Вітер - Енергія плюс Сайт

Вітер у Бельгії

Вітер - це, по суті, горизонтальний рух повітря з області високого тиску (маса холодного повітря) в область низького тиску (маса гарячого повітря). Різниця температур між повітряними масами виникає внаслідок дії сонця. Режим вітру в певному місці представлений компасою, яка виражає статистичний розподіл вітрів відповідно до їх напрямку. За визначенням напрямок вітру відповідає його походженню.

Це важливий кліматичний фактор при визначенні енергетичних потреб будівлі. Це впливає на швидкість проникнення повітря в будівлю, а також на теплообмін конвекцією на поверхні оболонки погано ізольованих будівель.

Наприклад, якщо в певний час доби інтенсивність вітру зростатиме, а напрямок його змінюватиметься на захід, небо стане хмарним, а швидкість проникнення повітря в будівлю зросте. Таким чином, якщо холодно, збільшуються втрати тепла і, отже, потреби в енергії для опалення приміщення.

Це передбачає знання, з одного боку, частоти та середньої швидкості вітру в усіх напрямках, а з іншого, для всіх напрямків разом узятих частота різних діапазонів інтенсивності вітру.

Напрямок і швидкість вітру характеризують його. Напрямок вітру в місці задається напрямком, з якого він дме; швидкість вітру виражається в км/год.

Графіки та таблиці нижче дають для кожного напрямку вітру частоту у% часу та середню швидкість 15 березня, червня, вересня та грудня в Uccle.

Наприклад, середня частота та швидкість вітру:

9,7% та 22,3 км/год для напрямку ОСО 15 березня,
6,4% та 12 км/год для напрямку ПН 15 вересня,
14,2% та 22 км/год для напрямку Пд 15 грудня.

Для того, щоб взяти до уваги інтенсивність вітру, яку слід враховувати при розрахунках теплових втрат будівель, у таблиці нижче наведені частоти вітру, що відповідають діапазону швидкості від 10 до 10 км/год, у всіх напрямках разом у Uccle.

Частота в% часу

Показання вітру на метеостанціях проводяться на стандартній висоті 10 м над рівною відкритою місцевістю. Напрямок вітру визначається флюгером, а швидкість вітру - анемометром.

На сьогоднішній день не існує встановлених математичних зв’язків для визначення швидкості та напрямку вітру в даному місці та часі. Це пояснює складність прогнозування погоди, навіть у середньостроковій перспективі! У такому випадку можна якісно визначити місцеві зміни вітру.

Вітер в одному місці залежить від типу середовища та перешкод.

> Як висновок

Переважаючі вітри в Бельгії дмуть із південного заходу, але зі зміною сезону частота вітру так само важлива з північного сходу. Дуже мало північно-західного або південно-східного вітру.

Північно-східні вітри полярні, такі холодні та сухі, тоді як південно-західний напрямок - теплі пасати. Коли вони приходять переважно з півдня, вони сухі, тоді як із заходу вони приносять дощ.

За винятком прибережної області, більше 60% випадків швидкість вітру становить менше 20 км/год. Уздовж моря швидкість вітру на 70% вища, ніж у решті країни.

Вплив навколишнього середовища на вітер

Навколишнє середовище має великий вплив на швидкість і напрямок вітру.

Оскільки це суттєво впливає на рівень проникнення повітря в будівлю і, отже, на визначення енергетичних потреб будівлі, важливо знати середовище, в якому буде побудована будівля.

На малюнку вище наведено коливання швидкості вітру в залежності від висоти та типу грунту

Розрахунок вагового коефіцієнта. застосовуватись до рівня інфільтрації залежно від середовища, в якому ми опинились
Аналіз параметрів, що діють на вітер та його швидкість

Розрахунок вагового коефіцієнта, що застосовується до швидкості інфільтрації, залежно від середовища, в якому ми знаходимося (метод, використаний в Opti)

Є 4 класи:

>	клас 1:	узбережжя (-> 2 км від дамби).
>	клас 2:	сільській місцевості з ізольованими будівлями або деревами.
>	клас 3:	урбанізована, промислова або лісова зона.
>	клас 4:	місто (площа забудови заввишки не менше 10 м на щонайменше чверті поверхні).

-> Стандарт NBN B03-002 «Дії вітру на конструкції»
Для розрахунку швидкості вітру на певній висоті застосовуйте формулу

Однак швидкість взимку в Uccle становить 4,7 м/сек на висоті 10 м, а середня висота окремого житла = 5 м.

