Тема 9. УРБАНІСТИКА

матеріал 10

151. Вітроефективність міст. Частина 1

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №151. Вітроефективність міст. Частина 1

Очікувані результати навчання:

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
створює і аналізує самостійно або у співпраці з іншими моделі об’єктів і явищ, які необхідно дослідити [12ПРО 1.4.1]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх [12 ПРО 1.5.2]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
порівнює, аналізує самостійно або у співпраці з іншими природні і техногенні об’єкти, явища і процеси на основі наукових методів пізнання та законів природи[12 ПРО 3.1.1]
визначає самостійно або у співпраці з іншими аргументи/твердження, теорії, що ґрунтуються на наукових фактах і доказах[12 ПРО 4.1.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]
розробляє самостійно або у співпраці з іншими стратегії ефективного розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 4.3.1]

Мета уроку:

ознайомити учнів з властивостями матеріалів та як вони впливають на нагрівання поверхонь, способами зменшення перегріву міських територій;
поясни, які чинники спричиняють підвищення температури в містах і як можна зменшити цей ефект.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

11. Сталий розвиток міст і громад
10. Скорочення нерівності
7. Доступна та чиста енергія.
8. Гідна праця та економічне зростання

Ключові слова: низхідний змив, вітер, повітряний потік, CFD-моделювання, вітрові коридори, зони дискомфорту, архітектурне рішення, фасадні відступи, навіси, бар’єри, ландшафтний дизайн, зони вітрового комфорту, вітрозахист.

План уроку:

Мотивація
Теоретична частина
Практична частина
Попрактикуй самостійно
Рефлексія

Очікувані результати для вчителя:

учні розрізняють різні типи архітектурних і містобудівних рішень для зменшення впливу вітру в міському середовищі
учні розуміють причини виникнення ефекту низхідного змиву та його наслідки для пішоходів
учні пояснюють вплив форми будівлі, її розміщення та ландшафту на зміну напрямку й сили повітряних потоків
учні навчяться читати та інтерпретувати CFD-мапи, виявляючи зони вітрового дискомфорту
учні наводять приклади ефективних рішень для реконструкції міських просторів з метою пом’якшення вітрових ефектів
учні аналізують переваги та недоліки різних стратегій

Очікувані результати для учнівства:

розрізняє різні типи архітектурних і містобудівних рішень для зменшення впливу вітру в міському середовищі
розуміє причини виникнення ефекту низхідного змиву та його наслідки для пішоходів
пояснює вплив форми будівлі, її розміщення та ландшафту на зміну напрямку й сили повітряних потоків
навчиться читати та інтерпретувати CFD-мапи, виявляючи зони вітрового дискомфорту
наводить приклади ефективних рішень для реконструкції міських просторів з метою пом’якшення вітрових ефектів
аналізує переваги та недоліки різних стратегій

1. Мотивація (проблемне питання):

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

Чому у міській забудові поміж будинків можуть виникати сильні вітрові потоки?

Рис.1 Місто з високою забудовою. Джерело

2. Теоретичний блок

Дружня порада вчителю

Тривалість до 5 хв.
1. Почніть із запитання чи враження
Запропонуйте учням пригадати:
«Чи був момент, коли вітер на вулиці здавався раптово дуже сильним, хоча навколо — майже штиль?»

2. Використовуйте візуалізацію
Покажіть зображення або CFD-графіку, де видно, як вітер змінює напрям біля високої будівлі.
https://www.simscale.com/blog/building-downwash-mitigation-strategies/?utm_source
Намалюйте на дошці схематичну ситуацію: потік вітру, удар об фасад і «стікання» вниз.

3. Акцентуйте на термінах
Поясніть терміни: Аеродинамічний стік — зміна напрямку повітряних потоків через взаємодію з будівлею.
Низхідний змив — потік вітру, який “збивається” донизу після удару об фасад.
Зверніть увагу, що ці явища не є «дефектом» архітектури, а наслідком її взаємодії з природою.

4. Пояснюйте через приклади
Наведіть приклади міст, де це особливо відчутно:
Торонто, Нью-Йорк, Гонконг, Дубай.
Можна знайти фото або згадати конкретні будівлі.

