Fußgängerkomfort bei Wind: die Stadt begehbar machen.

Wind, der blinde Fleck städtischer Projekte

Ein Projekt kann auf dem Papier perfekt entworfen sein und dennoch einen unbenutzbaren Vorplatz liefern: der Wind ist der einzige Parameter des Außenkomforts, der auf keinem Lageplan erscheint.

Jedes Gebäude formt die Luftströmung weit über sein Grundstück hinaus. Ein Turm fängt schnelle Höhenwinde ein und lenkt sie zum Boden; zwei eng beieinanderstehende Gebäude verengen die Strömung und beschleunigen sie; ein offener Platz wird zum Korridor. Auf Fußgängerebene zeigt sich das sehr konkret: eine schwer zu öffnende Eingangstür, eine verwaiste Terrasse, ein aus dem Gleichgewicht geratener Kinderwagen, ein im Laufschritt überquerter Vorplatz. Genau diesen unsichtbaren Weg der Luft macht die CFD-Simulation sichtbar, noch vor Baubeginn.

Die Herausforderung ist auch wirtschaftlich. Eine Ladeneinheit im Erdgeschoss mit windigem Vorplatz vermietet sich schlechter; eine unbenutzbare Terrasse ist eine geplante Fläche, die nichts einbringt; ein verwaister öffentlicher Raum ist eine verlorene Gestaltungsinvestition. Die Windkomfortstudie sichert den Nutzwert dieser Außenflächen, so wie eine Tragwerksstudie den Bau sichert.

Was der Wind mit einer Stadt macht

Der Stadtwind ist keine gleichmäßige, von den Gebäuden gebremste Strömung: er ist ein von der Geometrie bestimmtes System aus Beschleunigungen und Rückströmungen. Trifft er auf eine Fassade, teilt sich die Luft: ein Teil rundet die Ecken beschleunigt ab, ein Teil stürzt an der Fassade zum Boden, ein Teil drängt in die Querstraßen. Jede städtische Konfiguration erzeugt ihre eigene aeraulische Signatur.

Vereinfachtes Schema der Windwirkungen in der Stadt

Diese Mechanismen kombinieren sich: ein Fallwind eines Turms speist einen Venturi-Effekt, der in einem turbulenten Nachlauf auf einen Platz mündet. Das Ergebnis: zu windigen Korridoren gewordene öffentliche Plätze, plötzlichen Böen ausgesetzte Gebäudeeingänge, unbenutzbare Terrassen und mitunter gefährliche Lasten auf verglasten Flächen oder leichten Strukturen.

Wie wird der Windkomfort beurteilt?

Windkomfort wird nicht verordnet, er wird an normierten Referenzen gemessen. Am gebräuchlichsten ist das Lawson-Kriterium, ergänzt durch die niederländische Norm NEN 8100: beide ordnen jeder Nutzung eine Windgeschwindigkeit und eine zulässige Auftrittshäufigkeit zu. Je statischer die Nutzung, desto strenger die Anforderung: auf einem Durchgangsgehweg wird mehr Wind toleriert als auf einer Caféterrasse.

Die endgültige Karte kreuzt diese Schwellen mit der lokalen Windstatistik: jeder Punkt des Standorts erhält die Nutzungsklasse, die er wirklich aufnehmen kann. Sie ist ebenso ein Planungs- wie ein Prüfwerkzeug: sie sagt, wo Terrasse, Spielbereich oder Eingang zu platzieren sind und wo geschützt werden muss.

Die Wahl der Referenz erfolgt beim Kick-off, mit dem Bauherrn und gegebenenfalls dem Prüfbüro: manche Ausschreibungen verlangen Lawson, andere die NEN 8100, andere ein städtisches Kriterium. Unsere Karten werden in der von Ihren Unterlagen geforderten Referenz erstellt und können für denselben Standort in mehreren Referenzen ausgegeben werden.

Der numerische Windkanal: was das Modell nachbildet

Unser numerischer Windkanal bildet den Standort so nach, wie er sein wird: die Geometrie des Projekts und die seines städtischen Umfelds über mehrere hundert Meter, denn es sind die Nachbargebäude, die den anströmenden Wind bedingen. Das Modell wird anschließend den statistischen Winden des Standorts Richtung für Richtung ausgesetzt und liefert das Geschwindigkeitsfeld an jedem Punkt in Fußgängerhöhe.

