Växtlighet som vindskydd i öppen mark

Läplanteringar är inget modernt påfund, även om det till stor del kom att utvecklas under 1900-talet. Man tror sig veta att människor under medeltiden utnyttjade växtplanteringar för att skydda sina odlingsmarker från vinden, bl a i Skottland.1 _{Även i området runt}

Rhônefloden i Frankrike finns en månghundraårig tradition att plantera träd och buskar som skyddande väggar.2

De mer storskaliga läplanteringarna, eller läbältena, kom att växa fram i Nordamerika och Sovjet under tidigt 1900-tal. I USA handlar det om den vidsträckta prärien i Dakota, Nebraska, Kansas och Oklahoma där års- nederbörden är mycket låg. Den torra jorden förs lätt med av de ständigt återkommande stormarna.3 _Detta

skapade naturligtvis ett stort problem för markägarna och har ofta omskrivits inte minst i skönlitteraturen. Den amerikanske författaren John Steinbeck

är en av dem som i Vredens Druvor skildrar hur den ökända stormen 1934 drog med sig uppskattningsvis 300 miljoner ton jord, figur 6.1. Dessa erosionsskador ledde till en storsatsning på vidsträckta läplanteringar.4

1 Fritzbøger, 2002, s. 43 2 Chandler, 1967, s. 145 3 Jensen, 1959, s. 205 4 Fritzbøger, 2002, s. 43

Fig. 6.2 Läplanteringar kring danska odlingsmarker.

Samma sak gäller den sovjetiska steppen där det 1946 bestämdes att alla statliga lantbruk skulle vindskyddas. Under de följande 25 åren kom närmare en miljon km av läbälten att planteras.1 _{Dessa utbredda läplanteringar har en mer eller mindre skogliknande karaktär}

med en bredd på omkring 50 meter istället för de enkelradiga trädplanteringarna vi är vana att se här hemma. Detta beror på att de enstaka raderna av trädskärmar helt enkelt inte klarar av att stå emot de kraftiga vindarna under någon längre tid även om det har visat sig att skärmarnas läeffekt är bättre jämfört med de breda skogbältenas.2_{(Se även nedan)}

På den ukrainska slätten används också vindskyddsplanteringar, men då fram för allt för att komma till rätta med problemet som snödrivbildningen skapar på vintern. Läplanteringarna är då glesare nertill och tätare uppåt. Detta har den negativa effekten att vinden inte reduceras optimalt intill skyddet men gör att snön sprids ut på en större yta och inte ansamlas i stora drivor.

I Australien används läplanteringar i syftet att skydda betande djur över stora områden. I det fallet är höga och täta planteringar att föredra.3

I våra trakter är det framför allt Danmark som har varit föregångaren då det gäller vindskydd av öppen mark. Figur 6.2. Detta beror till stor del på att 1/7 del av Danmarks lantbruksareal uppskattas ha försvunnit på grund av jordflykt. Sand- och jordflykt har sen hundratals år tillbaka varit en avgörande faktor i utformningen av odlingsmarkerna. Även husens utseende och placering har fått uttryck av vindens ständiga påverkan, inte minst på den västra delen av Jylland. Där hade husen ofta små gluggar till fönster och låg med kortsidan mot blåsten från väst. Vinden sägs också ha bidragit till den västjyska strävsamheten som gärna omtalas av lokala poeter.4

Det var inte bara skönlitterära texter som uppmärksammade vindens effekter, utan så småningom uppmärksammades det även inom politiken. På tidigt 1800-tal skrev den danske ekonomen J. Hansen om fördelarna med läplanteringar:

” Når stormen trænger sig mot jorden og finder modstand af træer, hække etc førend den når jorden, er det jo naturligt, at luften herved får et tilbagetryk, som gør at en anden luft for denne må give plads, og på grund heraf er det jo indlysende, hvorledes det går til, at man i en vel omplantet mark med levande hegn, endog i kendelig blæst næsten ikke føler sådant”.5

1

Fritzbøger, 2002, s. 43

2

Jensen, 1959, s. 205

3

Lindholm; Kristensson; Nilsson, 1988 s.25

4

Fritzbøger, 2002, s. 31

5

Fig. 6.3 Skillnaden mellan breda skogsbälten och enkla trädrader ur vindskyddsaspekt.

Fig. 6.4 En av Danmarks första vindtunnlar från 1930-talet.

Under mitten av 1800-talet börjar flera städer i Europa ta till sig tankar om växtlighet som en viktig del för klimattänkandet och inte bara för ekonomisk vinning. På 1870-talet kom de första danska statliga anslagen till läplanteringar, men man hade fortfarande ont om faktiska bevis för trädens positiva påverkan på klimatet.