У самому серці галасливих міських ландшафтів маячить прихована архітектурна проблема – аеродинамічний стік повітря з будівель. Це явище, не просто примха сучасного дизайну, має значні наслідки для комфорту пішоходів та якості життя в місті. Оскільки хмарочоси та висотні споруди змінюють силуети наших міст, вони також змінюють природний потік вітру, створюючи зони посиленого стікання повітря, які можуть перетворити тихі вулиці на вітряні коридори. Розуміння та пом’якшення ефекту змиву вітру має вирішальне значення як для архітекторів, містобудівників, так і для мешканців міст.

Ефект низхідного змиву – це явище, пов’язане з вітром, яке часто спостерігається в міському середовищі, особливо навколо високих будівель і хмарочосів.
Цей ефект виникає, коли вітер ударяється об фасад цих високих споруд і відхиляється вниз, створюючи сильні низхідні потоки на рівні вулиці. Ці низхідні потоки можуть значно збільшити швидкість вітру на землі, що призводить до дискомфортних, а іноді й небезпечних умов для пішоходів. На інтенсивність ефекту низхідного змиву впливають різні фактори, включаючи висоту та форму будівель, їхню орієнтацію та навколишнє міське планування.

3. Практичний блок:

Дружня порада вчителю

Тривалість до 20 хв.

Завдання 1.

Ефект низхідного змиву виникає, коли непорушний високоенергетичний вітер з вищих гір відхиляється вниз до землі будівлею або спорудою.
Це призводить до появи помітно некомфортної зони біля основи високої споруди.
Хоча цей ефект часто спостерігається в регіонах з високими будівлями, він також може виникати в нижчих міських районах. По суті, за відповідних умов ефект низхідного змиву може проявлятися як у міських, так і в приміських районах, демонструючи свій широкий потенційний вплив у різних середовищах.

Рис. 2 CFD- моделювання міської забудови. Джерело

Поясни, що ти бачиш на картинках.
Можлива відповідь: На картинках видно, як вітер ударяється об фасад будівлі, опускається вниз і створює сильні потоки повітря на рівні вулиці – це типова схема низхідного змиву .
Куди спрямований потік вітру після зіткнення з високою будівлею?
Можлива відповідь: Потік вітру після зіткнення спрямовується вниз до рівня тротуару або землі.
Чому виникає сильний потік вітру саме біля основи високої будівлі?
Можлива відповідь: Сильний потік виникає біля основи через концентроване перенаправлення енергії повітря з висот на низькі рівні – потік нагромаджується і прискорюється в цій зоні.
Як ти вважаєш, чому інші будівлі поруч не створюють такого ж ефекту?
Можлива відповідь: Інші будівлі поруч не створюють такого ж ефекту, якщо вони мають іншу форму, розстановку або меншу висоту — вони не концентрують потік в тому ж масштабі.
У яких місцях на цьому зображенні швидкість вітру є найвищою?
Можлива відповідь: Найвищі швидкості вітру спостерігаються безпосередньо біля основи фасадів високих будівель, де вітер опускається вниз і не має куди розійтись.
Які зони на цій мапі є найбільш некомфортними для пішоходів? Як це позначено?
Можлива відповідь: Найбільш некомфортні ділянки — ті, де розташовані червоні зони на CFD-картах, що позначають підвищену швидкість вітру і дискомфорт пішоходів.
Чому ефект низхідного змиву вважається небезпечним для пішоходів?Можлива відповідь: Цей ефект небезпечний для пішоходів через значне збільшення швидкості вітру, що ускладнює рух, створює дискомфорт, може пошкодити дрібні предмети тощо.
Де може проявлятися ефект низхідного змиву — лише у великих містах чи також в передмісті? Чому?
Можлива відповідь: Ефект низхідного змиву може проявлятися не тільки у великих містах, але і в передмісті — усе залежить від масштабу будівель і умов навколишнього простору.
Як дізнатися та вирішити проблему ефекту низхідного змиву ще перед будівництвом споруд?
Можлива відповідь: Проблему можна виявити ще до будівництва за допомогою CFD-моделювання, що дозволяє передбачити повітряні потоки та спланувати коригувальні заходи.
Яких спеціалістів потрібно підключити для вирішення подібних проблем?
Можлива відповідь: Для вирішення потрібно залучати архітекторів, вітроенергетиків, інженерів з CFD і містобудівників, які розробляють форму, орієнтацію та структуру будівель.
Які ще природні явища змінює присутність висотної забудови (окрім вітру)?
Можлива відповідь: Висотна забудова змінює не лише вітер, але й розподіл тиску повітря, температурні градієнти, поведінку пилу, шум, а також мікроклімат загалом.
Як сильні вітри в “вітрових коридорах” можуть впливати на ріст дерев та інших рослин?
Можлива відповідь: Сильні вітри у вітрових коридорах можуть пошкодити молоді дерева, уповільнити їхнє зростання, або навіть викликати зрив рослинності; потрібні вітрозахисні заходи.
Чому деякі зони на карті мають червоний колір, але при цьому розташовані далеко від висотних будівель?
Які ще фактори, окрім висоти споруди, впливають на формування вітрових “гарячих точок”?
Можлива відповідь: Червоні зони далеко від висотних будівель можуть виникати через спрямовані потоки вулицями, розташування “каньйонів” або вузьких проходів, а також через особливості рельєфу або сусідні споруди, крім головної будівлі

