Hoge gebouwen vangen veel wind – en maken daar de hete straten koeler mee

Wie op een stormachtige dag over Kop van Zuid in Rotterdam loopt, zou zomaar omvergeblazen kunnen worden in deze stedelijke windschacht. Hoge bebouwing veroorzaakt een ‘windeiland-effect’, waardoor het soms harder waait in de stad dan op het platte land. Deze verhoogde windsnelheid wordt nu ingezet ter verkoeling van de straat.

Een koel ontworpen briesje

In 1797 ontdekte natuurkundige Giovanni Battista Venturi hoe de beweging van vloeistoffen en gassen op een natuurlijke manier versneld kan worden. Neem een pijp waar de vloeistof doorheen beweegt: breng een vernauwing aan in het midden en de beweging van de vloeistof zal door de toegenomen druk automatisch versnellen zodra het de vernauwing passeert. Dit Venturi-effect zal later breed worden toegepast bij ventilatiesystemen, maar ook in de architectuur. Met modelleringsoftware worden inmiddels steeds vaker bij grootschalige nieuwbouwprojecten de effecten van gebouwen op het windsysteem in kaart gebracht. In Frankfurt zorgen de vernauwingen op straat, bewust teweeggebracht door hoogbouwprojecten, voor het stimuleren van een verkoelende bries door de stad.

Frankfurt, herkenbaar aan haar beroemde skyline, geldt vanwege haar dichte bebouwing als een van de heetste steden van Duitsland. En het einde van de verdichting is nog niet in zicht: voor 2030 moet de stad 70.000 woningen bijbouwen om het woningtekort op te vangen. Als gedeeltelijke oplossing komen er voor 2040 veertien nieuwe hoogbouwprojecten aan, waarvan een deel nieuw gebouwd wordt en een aantal minder hoge gebouwen wordt opgetopt. In haar Hochhausentwicklungsplan werden deze zomer de plannen in kaart gebracht.

Naast haar strenge beleid op het aanbrengen van groene daken en gevels bij nieuwbouw, zet de stad hoogbouw in bij het beheersen van luchtstromen en -systemen om in de zomer een verkoelende bries op straat te creëren. Koele luchtstromen vanuit de omliggende Taunusbergkam en het natuurrijke district Wetterau bereiken ’s nachts de stad, naast de koude luchtstromen van de rivieren Main en Nidda. Voor een goede luchtcirculatie vinden deze luchtstromen elkaar op verschillende plekken in de stad en vormen zo een doorlopend netwerk.

Gunstige vormen

Planologen en onderzoekers brachten de luchtstromen in kaart met behulp van CFD-modellen, oftewel Computational Fluid Dynamics Models, waarmee het ‘luchtgedrag’ in het stedelijke landschap bij een gegeven bebouwing geanalyseerd wordt. Met deze berekeningen kunnen de geschikte hoogte en posities van nieuwe wolkenkrabbers bepaald worden. Zo ontstaat er in de zomer een verkoelende windstroom op straatniveau. Naast de plaatsing van de gebouwen ten opzichte van de windrichtingen zouden de nieuwe wolkenkrabbers aerodynamisch gunstige vormen moeten aannemen voor een goede luchtdoorstroom. De brede kant van een gebouw kan uit de hoofdwindrichting worden gedraaid en de ‘Rauigkeit’ kan verminderd worden: hang geen balkons of andere obstructies aan de gevels die de windstroom zouden kunnen blokkeren.

Wind is hiermee een essentieel onderdeel van een groter pakket van maatregelen voor klimaatadaptatie. En dat is nodig ook, want eerder bleek al uit onderzoek van Sweco dat er in Europese steden niet genoeg wordt gedaan om hittestress te beperken

Wereldwijd komen (overmatig warme) steden met nieuwe out-of-the-box ideeën op de proppen om hitte te bestrijden, zo blijkt uit een artikel in De Standaard. Medellín in Colombia weet plaatselijk de temperatuur met 2 graden te laten dalen door 30 groene corridors door de stad heen aan te leggen. Seoel verwijderde een autoweg van meer dan zes kilometer om de rivier Cheonggyecheon weer de ruimte in de stad te geven. Barcelona introduceerde ‘climate shelters’: plekken zoals bibliotheken en buurtcentra waar bij extreme temperaturen iedereen toegang krijgt en het hoofd koel kan houden.

Aerodynamische rondingen

Ook vormen van windregie worden in steden als Londen, Singapore en Hong Kong toegepast. In Singapore weet de stad door gevarieerde hoogtes van gebouwen het effect van een zeil na te bootsen. Hierdoor worden hoge winden naar beneden geloodst zodat de straat – en de mensen die daar lopen – verkoeld wordt. In het Chinese Guangzhou hebben windstromen een fundamentele rol op de nieuwe campus van de Hong Kong University of Science and Technology, waar een grote hap uit het hoofdgebouw is genomen. Ook zijn aerodynamische rondingen in de binnentuinen geplaatst en is een open architectuur toegepast zodat de wind haar weg kan vinden door de campus.

In Nederland spreken we vooral nog van windoverlast als een onvoorzien gevolg van hoogbouw in onze steden, zoals Rotterdam. Met de NEN 8100 wordt sinds 2006 bij nieuwbouwprojecten de windhinder en het windgevaar getoetst. Toch zou een aanpak waarbij wind voor stedelijke verkoeling zorgt ook in Nederland een plek kunnen krijgen. Dat legt Simone Tax, stedenbouwkundige bij de gemeente Rotterdam, uit in deze podcast van Architectenweb.