Ett steg närmare dessa faktiska bevis togs i slutet av 1870-talet då fysikern Poul la Cour anställdes på Askovs Højskole. Han intresserade sig mycket för vindkraftens möjlighet att omvandlas till elektricitet men gjorde också mätningar ute i fält kring vindskyddsplanteringar. Han presenterade 1889 sina resultat som visade att marken kring vindskydd hade en högre temperatur än den oskyddade. Han fann också att den skyddade marken hade en bättre vattenbalans.1

Vidare fältmätningar gjordes 1902 av J. Brüel. Han undersökte effekterna av läplanteringarnas olika avstånd. Han konstaterade att vinden slog ner och därmed tog bort läeffekten mittemellan fem meter höga planteringsrader med 190 meters mellanrum.2 _Just

förhållandet mellan vindskyddens avstånd och höjd är något som fortsatte att intressera forskare, inte minst Martin Jensen på 1950-talet. Han tittade på skillnaden mellan breda skogsbälten och enkla trärader för att jämföra dess läeffekter. Hans resultat visade att tre rader, med cirka 100 meters mellanrum, av läplanteringar med en höjd av 5 meter både reducerade vinden betydligt mer än ett 500 meter brett skogsparti och att det dessutom skyddade ett större område.3_{Figur 6.3.}

Det var på 1900-talet som forskningen kring vindens effekter och möjligheter började ta fart på allvar, inte minst tack vare ovannämnda man; Martin Jensen. Han var en ung student som även arbetade som assistent på Danmarks Tekniske Højskole under 1930-talet. Skolan hade vid denna tidpunkt förvärvat en vindtunnel och Jensen var med som assistent till professor Nøkkentved under de tidiga försöken. Figur 6.4. Med hjälp av vindtunneln kunde man nu under kontrollerade förhållanden styra

1 Fritzbøger, 2002, s. 36 2 a.a., s. 38 3 Jensen, 1959, s. 205

Fig. 6.5 Skötsel av läplanteringar

vindens riktning samt hastighet och tillsammans med fältmätningar få fram trovärdiga resultat. Några av de tidiga resultaten som kom fram ur detta var att läplanteringarna inte blev bättre ju tätare de var, eftersom tätheten gör att det skapas turbulens och därmed ökad vindhastighet. Fortsatta undersökningar ledde till en banbrytande avhandling och Jensens utnämning till polyteknisk doktor 1954.1

En annan forskare som, under 30-talet, intresserade sig för läplanteringar var Knut Oldenburg. Hans undersökningar visade att trädarternas olika egenskaper spelade stor roll då det gällde vindtålighet och vindreducering. Rönnen t ex minskade vinden med 1/3 då den bar löv men bara med 1/8 under vintern. Oldenburg ansåg därför att barrträd var att föredra för att skapa ett jämt skydd över hela året.2

Läplanteringar kom att få ytterligare uppmärksamhet i och med 1938 års stormperiod som var värre än vanligt och drabbade stora delar av Jyllands jordbruksmarker. Skadornas omfattning kom att starta en landsomfattande hjälpinsamling och bidrog också till att frivillig- organisationen Det Flyvende Korps kom att ta del i arbetet med läplanteringar.3_{Figur 6.5.}

Under 50- och 60-talen var många av de gamla vindskyddsplanteringarna uttjänta och det fanns ett behov av att vidareutveckla tidigare kunskaper. En man vid namn W. Nägeli var verksam inom området och intresserade sig för att se hur spridda träd eller trädgrupper klarar vindreducering i jämförelse med de traditionella trädraderna. Han använde beteslandskap i Schweiz för sina mätningar och konstaterade att denna splittrade struktur kunde reducera vinden med 50-60 %.4

Slutligen kan det sägas att dagens läplanteringar är resultatet av flera hundra års trial and error. Långt ifrån alla trädsorter klarar konstant vindbelastning, men det är i själva verket inte det enskilda trädet som inverkar på läeffekten utan höjd, täthet och inbördes avstånd.

1 Fritzbøger, 2002, s. 40 2 a.a., s. 45 3 a.a., s. 33 4

Fig. 6.6 Tidigt försök för att bestämma luftrörelser kring taklutningar.

6.1.2 Vind kring byggnader

Eftersom vindhastigheten påverkar hur vi upplever temperaturen har olika forskare tittat på hur vindskydd kan ge en ökad vistelsekomfort. Detta är primärt ett behov i den urbana miljön och inte sällan används växtlighet för att minska vindhastigheterna. Vindskydd i bebyggd miljön skiljer sig dock på många sätt från dem i öppna odlingslandskap, t ex finns inte samma krav på att skydda lika vidsträckta områden och behovet av vindskyddets marksnålhet är inte heller lika utbrett.