Завдання 2.

Стратегій пом’якшення низхідних потоків
У прагненні пом’якшити ефект низхідних потоків у міському середовищі на перший план виходять дві особливо ефективні стратегії: відведення вітру далі вгору по будівлі та зменшення енергії вітру. Ці інноваційні та практичні підходи пропонують багатообіцяючі рішення проблем, що виникають через інтенсивні низхідні потоки, що створюються високими будівлями.
Перша стратегія включає архітектурні та структурні зміни для відведення вітру на великих висотах подалі від пішохідних зон. Цього можна досягти за допомогою різних елементів дизайну, таких як аеродинамічні форми будівель, стратегічно розміщені жалюзі або фасади, що перенаправляють вітер. Змінюючи шлях вітру, перш ніж він досягне рівня землі, ми можемо значно зменшити інтенсивність змиву води на вулицях.
Друга стратегія зосереджена на розсіюванні енергії вітру. Це передбачає використання матеріалів, конструкцій або додаткових конструкцій, які поглинають або розщеплюють силу вітру, тим самим пом’якшуючи його вплив, коли він досягає пішохідних зон.
Такі методи, як включення зелених стін, пористих поверхонь або спеціалізованих архітектурних елементів, можуть відігравати вирішальну роль у зменшенні кінетичної енергії низхідних потоків.

1. Фасадні виступи.

Рис. 3 CFD- моделювання міської забудови Джерело

Яке архітектурне рішення було застосовано в покращеній моделі будівлі, і як воно вплинуло на траєкторію повітряного потоку?
Можлива відповідь: Було додано фасадні відступи на рівні кількох поверхів. Це змінило траєкторію повітряного потоку: частина вітру відводиться вгору, замість того щоб прямувати вниз.
Порівняйте CFD-мапи: як змінився розподіл зон дискомфорту (особливо червоних) після впровадження відступу в фасаді?
Можлива відповідь: CFD-мапи показали зменшення червоних зон біля основи будівлі — тобто знизилась швидкість вітру в пішохідних зонах, і зона комфорту розширилася.
Чи можна вважати впровадження відступів у фасаді ефективним способом боротьби з ефектом низхідного змиву?
Можлива відповідь: Так, відступи у фасаді є ефективними, оскільки порушують прямий шлях вітру вниз і “ламають” його ще на висоті.
Чи спостерігається повне усунення зон з високою швидкістю вітру? Якщо ні, то чому — і чи це є проблемою?
Можлива відповідь: Повного усунення червоних зон немає, оскільки вітер — складне природне явище, і його поведінка залежить від багатьох факторів. Але зони дискомфорту стали меншими та слабшими, що вже є позитивом.
Наскільки складно реалізувати фасад із відступами з погляду архітектурного проєктування та будівництва? Чи потребує це спеціальних конструкцій, матеріалів або змін в інженерних мережах?
Можлива відповідь: Реалізація відступів потребує ретельного архітектурного проєктування, посилення конструкцій, адаптації фасаду та, можливо, часткової зміни інженерних систем. Це не надскладно, але вимагає інтеграції ще на етапі концепції будівлі.
Чи можна втілити подібне рішення під час реконструкції вже існуючої будівлі, чи це доречно тільки на етапі нового проєкту?
Можлива відповідь: Таке рішення можна частково втілити при реконструкції, особливо шляхом візуального “ламання” фасаду, додавання декоративних або функціональних елементів, проте найефективніше — впроваджувати на етапі нового проєкту.