An den empfindlichsten Standorten setzen wir die LES (Large Eddy Simulation) ein: statt die Turbulenz zu mitteln, löst die Berechnung die Böen selbst auf. Man sieht dann den Wind in der Stadt leben, Stoß für Stoß, und erfasst momentane Spitzen, die ein gemittelter Ansatz unterschätzt. Das kommt heute einem physischen Windkanal am nächsten, mit Information an jedem Punkt des Standorts.

„An einer Turmecke kann die Windgeschwindigkeit fast das Doppelte des anströmenden Windes erreichen: genau dort befinden sich die Eingänge.“

Die Ausgabe beschränkt sich nicht auf eine Mittelkarte: wir erstellen Karten je Windrichtung (um zu verstehen, welcher Sektor jede Störzone erzeugt), saisonale Karten (eine Sommerterrasse wird nicht an den Januarstürmen gemessen) und vertikale Schnitte an den singulären Punkten, vom Boden bis zur Turmspitze. Diese Granularität erlaubt es dann, gezielte Schutzmaßnahmen statt generischer Abhilfen zu entwerfen.

Der vollständige Ablauf folgt einer konstanten Abfolge: Erhebung der Klimadaten, Aufbau und Berechnung des Modells, Analyse der Geschwindigkeitsfelder, dann Übersetzung in Gestaltungsempfehlungen, neu simuliert bis zur Validierung.

Von der Diagnose zum korrigierten Projekt

Eine Komfortkarte hat nur Wert, wenn sie das Projekt verändert. Jede identifizierte kritische Stelle (Eckübergeschwindigkeit, Venturi, exponierte Terrasse) wird mit dem Planungsteam überarbeitet und in prüfbare Lösungen übersetzt: Windschutzschirme und Palisaden, Vordächer und Kragplatten, Fassadenrücksprünge, nach ihrer Porosität dimensionierte Bepflanzung oder schlicht die Verlagerung empfindlicher Nutzungen. Jede Variante wird neu simuliert: wir empfehlen nur, was in der Berechnung funktioniert.

Windschutzwand — Komfort eines Platzes

Eine gut dimensionierte Windschutzwand kanalisiert die Strömung und schafft einen geschützten Bereich auf Nutzungshöhe, ohne störende Nachlaufturbulenzen stromabwärts zu erzeugen. Die Dimensionierung (Höhe, Porosität, Anordnung) wird in der Simulation festgelegt, nicht nach Gefühl.

Derselbe Ansatz gilt außerhalb der dichten Stadt. Im ländlichen oder stadtnahen Raum zirkuliert die Luft freier: eine Sommerbrise kühlt, doch starke Winde verstärken die Windkühle und die Erosion. Die strategische Anordnung von Hecken, Bäumen und natürlichen Barrieren verringert die Wirkung von Böen, ohne die natürliche Belüftung zu beeinträchtigen, unter Berücksichtigung der jahreszeitlichen Schwankungen und der Topographie des Geländes.

Aktivitäten nach Windzonen dimensionieren

Die Komfortkarte ist nicht nur ein Prüfwerkzeug: sie ist ein Plan zur Programmierung der Nutzungen. Jede Zone des Standorts erhält eine Nutzungsklasse (langes Sitzen, Stehen, Gehen), und diese Klasse sagt sehr konkret, was der Raum verkaufen kann: eine Restaurantterrasse rentiert sich nur auf einer Zone „langes Sitzen“, ein Markt oder Kioske verlangen eine Zone „Stehen“, eine einfache Fußgängerverbindung begnügt sich mit einer Zone „Gehen“. Statt die Aktivitäten auf dem Lageplan zu platzieren und dann die Probleme festzustellen, wird die Programmierung mit dem realen Klima des Standorts in Deckung gebracht.

Das ist ein unmittelbarer Aspekt der Immobilienbewertung: bei gleicher Fläche vermieten und verkaufen sich ein nutzbarer Balkon, eine ganzjährig bespielte Terrasse oder ein einladender Gebäudefuß besser. Besonders bei Hochhäusern, wo die Exposition mit der Höhe wächst, bestimmt die Studie Geschoss für Geschoss den Typ von Außenraum, den zu versprechen ehrlich ist.