Behovet av vindskydd i bostadsområden är mer varierat och kan delas in i tre olika grupper:

• Åtgärder för att minska förstärkta vindar kring byggnader

• Vindskydd för vistelseytor med höga läkrav, t ex lekplatser och sittplatser

• Vindskydd för att ge en allmän vindreduktion på en större yta1

Dessutom ska det passa in rent estetiskt i den kringliggande miljön.

Innan dessa krav kan uppfyllas måste kunskapen om hur luftrörelserna kring byggnaderna beter sig finnas. Tillvägagångssätten är olika och har utvecklats med tiden. Martin Jensen, som omnämnts tidigare, var tidig med att använda vindtunnelförsök. Grundprincipen för denna typ av försök är att placera huskroppsmodeller i ett slutet och kontrollerbart ”rum” och låta en fläkt fungera som vindkälla. För att åskådliggöra luftrörelserna används ofta rök eller fina partiklar. Jensen utnyttjade även vatten för att kunna utläsa rörelsemönster, t ex med hjälp av en vattenränna. En modell av ett hus läggs i rännan med kortsidan 5 mm över vattenytan och fästs på en rörlig platta som går att dra längs rännan. Aluminiumpulver strös på vattenytan för att förtydliga mönstret som uppkommer när man drar plattan.2_{Figur 6.6.}

1

Lindholm; Kristensson; Nilsson, 1988, s. 18 - 19

2

På 50-talet fortsatte tankarna i samma banor som Nøkkentved, Jensen och deras föregångare börjat på. Intresset låg i att optimera vindskydden för boendemiljöer och handlade framför allt om täthet och avstånd. Men det hände även något nytt vid denna tidpunkt. Arkitektens roll uppmärksammades i samband med vindundersökningar. Det diskuterades om olika metoder för att bedöma vindens effekter på blivande bostadsområden. Victor Olgyay nämner I. S. Wieners (1955) tre nödvändiga typer av vinddata:

• Huvudsaklig vindriktning, procentuellt sett

• Vindhastigheten

• Generella egenskaper som t ex varma eller kalla vindar1

Generellt sett ansågs arkitekten inte behöva göra mycket mer än att tolka sina egna fysiska upplevelser av vinden på platsen alternativt ta hjälp av s k rökfacklor eller vimplar. Sverre Petterssen skriver i sin bok Introduction to Meteorology från 1941:

”It is possible to estimate the speed of the wind without the use of any instrument. The skilled observer will be able to estimate the force of the wind from the action it has on certain objects, such as smoke, flags and sails. When this is done, the wind speed is referred to what is called the Beaufort scale.” 2

Om arkitekten ändå önskade mer precisa uppgifter fanns olika mätinstrument att tillgå, exempelvis en portabel anemometer som mäter vindstyrkan eller en byvindsmätare som uppfattar de maximala vindstötarna.3

Även stadsplanerarnas roll uppmärksammades i dessa sammanhang, då diskussioner kring hur byggnader bör placeras i terrängen uppkom. Pleijel (1960) menade att stora dalar kan leda till problem vid bostadsplanering eftersom luftströmmarna kan ledas ner i dalen och åstadkomma höga vindhastigheter. På grund av detta bör gator som fungerar som transportleder för vinden, oftast långa gator längs med dalgången, brytas av.4

Inom kalla regioner är söder- eller sydöstsluttning att föredra enligt Olgyay. Han tittade då på både vindskyddsverkan samt solstrålning och för att undvika kalluftssjöar ansåg han även att bebyggelsen bör läggas i sluttningen mellanpartier. Själva bebyggelsestrukturen bör hållas tät för att skydda mot oönskade vindar men inte så tät att effekten av solinstrålning går förlorad.5

Europa låg fortfarande före länder som t ex USA i sin forskning rörande vindpåverkan på och kring byggnader mycket tack vare tidigare nämnda danska forskare och G. Eiffels ingenjörskunskaper i samband med Eiffeltornets uppförande 1919.6 _Däremot

uppmärksammas, i Amerika under denna tid, problemet med vad som brukar kallas

1 Olgyay, 1963, s. 95 2 Aronin, 1953, s. 176 3 a.a., s. 177 4 Mattson, 1979, s. 136 5 Olgyay, 1963, s. 44 – 52 & 91 6 Aronin, 1953, s. 204

Fig. 6.7 Förtydligande av separationsytor vid byggnader.