2. Навіси та бар’єри

Рис. 4 CFD- моделювання міської забудови. Джерело

Яке архітектурне рішення було застосовано в покращеній моделі будівлі, і як саме воно вплинуло на траєкторію повітряного потоку?
Можлива відповідь: У моделі додано горизонтальні навіси та бар’єри біля основи будівлі. Вони перехоплюють або розсіюють потік вітру, спрямований вниз, запобігаючи його концентрації на рівні землі..
Порівняйте CFD-мапи: як змінився розподіл зон дискомфорту після встановлення навісів і бар’єрів на рівні пішоходів? У яких зонах відбулося помітне покращення?
Можлива відповідь: CFD-мапи демонструють зменшення червоних зон безпосередньо біля входів і фасадів. Найпомітніше покращення — біля кутів будівлі та основного входу, де до цього концентрувався потік вітру.
Чи можна вважати використання навісів ефективним способом боротьби з ефектом низхідного змиву? Чим це підтверджується на зображеннях і в описі?
Можлива відповідь: Так, навіси виявились ефективними — це підтверджують як менша інтенсивність вітру на мапах, так і опис у моделі, де показано зниження дискомфорту для пішоходів.
Чи спостерігається повне усунення зон з високою швидкістю вітру? Якщо ні — чому залишилися деякі червоні зони, і як це інтерпретувати?
Можлива відповідь: Повного усунення червоних зон немає — залишилися зони підвищеної швидкості вітру, зокрема в обхід навісу або в зонах, де потік обтікає конструкцію. Це означає, що навіси знижують, але не ліквідують повністю проблему.
Наскільки складно реалізувати навіси та бар’єри з погляду конструктивного проєктування? Чи потребують вони складних рішень або особливих матеріалів?
Можлива відповідь: Реалізувати навіси технічно нескладно, особливо якщо будівля має конструктивну можливість для кріплення. Не потребують дорогих матеріалів, але можуть вимагати узгодження з архітектурною концепцією.
Чи можна втілити подібне рішення під час реконструкції вже існуючого міського середовища або будівлі? Які обмеження при цьому можуть виникнути (наприклад, просторові, історичні, візуальні)?
Можлива відповідь: Так, це рішення можна застосувати під час реконструкції.
Проте можливі обмеження:
– просторові (вузькі тротуари),
– історичні (будівлі в охоронній зоні),
– візуальні (гармонія з фасадом, стилістика).
Також можуть виникнути питання щодо відведення опадів, навантаження на конструкції.

