, έρημος κλπ) μέχρι και 500 μέτρα πάνω από αστικές περιοχές ώστε οι τιμές να μένουν ανεπηρέαστες από τις τοπικές συνθήκες. Αυτό ισχύει σε πολλές μετρήσεις, άλλοτε όμως μαζί με τα στοιχεία δίνεται και ένα συγκεκριμένο ύψος του σταθμού μέτρησης το οποίο και χρησιμοποιούμε στους υπολογισμούς μας, αφού συνεπάγεται ότι δεν έχει γίνει προσαρμογή των τιμών σε μεγαλύτερο ύψος.

Η επίδραση της τραχύτητας του εδάφους στην ταχύτητα του ανέμου - Αλλαγή επιφάνειας από ομαλή σε τραχεία

Η επίδραση της τραχύτητας του εδάφους στην ταχύτητα του ανέμου – Αλλαγή επιφάνειας από ομαλή σε τραχεία

Η επίδραση της τραχύτητας του εδάφους στην ταχύτητα του ανέμου - Αλλαγή επιφάνειας από τραχεία σε ομαλή

Η επίδραση της τραχύτητας του εδάφους στην ταχύτητα του ανέμου – Αλλαγή επιφάνειας από τραχεία σε ομαλή

Εικόνα 1 & 2: Η επίδραση της τραχύτητας του εδάφους στην ταχύτητα του ανέμου

Όσο όμως πιο κοντά στο έδαφος βρισκόμαστε τόσο η ταχύτητα του ανέμου μειώνεται καθώς επηρεάζεται από την τριβή με το έδαφος και τα υπόλοιπα στοιχεία (κτίρια, δέντρα, λόφους κλπ). Η αναγωγή στις πραγματικές τιμές γίνεται σε δύο απλά βήματα. που παρουσιάζονται παρακάτω. Πρέπει να σημειωθεί ότι πρόκειται για μια απλοποιημένη μέθοδο. Υπάρχουν πολύ πιο πολύπλοκες και ακριβείς μέθοδοι υπολογισμού. Για τις ανάγκες όμως μιας αρχιτεκτονικής μελέτης θεωρείται γενικά επαρκής.

1) Εύρεση στοιχείων για την ταχύτητα του ανέμου στην περιοχή μας και για το υψόμετρο της περιοχής.

Όταν χρησιμοποιούμε μέσες ταχύτητες ανέμου πρέπει να δίνουμε ιδιαίτερη προσοχή ώστε αυτές να προκύπτουν από μετρήσεις πολλών ετών και να μην είναι, για παράδειγμα, οι μέσες τιμές του προηγούμενου έτους. Αυτό εξασφαλίζει την αξιοπιστία των στοιχείων. Δύο πηγές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είναι οι εξής:

ΚΑΠΕ (Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας) – Κλιματολογικά Δεδομένα
http://www.cres.gr/kape/datainfo/clima.htm
(Οι τιμές της ταχύτητας του ανέμου είναι οι πραγματικές που μετρήθηκαν σε κάθε μετεωρολογικό σταθμό)

weatherbase (Διεθνής βάση δεδομένων για κλιματολογικά στοιχεία)
http://www.weatherbase.com/
(Οι τιμές της ταχύτητας του ανέμου έχουν αναχθεί σε τιμές του ύψους αναφοράς)

2) Υπολογισμός ταχύτητας του ανέμου στην περιοχή μελέτης

Έστω ότι ψάχνουμε στοιχεία για μια περιοχή σε μια συνοικία της Αθήνας, στον τρίτο όροφο μιας πολυκατοικίας.

Σύμφωνα με τα στοιχεία του weatherbase [1], η μέση ταχύτητα του ανέμου για το μήνα Ιούλιο είναι 16Km/h, δηλαδή 4,45m/sec. Το υψόμετρο της Αθήνας είναι περίπου 21 μέτρα από την επιφάνεια της θάλασσας. Η περιοχή μας τέλος είναι ένα αστικό κέντρο χωρίς όμως πολύ ψηλά κτίρια και εντάσσεται στην Τάξη 3 τραχύτητας εδάφους (βλ. Πίνακα 1 που ακολουθεί). Για την τάξη αυτή, το ύψος αναφοράς (στο οποίο θεωρούμε ότι αντιστοιχεί η ταχύτητα ανέμου των 4,45 m/sec) είναι τα 400 μέτρα και ο συντελεστής α=0,25. Άρα:

α=0,25 (εκθέτης διόρθωσης)

V(g)=4,45m/sec (μέση ταχύτητα του ανέμου στο ύψος αναφοράς)

z= 9 m (υψόμετρο του 3ου ορόφου μιας πολυκατοικίας)

z(g) =400m (υψόμετρο αναφοράς)

Η μέση ταχύτητα του ανέμου στην περιοχή μελέτης (σε συνοικία της Αθήνας) τον Ιούλιο βρίσκεται από τον τύπο V(z)=V(g) X [z/z(g)]a = 4,45 X [(9/400)0,25] = 1,72m/sec

Τάξη τραχύτητας εδάφους Περιγραφή διαμόρφωσης εδάφους Υψόμετρο αναφοράς z(g)(m) Εκθέτης διόρθωσης (α)
1 Ανοιχτή θάλασσα, έρημος 250 0,11
2 Ύπαιθρος με θάμνους και αραιά δέντρα 300 0,15
3 Προαστιακές περιοχές, μικρές πόλεις, δάση 400 0,25
4 Κέντρα πόλεων, περιοχές με ψηλά κτίρια, πυκνοδομημένες βιομηχανικές περιοχές 500 0,36

Πίνακας 1: Τιμές συντελεστών για τον υπολογισμό μέσης ταχύτητας ανέμου [2]

ΠΗΓΕΣ
1. weatherbase. 2004, Canty and Associates LLC.
http://www.weatherbase.com/
2. Achard, P., et al., Ενέργεια στην Αρχιτεκτονική, ed. Ε.Π. Τσίγκας. 1996, Brussels and Luxembourg: ΜΑΛΛΙΑΡΗΣ παιδεία για την Ευρωπαϊκή Επιτροπή.


Το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο ecoΔΟΜΗΣΗ

Γεωργία Γεωργάλα

Αρχιτέκτονας ΕΜΠ με εξειδίκευση στο Βιοκλιματικό Σχεδιασμό (Μ.Sc. παν. Cardiff), Ενεργειακός Επιθεωρητής Κτηρίων. Μελέτη, αδειοδότηση και επίβλεψη κατασκευής κατοικιών, γραφείων, καταστημάτων και κτηρίων ειδικών χρήσεων με βιοκλιματικά κριτήρια.

Μπορεί επίσης να σας αρέσει...