Weiter gefasst öffnet diese Lesart einen Städtebau des Windes: die Stadt als klimatisches Milieu zu entwerfen, dessen Nutzungen man organisiert. Fußwege nehmen die ruhigen Zonen, statische Aktivitäten konzentrieren sich in den geschützten Taschen, belüftete Korridore werden zum Kühlen und Reinigen bewahrt statt bebaut. Der Wind hört auf, ein erlittener Zwang zu sein, und wird zu einer Planungsgröße, ebenso wie Sonneneinstrahlung oder Lärm.

Windsicherheit und regulatorische Unterlagen

Über den Komfort hinaus legen die Kriterien eine gesonderte Sicherheitsschwelle fest: oberhalb von etwa fünfzehn Metern pro Sekunde kann eine Böe einen Fußgänger aus dem Gleichgewicht bringen, erst recht eine ältere Person, ein Kind oder einen Radfahrer. Die Studie identifiziert die Zonen, in denen diese Schwelle überschritten zu werden droht, besonders im Umfeld von Hochhäusern, Parkhausausfahrten und Radverbindungen, und dimensioniert die nötigen Schutzmaßnahmen.

Diese Analyse hat auch einen Unterlagen-Wert. Immer mehr Kommunen erwarten bei Hochhausprojekten oder großen Gestaltungen eine Windkomfortstudie im Genehmigungsstadium. Unsere Karten, gestützt auf die normierten Referenzen, fügen sich in die Bauleitunterlagen und Leistungsverzeichnisse ein; sie verlängern sich natürlich zur Berechnung der Winddrücke auf die Fassaden nach Eurocode 1, wenn das Tragwerk betroffen ist.

Jenseits des Windes: der äußere thermische Komfort

Der Wind ist nur eine der Komponenten des im Freien gefühlten Komforts. Dieselbe Simulation integriert, wenn das Projekt es verlangt, die Sonneneinstrahlung und die Schattenwürfe, die Strahlungstemperatur der mineralischen Oberflächen und die Feuchtigkeit, um einen umfassenden äußeren thermischen Komfort zu bewerten: ein vom Wind geschützter, aber von der Sonne erdrückter Vorplatz bleibt im Sommer unangenehm, und umgekehrt kühlt eine gut ausgerichtete Brise einen mineralischen Platz.

Diese gekreuzte Lesart leitet feine Entwurfsentscheidungen: die Aufenthaltsräume so ausrichten, dass sie die Sommerbrise einfangen und vor kalten Winterwinden schützen, die Bepflanzung dort positionieren, wo sie zugleich kühlt und schützt, und prüfen, dass die Schadstoffausbreitung im Umfeld (Straßen, Lüftungsauslässe, Anlieferungsrampen) die Aufenthaltszonen nicht verschlechtert. Sie bereitet die Projekte auch auf künftige Sommer vor, in denen die passive Kühlung öffentlicher Räume zu einem eigenständigen Entwurfskriterium wird.

Die EOLIOS-Methode: Ingenieure, die auch Städtebau betreiben

Für uns ist die CFD keine Visualisierungsübung: sie ist ein Werkzeug des Stadtentwurfs, in den Händen von Ingenieuren, die täglich mit Architekten, Landschaftsplanern und Projektentwicklern arbeiten.

Statt einen Bericht zu übergeben, optimieren wir das Projekt gemeinsam mit den Planungsteams. Jede kritische Stelle wird im Workshop überarbeitet, in bezifferte Empfehlungen übersetzt, neu simuliert bis zu einer in die Architektur integrierten Lösung. Wir wirken von der Skizze bis zur Genehmigung, an Türmen von Geschäftsvierteln, Schulen, Rooftops, Sportanlagen und öffentlichen Räumen, in Frankreich wie international. Die Ergebnisse nehmen die Form von Bildern und 3D-Animationen an, die für alle Projektbeteiligten verständlich sind, in der Entwurfsbesprechung ebenso nutzbar wie in den regulatorischen Unterlagen.

Diese Kompetenz arbeitet nicht allein: sie greift mit unseren anderen Kompetenzen Luft & Wind ineinander. Dasselbe Viertelmodell speist die Berechnung der Winddrücke auf die Fassaden für das Tragwerk und die Verglasung, die Untersuchung der Ausbreitung von Schadstoffen und Gerüchen im Umfeld und die Analyse der Wärmeinseln. Für einen Bauherrn heißt das: ein Modell, mehrere Antworten und ein Ansprechpartner.