3. Ландшафтний дизайн

Рис. 5 CFD- моделювання міської забудови. Джерело

Яке рішення було застосовано в модифікованій моделі будівлі, і як саме воно змінило траєкторію повітряного потоку поблизу землі?
Можлива відповідь: У моделі додано дерева біля основи будівлі. Вони частково перехоплюють потоки, сповільнюють вітер і розсіюють його енергію поблизу землі, зменшуючи його спрямованість та силу.
Порівняйте CFD-мапи: які саме зони змінили свій рівень комфорту після додавання дерев? Які зони найбільше виграли від цього втручання?
Можлива відповідь: CFD-мапи показали покращення комфорту у зонах вздовж фасадів і пішохідних проходів, де раніше спостерігалася висока швидкість повітря. Найбільший ефект помітний біля центрального входу та по периметру будівлі.
Чи можна вважати висадку дерев ефективним методом боротьби з ефектом змиву? Які ознаки цього видно на візуалізаціях повітряного потоку?
Можлива відповідь: Так, дерева є ефективним засобом, про що свідчить зменшення червоних зон на мапі та м’якіші лінії потоку на візуалізаціях.
Чи зникли повністю зони високої швидкості вітру? Якщо ні, то в яких частинах залишились червоні ділянки та чому дерева не змогли їх повністю усунути?
Можлива відповідь: Ні, червоні зони повністю не зникли. Вони залишилися у відкритих зонах без насаджень або в місцях, де повітря оминає насадження збоку або згори. Дерева не перекривають усі траєкторії потоку.
Наскільки складно реалізувати озеленення як вітрозахисне рішення в існуючому міському середовищі? Які умови необхідно враховувати — простір, коріння, доступ до світла?
Можлива відповідь: Реалізація озеленення можлива, але слід враховувати:
– наявність вільного простору,
– глибину і напрямок кореневої системи,– доступ до світла (у тіньових каньйонах дерева можуть не рости).
Потрібне планування із залученням ландшафтного архітектора.
Які види дерев доцільно використовувати в таких проектах? Чому важливо, щоб вони були стійкими до вітру?
Можлива відповідь: Рекомендуються стійкі до вітру породи дерев з гнучкими гілками та міцним корінням, наприклад:
– дуби, ясени, платани, гінкго, гледичії.
Вони витримують пориви вітру і не ламаються.
Чи можна втілити цей підхід під час реконструкції кварталу або прибудинкової території, чи він потребує створення нового ландшафтного плану з нуля?
Можлива відповідь: Так, можливо реалізувати й у реконструкції, особливо в зонах навколо будинків і тротуарів. Проте в деяких випадках потрібно частково переплановувати територію (замість асфальту — лунки під посадки тощо).
У яких випадках дерева можуть не дати очікуваного ефекту зниження швидкості вітру або навіть погіршити умови (наприклад, у вузьких каньйонах між будівлями)?
Можлива відповідь: У вузьких вуличних “каньйонах” між будівлями дерева можуть не допомогти, бо:
– не мають достатнього простору для крони,
– погано розсіюють вертикальні потоки,
– самі можуть створювати турбулентність, якщо посаджені занадто щільно.
Які ще переваги крім вітрозахисту дає ландшафтний дизайн?
Можлива відповідь: Додаткові переваги озеленення:
– зменшення міського острова тепла,
– очищення повітря,
– шумозахист,
– затінення та покращення естетики простору,
– підвищення психологічного комфорту мешканців.

4. Стратегічне розміщення будівель у міському середовищі

Рис. 6 CFD- моделювання міської забудови. Джерело

Яке просторове рішення було застосовано в покращеній моделі, і як саме воно вплинуло на напрямок та силу повітряного потоку на рівні пішоходів?
Можлива відповідь: Застосовано зсув будівлі всередину кварталу або зміну її орієнтації таким чином, щоб вона знаходилась у “підвітряному” секторі. Це перенаправляє сильні потоки вітру навколо і над будівлею, зменшуючи інтенсивний низхідний потік на рівні пішоходів.
Порівняйте CFD-мапи: які ключові зміни відбулися в зоні біля високої будівлі після її переміщення з навітряного на підвітряний бік кварталу?
Можлива відповідь: У CFD-моделях після такого пересування можна побачити зниження червоних зон (високої швидкості) перед фасадом: їх замінюють більш спокійні кольори, що свідчить про ефективне “обхідне” обтікання потоку без жорсткого зіткнення.
Чи можна вважати зміну розміщення будівлі ефективним способом боротьби з ефектом змиву? Які докази цьому надають моделі й візуалізації?
Можлива відповідь: Так, це ефективний спосіб, особливо коли простір дозволяє: моделі та візуалізації демонструють, що вітер обтікає будівлю без сильного падіння вниз, зменшуючи навантаження на рівні вулиці.
Чи повністю зникає зона високої швидкості вітру при такому плануванні? Якщо ні — які ще чинники можуть впливати на утворення “вітряних кишень”?
Можлива відповідь: Повністю зон із швидким вітром може не зникнути, особливо у вузьких прохідних коридорах чи зоні, де вітер стикається із сусідніми спорудами.
Наскільки складно реалізувати цю стратегію у вже існуючому місті? Чи реально врахувати орієнтацію будівель у щільній забудові при реконструкції кварталів?
Можлива відповідь: У вже щільно забудованому місті реалізація цієї стратегії складна, адже вона вимагає наявності вільного простору або плану реконструкції. Переміщення новобудов враховується тільки на етапі проектування.
Чи можна вважати зміну положення будівлі універсальним рішенням, чи це працює лише за певних умов?
Можлива відповідь: Це не універсальне рішення, воно ефективне лише в умовах, коли є місце й можливість орієнтації будівлі відносно вітру. У щільній забудові або історичних центрах воно може бути неприйнятним або неефективним.

