Wind Problematik am Gebäude. GNI-Sonderanlass, Griesser Aadorf

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1 Wind Problematik am Gebäude GNI-Sonderanlass, Griesser Aadorf Version:

2 Inhalt Herausforderung: Wind und Storensteuerung Anforderungen: Norm SIA 382 / 1 Möglichkeiten für Sonnenschutzsteuerungen Beispiel: Triemli Bettenhaus Beispiel: Doppelfassade als Windschutz 2

3 Herausforderung: Wind und Storensteuerung Ziele sind: Storen sollen lokal bei zu hoher Windbelastung hochfahren. Storen sollen bis nahe an die maximal mögliche Windbelastung genutzt werden. Lokale Windgeschwindigkeiten am Gebäude: Sind sehr unterschiedlich Ändern permanent mit der Windrichtung Sind abhängig von Geometrie und direkter Umgebung des Gebäudes 3

4 Herausforderung: Wind und Storensteuerung Strömung um ein Gebäude ist ein komplexes Zusammenspiel von Ablösewirbeln. Hufeisenwirbel S W Die Wirbel bewegen sich periodisch. 4

5 Herausforderung: Wind und Storensteuerung Strömungslinien an einem unter einem Winkel von 60 schräg angeströmten Gebäude Geschwindigkeitsverteilung in 1 m Abstand von der Oberfläche. Dargestellt: Lokale Geschwindigkeit / Referenzgeschwindigkeit 2 m über Dach 5

6 Herausforderung: Wind und Storensteuerung Anforderungen an Windwächtermessung: Aus Messung an der Windwächterposition lässt sich die Windbelastung am zugeordneten Storensektors beschreiben Der Zusammenhang zwischen Windmessung und Windbelastung am zugeordneten Storensektor ist bekannt Resultierende Aufgaben: Finden der optimalen Positionen für Windwächter Ermittlung der Zusammenhänge zwischen Windmessung und Regelung Übertragungsmatrix Zur Lösung dieser Aufgaben sind geeignete Analysenmethoden erforderlich. 6

7 Anforderungen nach Norm SIA 382 / 1 Der Sonnenschutz muss im schweizerischen Mittelland bis zu folgenden Windgeschwindigkeiten in abgesenkter Stellung verbleiben können: Stundenmittelwert 40 km/h ( 11 m/s) Minutenmittelwert 60 km/h ( 17 m/s) Sekundenmittelwert 75 km/h ( 21 m/s); Böenspitze, üblicher Einstellwert Windwächter Die Geschwindigkeitsangaben beziehen sich auf einen ungestörten Messort 2 m über dem Hauptdach. Die Norm definiert Anforderungen, ist aber unter Berücksichtigung der vorhergehenden Ausführung nicht hilfreich bei der Auslegung. Ein Messort 2 m über dem Hauptdach ist i.d.r. nicht ungestört 7

8 Möglichkeiten für Sonnenschutzsteuerungen Typ Beschreibung Vorteile Nachteile 1 Mehrere Windwächter Zuordnung Windwächter nach SSS-Gruppen Hohes Erfahrungspotential relativ geringe Schadensfälle Ausfallzeiten gerin Übertragungsfunktion Hohe Druckbelastungen bei geringen Geschwindigkeiten möglich Vertikalen Geschwindigkeiten unberücksichtigt Erhöhter Aufwand für Installation und Wartung Windwächter sichtbar 2 Zentrale Messung auf Dach mit Windrichtung Übertragungsmatrix Signalzuordnung nach SSS-Gruppen Nur eine Messstelle Hohe Windsicherheit geringe Ausfallzeiten Geringer Aufwand für Installation und Wartung Voruntersuchung notwendig Geeignete Messstelle an Dach notwendig 3 Zentrale Messung auf Dach ohne Windrichtung Übertragungsmatrix Signalzuordnung nach SSS-Gruppen Nur eine Messstelle Hohe Windsicherheit geringe Ausfallzeiten Geringer Aufwand für Installation und Wartung Voruntersuchung notwendig Geeignete Messstelle an Dach notwendig Höhere Ausfallzeiten 8