Отже, швидкість вітру на висоті 5 м становить

в зоні класу 2:

V = 4,7 x 0,202 ln (5/0,07) = 4,05 м/сек

в зоні класу 1:

V = 4,7 x 0,166 ln (5/0,005) = 5,389 м/сек

в зоні 3 класу:

V = 4,7 x 0,234 ln (5/0,3) = 3,09 м/сек

в зоні класу 4:

V = 4,7 x 0,209 ln 5/1 = 1,58 м/сек

У дослідженні, проведеному AIVC, ми знаходимо графіки, що дають в залежності від ступеня герметичності будинку швидкість проникнення в залежність від швидкості вітру.

Для середньої висоти 5 м (тобто для індивідуального житла)

у зоні II, якщо для

Отже, ваговим коефіцієнтом, який застосовуватиметься до швидкості інфільтрації відповідно до класу зони, буде:

> Якщо будинок герметичний, тобто tinf Якщо будинок помірно водонепроникний, тобто 0.4 Якщо будинок не є водонепроникним, тобто тинф> 0,8 об./год

клас 1: INF = INF x (1,1/0,95)
клас 2: INF = INF
клас 3: INF = INF x (0,8/0,95)
клас 4: INF = INF x (0,65/0,95)

Аналіз параметрів, що діють на вітер та його швидкість

Водойми

Оскільки водні маси тепліші за атмосферу взимку та прохолодніші влітку, повітряні потоки, створені тепловим градієнтом, змінюються протягом року. Під час різких перепадів температури (наприклад, прохолодних ночей) протяг також може бути зворотним протягом того ж дня.

Схили пагорбів

На схилах пагорбів сонце сприяє температурному градієнту і, отже, протягом дня протяги. Вночі градієнт згасає, а потім злегка змінюється, так що повітря тече у зворотному напрямку.

Довгі долини

У довгих долинах пояснене вище явище має тенденцію створювати поздовжній рух повітря, чим потужніше, тим довша долина і вищий градієнт температури. Малюнок навпроти ілюструє складність рухів повітря.

Міста

Температура міст вища, ніж у сільській місцевості, відбувається рух повітря, подібне до того, яке створюють маси води. Повітряний дзвінок прямує до міст. Так само у місті великі відкриті простори дозволяють створювати протяги.

Перешкоди становлять різні перешкоди і спричиняють зміни швидкості та напрямку вітру. Наприклад, коли вітер вдаряється об стіну, її змушують обійти. Обличчя предмета, що зазнає впливу вітру, зазнає надлишкового тиску, тоді як протилежне обличчя - депресії.

Загалом, оскільки вітер уповільнюється через перешкоди, коли щільність і розмір цих значень важливі (наприклад, у місті), швидкість вітру нижча, ніж на відкритих майданчиках, таких як поля та простори води.

Топографія

Топографія не є строго кажучи перешкодою, але вона може спричинити зміни порівняно із загальними даними, що стосуються вітру.

Ці зміни відбуваються в середньому або великому масштабі. Рельєф не тільки захищає одні сайти, але й переставляє інші. Крім того, це може змінити пануючі вітри на великих площах. Навпаки, дві схеми ілюструють потік вітру, що зустрічається з пагорбом і западиною.

Перешкоди для вітру можуть мати різну форму: будівлі утворюють постійні екрани, тоді як рослинність може мати багато варіацій у розмірах (зростання) та непрозорості (сезони).

Деякі з цих екранів, знімні чи ні, також можна використовувати за бажанням для захисту зовнішніх просторів.

На додаток до захисту, яку вони пропонують, близькість екранів може спричинити побічні ефекти, такі як протяги та турбулентність.

Ефективність екрану залежить від його розміру та проникності.

Також має значення проникність екрану. Таким чином, щільні екрани спричиняють сильне зменшення швидкості вітру на невеликій глибині, тоді як проникні екрани зменшують швидкість вітру меншою мірою, але на більшій глибині.

Глибина захищеної зони пропорційна висоті екрану: її розмір буде максимальним, якщо довжина екрана еквівалентна 11-12 разів його висоти.

Листяні насадження пропонують кращий літній захист, ніж зимовий. Взимку їх ефект незначний.

Джерело - програмне забезпечення OPTI Office - Архітектура та клімат - червень 2000 р