4. Попрактикуймо самостійно:

Дружня порада вчителю

Тривалість до 14 хв.
Завдання може виконуватися як індивідуально, так і в групі по 3-4 учня.

Замалюй та заповни таблицю

№	Критерій для порівняння	1.Фасадні відступи	2.Навіси та бар’єри	3.Ландшафтний дизайн	4.Містобудівне планування
1	Що саме змінюється в проєкті?
2	Як це впливає на повітряний потік?
3	Що видно на CFD-візуалізації?
4	Як змінюється зона комфорту?
5	Наскільки це легко реалізувати?
6	Чи можливо використати в реконструкції?
7	Інші плюси або переваги
8	Можливі обмеження чи недоліки

Рівень А: №1,2,3
Рівень В: №1,2,3,4,5,6
Рівень С: №1,2,3,4,5,6,7,8

Рефлексія:

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

3 речі, які я сьогодні дізнався
2 приклади, які запам’ятались
1 запитання, яке ще залишилось

У вільний від відпочинку час:

“Фото-полювання”
1. Зроби 2–3 фото у своєму місті, де видно архітектурні або ландшафтні рішення, що можуть впливати на вітер.
2. Під кожним фото коротко напиши, як саме, на твою думку, це впливає на потік повітря.

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №151. Вітроефективність міст. Частина 1

Очікувані результати навчання:

Мета уроку:

ознайомити учнів з властивостями матеріалів та як вони впливають на нагрівання поверхонь, способами зменшення перегріву міських територій;
поясни, які чинники спричиняють підвищення температури в містах і як можна зменшити цей ефект.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

11. Сталий розвиток міст і громад
10. Скорочення нерівності
7. Доступна та чиста енергія.
8. Гідна праця та економічне зростання

Ключові слова: низхідний змив, вітер, повітряний потік, CFD-моделювання, вітрові коридори, зони дискомфорту, архітектурне рішення, фасадні відступи, навіси, бар’єри, ландшафтний дизайн, зони вітрового комфорту, вітрозахист.

План уроку:

Мотивація
Теоретична частина
Практична частина
Попрактикуй самостійно
Рефлексія

Очікувані результати для учнівства:

розрізняє різні типи архітектурних і містобудівних рішень для зменшення впливу вітру в міському середовищі
розуміє причини виникнення ефекту низхідного змиву та його наслідки для пішоходів
пояснює вплив форми будівлі, її розміщення та ландшафту на зміну напрямку й сили повітряних потоків
навчиться читати та інтерпретувати CFD-мапи, виявляючи зони вітрового дискомфорту
наводить приклади ефективних рішень для реконструкції міських просторів з метою пом’якшення вітрових ефектів
аналізує переваги та недоліки різних стратегій

1. Мотивація (проблемне питання):

Чому у міській забудові поміж будинків можуть виникати сильні вітрові потоки?

2. Теоретичний блок

У самому серці галасливих міських ландшафтів маячить прихована архітектурна проблема – аеродинамічний стік повітря з будівель. Це явище, не просто примха сучасного дизайну, має значні наслідки для комфорту пішоходів та якості життя в місті. Оскільки хмарочоси та висотні споруди змінюють силуети наших міст, вони також змінюють природний потік вітру, створюючи зони посиленого стікання повітря, які можуть перетворити тихі вулиці на вітряні коридори. Розуміння та пом’якшення ефекту змиву вітру має вирішальне значення як для архітекторів, містобудівників, так і для мешканців міст.

Ефект низхідного змиву – це явище, пов’язане з вітром, яке часто спостерігається в міському середовищі, особливо навколо високих будівель і хмарочосів.
Цей ефект виникає, коли вітер ударяється об фасад цих високих споруд і відхиляється вниз, створюючи сильні низхідні потоки на рівні вулиці. Ці низхідні потоки можуть значно збільшити швидкість вітру на землі, що призводить до дискомфортних, а іноді й небезпечних умов для пішоходів. На інтенсивність ефекту низхідного змиву впливають різні фактори, включаючи висоту та форму будівель, їхню орієнтацію та навколишнє міське планування.