9 Beispiel Triemli Bettenhaus, Fragestellung Systemlieferant für den Sonnenschutzes hat Konzept für Produkteschutz gegenüber Windeinfluss zu erstellen Ermittlung von geeigneten/-er Position/-en für Windwächter Möglichkeit der Positionierung eines zentralen Windwächters Ermittlung der Geschwindigkeitsübertragungsmatrix zwischen Windwächter und Fassadenflächen Ermittlung der theoretischen Ausfallzeiten des Sonnenschutzsystems 9

10 Beispiel: Triemli Bettenhaus, Mögliche Analysemethoden Windkanalversuch Gewählte Methode Numerische Strömungssimulation (CFD) Aufgrund der feinen Details im Brüstungsbereich ist CFD bei diesem Gebäude aufwendig Vorteile bei Geometrieänderungen Zur Validierung der CFD-Analyse wurden einzelne Simulationen durchgeführt 10

11 Möglichkeiten für Sonnenschutzsteuerungen Typ Beschreibung Vorteile Nachteile 1 Mehrere Windwächter Zuordnung Windwächter nach SSS-Gruppen Gewählter Typ Hohes Erfahrungspotential relativ geringe Schadensfälle Ausfallzeiten gering Übertragungsfunktion Hohe Druckbelastungen bei geringen Geschwindigkeiten möglich Vertikalen Geschwindigkeiten unberücksichtigt Erhöhter Aufwand für Installation und Wartung Windwächter sichtbar 2 Zentrale Messung auf Dach mit Windrichtung Übertragungsmatrix Signalzuordnung nach SSS-Gruppen Nur eine Messstelle Ausfallzeiten gering Geringer Aufwand für Installation und Wartung Voruntersuchung notwendig Positionierung der Windwächter auf Grundlage des Hohe Windsicherheit Windkanalversuchs Geeignete Messstelle an Dach notwendig 3 Zentrale Messung auf Dach ohne Windrichtung Übertragungsmatrix Signalzuordnung nach SSS-Gruppen Nur eine Messstelle Hohe Windsicherheit Geringer Aufwand für Installation und Wartung Voruntersuchung notwendig Geeignete Messstelle an Dach notwendig Höhere Ausfallzeiten 11

12 Beispiel: Doppelfassade als Windschutz 12

13 Beispiel: Doppelfassade als Windschutz Häufigste Argumente für Doppelfassaden sind: Windschutz für den Sonnenschutz Lärmschutz Hier: Windschutz: Effektiv bei Schottung vertikal und horizontal Achtung bei über Ecke nicht geschotteten Doppelfassaden 13

14 Beispiel: Doppelfassade als Windschutz Anströmung aus NW Anströmung aus N 14

15 Beispiel: Doppelfassade als Windschutz Anströmung aus NW Anströmung aus N Die Geschwindigkeiten in der Doppelfassade haben dieselbe Grössenordnung wie die Aussenströmung auf dieser Höhe Grund sind die entstehenden Differenzdrücke rund ums Gebäude, die ohne Schottung auch auf den Zwischenraum wirken. Strömungen stimmen häufig nicht mit der Intuition überein. 15

16 Zusammenfassung Wind-/Druckverhältnisse am Gebäude sind sehr komplex Windkanal und CFD-Simulation bieten hohes Optimierungspotential bezüglich Positionierung von Windwächtern. Vor allem mit Hilfe von CFD-Simulationen können Schwachstellen (Bereiche mit Wind-/ Druckspitzen) analysiert und vermieden werden. Zentrale Messung auf Dach nur mit Hilfe von Analyseverfahren zur Erstellung einer Übertragungsmatrix machbar. 16

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