värmeöar, d v s varm och förorenad luft som lägger sig likt ett lock över de tätaste delarna av staden. Aronin hade 1953 fyra grundläggande förslag på hur man minimerar problemet:

1) Ta hänsyn till stadens makro- och mikroluftrörelser

2) Förlägg industrier så att dess utsläpp blåser bort från bebyggelsen 3) Skapa grönytor för att ta upp överskottsvärme

4) Minska utsläppen1

Under 50- och 60-talen ökade förståelsen för luftmiljöns tillstånd i boendemiljöer och forskningen kring det hade ökat. I samband med detta ägde 1968 en konferens rum i Bryssel med temat Urban Climates and Building Climatology. Den anordnades i samarbete med WMO; World Meteorological Organization och WHO; World Health Organization.

På konferensen efterfrågades mer forskning kring luftrörelser i stadsmiljöer och vid skiftet 1960-70-tal kom viktig forskning fram som tog upp problematiken kring turbulens i urban miljö, bl a av Bowne 1968, Graham 1968, Bowne & Ball 1970, Hilst & Bowne 1971. Alla ovannämnda resultat visade att stadens bebyggelse leder till en i genomsnitt 30–50% ökning av turbulenta luftrörelser.2

Eftersom vindarna för med sig föroreningar uppmärksammades under 70-talet problematiken kring spridningen av div utsläpp. En enkel grundregel handlar om att bostadsområden bör placeras på stadens lovartsida och industriområdena på läsidan.3

Man ska också, enligt J. O. Mattsson, vara försiktig med var på byggnaden man placerar rökutsläpp eftersom det kring husen bildas s k separationsytor, figur 6.7. Innanför dessa ytor är strömningen svag och ofta riktad mot den generella strömningsriktningen. Inga rökutsläpp bör finnas inom en separationsyta eftersom röken ofta blir kvar där. Utanför dessa ytor blir vindförstärkningen kraftig och kan då allt som oftast påverka balkonger, lekplatser eller dyl.4

1 Aronin, 1953, s. 213 2 Oke, 1974 s. 65 3 Mattson, 1979 s. 139 4 a.a., s. 137

På 60- och 70-talet ökade intresset för klimatet kring enskilda byggnader. Olgyay var en av dem som gjorde beräkningar på skillnaden i uppvärmningsbehov mellan ett hus utsatt för vindstyrkor på 20 mph (6 m/s) och ett för 5 mph (1,5 m/s) under samma temperaturförhållanden. Han kom fram till att det mest vindutsatta huset uppskattningsvis har ett 2,4 gånger större värmebehov. På The Lake States Forest Experimental Station gjordes fysiska undersökningar med liknande resultat. Två identiska hus med 70°F (21°

C)

inomhus användes i försöken. Det ena utsattes för vindar medan det andra skyddades. Resultatet visade en 23 % bränsleskillnad.1

I dessa sammanhang är det även viktigt att ta hänsyn till byggnadens täthet och ventilationssystem, något som P. O. Nylund gjorde på 70-talet. Han genomförde ett forskningsprojekt med syfte att visa på förändring i en byggnads energianvändning p g a ventilationssystem och oavsiktligt luftläckage.2

Mattsson skrev 1979: ”För att utan alltför omfattande energiinsatser kunna upprätthålla ett önskvärt inneklimat är det därför nödvändigt att definiera byggnadernas klimatprestanda genom några noggranna studier av uteklimatets påfrestningar på byggnaderna och den ömsesidiga påverkan som äger rum mellan hus och uteklimat.”3

Effekterna av miljonprogrammet började mot slutet av 70-talet att kännas och många bostadsområden planerades om. De stora huskropparna och deras placering ledde allt som oftast till dålig vistelsekomfort i utemiljön och ett exempel på detta är området Kroksbäck i Malmö. Från juli 1975 var det möjligt att från staten erhålla bidrag för att i första hand förbättra utemiljön i bostadsområdet. Detta utnyttjades i Kroksbäcksfallet för att kommat till rätta med den blåsiga och enformiga vistelsemiljön kring åttavåningshusen.4

Som en reaktion mot den dåliga planeringen av miljonprogrammets bostadsområden börjar forskningen på 80-talet rikta sig mot olika former av tumregler för vindplanering i vistelsemiljöer. I Sverige är det inte minst paret Glaumann och Westerberg som har bidragit till den utvecklingen med hjälp av div böcker inom området uteklimat och vindplanering.

1 Olgyay, 1963, s. 99 2 Nylund, 1979, s. 7-8 3 Mattson, 1979, s. 124 4 Glaumann, 1993, s. 47

In document Vind i bebyggd miljö (Page 30-38)