3. Практичний блок:

Завдання 1.

Ефект низхідного змиву виникає, коли непорушний високоенергетичний вітер з вищих гір відхиляється вниз до землі будівлею або спорудою.
Це призводить до появи помітно некомфортної зони біля основи високої споруди.
Хоча цей ефект часто спостерігається в регіонах з високими будівлями, він також може виникати в нижчих міських районах. По суті, за відповідних умов ефект низхідного змиву може проявлятися як у міських, так і в приміських районах, демонструючи свій широкий потенційний вплив у різних середовищах.

Поясни, що ти бачиш на картинках.
Куди спрямований потік вітру після зіткнення з високою будівлею?
Чому виникає сильний потік вітру саме біля основи високої будівлі?
Як ти вважаєш, чому інші будівлі поруч не створюють такого ж ефекту?
У яких місцях на цьому зображенні швидкість вітру є найвищою?
Які зони на цій мапі є найбільш некомфортними для пішоходів? Як це позначено?
Чому ефект низхідного змиву вважається небезпечним для пішоходів?
Де може проявлятися ефект низхідного змиву — лише у великих містах чи також в передмісті? Чому?
Як дізнатися та вирішити проблему ефекту низхідного змиву ще перед будівництвом споруд?
Яких спеціалістів потрібно підключити для вирішення подібних проблем?
Які ще природні явища змінює присутність висотної забудови (окрім вітру)?
Як сильні вітри в “вітрових коридорах” можуть впливати на ріст дерев та інших рослин?
Чому деякі зони на карті мають червоний колір, але при цьому розташовані далеко від висотних будівель?
Які ще фактори, окрім висоти споруди, впливають на формування вітрових “гарячих точок”?

Завдання 2.

Стратегій пом’якшення низхідних потоків
У прагненні пом’якшити ефект низхідних потоків у міському середовищі на перший план виходять дві особливо ефективні стратегії: відведення вітру далі вгору по будівлі та зменшення енергії вітру. Ці інноваційні та практичні підходи пропонують багатообіцяючі рішення проблем, що виникають через інтенсивні низхідні потоки, що створюються високими будівлями.
Перша стратегія включає архітектурні та структурні зміни для відведення вітру на великих висотах подалі від пішохідних зон. Цього можна досягти за допомогою різних елементів дизайну, таких як аеродинамічні форми будівель, стратегічно розміщені жалюзі або фасади, що перенаправляють вітер. Змінюючи шлях вітру, перш ніж він досягне рівня землі, ми можемо значно зменшити інтенсивність змиву води на вулицях.
Друга стратегія зосереджена на розсіюванні енергії вітру. Це передбачає використання матеріалів, конструкцій або додаткових конструкцій, які поглинають або розщеплюють силу вітру, тим самим пом’якшуючи його вплив, коли він досягає пішохідних зон.
Такі методи, як включення зелених стін, пористих поверхонь або спеціалізованих архітектурних елементів, можуть відігравати вирішальну роль у зменшенні кінетичної енергії низхідних потоків.

1. Фасадні виступи.

Яке архітектурне рішення було застосовано в покращеній моделі будівлі, і як воно вплинуло на траєкторію повітряного потоку?
Порівняйте CFD-мапи: як змінився розподіл зон дискомфорту (особливо червоних) після впровадження відступу в фасаді?
Чи можна вважати впровадження відступів у фасаді ефективним способом боротьби з ефектом низхідного змиву?
Чи спостерігається повне усунення зон з високою швидкістю вітру? Якщо ні, то чому — і чи це є проблемою?
Наскільки складно реалізувати фасад із відступами з погляду архітектурного проєктування та будівництва? Чи потребує це спеціальних конструкцій, матеріалів або змін в інженерних мережах?
Чи можна втілити подібне рішення під час реконструкції вже існуючої будівлі, чи це доречно тільки на етапі нового проєкту?

2. Навіси та бар’єри

Яке архітектурне рішення було застосовано в покращеній моделі будівлі, і як саме воно вплинуло на траєкторію повітряного потоку?
Порівняйте CFD-мапи: як змінився розподіл зон дискомфорту після встановлення навісів і бар’єрів на рівні пішоходів? У яких зонах відбулося помітне покращення?
Чи можна вважати використання навісів ефективним способом боротьби з ефектом низхідного змиву? Чим це підтверджується на зображеннях і в описі?
Чи спостерігається повне усунення зон з високою швидкістю вітру? Якщо ні — чому залишилися деякі червоні зони, і як це інтерпретувати?
Наскільки складно реалізувати навіси та бар’єри з погляду конструктивного проєктування? Чи потребують вони складних рішень або особливих матеріалів?
Чи можна втілити подібне рішення під час реконструкції вже існуючого міського середовища або будівлі? Які обмеження при цьому можуть виникнути (наприклад, просторові, історичні, візуальні)?

3. Ландшафтний дизайн

Яке рішення було застосовано в модифікованій моделі будівлі, і як саме воно змінило траєкторію повітряного потоку поблизу землі?
Порівняйте CFD-мапи: які саме зони змінили свій рівень комфорту після додавання дерев? Які зони найбільше виграли від цього втручання?
Чи можна вважати висадку дерев ефективним методом боротьби з ефектом змиву? Які ознаки цього видно на візуалізаціях повітряного потоку?
Чи зникли повністю зони високої швидкості вітру? Якщо ні, то в яких частинах залишились червоні ділянки та чому дерева не змогли їх повністю усунути?
Наскільки складно реалізувати озеленення як вітрозахисне рішення в існуючому міському середовищі? Які умови необхідно враховувати — простір, коріння, доступ до світла?
Які види дерев доцільно використовувати в таких проектах? Чому важливо, щоб вони були стійкими до вітру?
Чи можна втілити цей підхід під час реконструкції кварталу або прибудинкової території, чи він потребує створення нового ландшафтного плану з нуля?
У яких випадках дерева можуть не дати очікуваного ефекту зниження швидкості вітру або навіть погіршити умови (наприклад, у вузьких каньйонах між будівлями)?
Які ще переваги крім вітрозахисту дає ландшафтний дизайн?

4. Стратегічне розміщення будівель у міському середовищі

Яке просторове рішення було застосовано в покращеній моделі, і як саме воно вплинуло на напрямок та силу повітряного потоку на рівні пішоходів?
Порівняйте CFD-мапи: які ключові зміни відбулися в зоні біля високої будівлі після її переміщення з навітряного на підвітряний бік кварталу?
Чи можна вважати зміну розміщення будівлі ефективним способом боротьби з ефектом змиву? Які докази цьому надають моделі й візуалізації?
Чи повністю зникає зона високої швидкості вітру при такому плануванні? Якщо ні — які ще чинники можуть впливати на утворення “вітряних кишень”?
Наскільки складно реалізувати цю стратегію у вже існуючому місті?
Чи реально врахувати орієнтацію будівель у щільній забудові при реконструкції кварталів?
Чи можна вважати зміну положення будівлі універсальним рішенням, чи це працює лише за певних умов?

4. Попрактикуймо самостійно:

Замалюй та заповни таблицю

№	Критерій для порівняння	1.Фасадні відступи	2.Навіси та бар’єри	3.Ландшафтний дизайн	4.Містобудівне планування
1	Що саме змінюється в проєкті?
2	Як це впливає на повітряний потік?
3	Що видно на CFD-візуалізації?
4	Як змінюється зона комфорту?
5	Наскільки це легко реалізувати?
6	Чи можливо використати в реконструкції?
7	Інші плюси або переваги
8	Можливі обмеження чи недоліки

Рівень А: №1,2,3
Рівень В: №1,2,3,4,5,6
Рівень С: №1,2,3,4,5,6,7,8

Рефлексія:

3 речі, які я сьогодні дізнався
2 приклади, які запам’ятались
1 запитання, яке ще залишилось

У вільний від відпочинку час:

“Фото-полювання”
1. Зроби 2–3 фото у своєму місті, де видно архітектурні або ландшафтні рішення, що можуть впливати на вітер.
2. Під кожним фото коротко напиши, як саме, на твою думку, це впливає на потік повітря.

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе