ビル風シミュレーション調査(風環境評価)とは

 風の流れを計算するコンピュータープログラム(三次元流体解析プログラム)によって、建物の周辺気流を求め、それに上空の風を気象データから挿入することで、実際の風を予測しています。こうした、コンピューターの計算で、現実の風を再現する方法(コンピューターシミュレーション)によって、中高層建物が建設された場合の周辺の風環境への影響や、ビル風を緩和する対策を提案します。 

 当社で使用しているコンピュータープログラムの計算精度は、日本建築学会の委員会で風洞実験などと比較対照されて、実用的に十分な精度があると確認されていますので自信をもってお勧めいたします。このため、厳正な判断を求められる風環境アセスメントや、風害に対して不安が持たれている中高層建物の近隣紛争問題などでも、安心してご提案できます。

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地形と建物のモデル化、メッシュ切り 風速コンター・ベクトルによる表示

 コンピューターシミュレーションでは、上左の図のように地形、建物モデルなどの形状を入力し、空間を細かい要素に区切って、1つ1つに風を流して、街全体の風の流れを計算します。

 結果を見ると、上右図のように建物に当たった風が建物の角付近で風速を高める(赤くなる)という現象を確認できます。地形に起伏があるので、土手や谷の影響も受けています。これがビル風の実態です。このように建物建設によって風が強くなる場所を予測して、有害と評価された場合には植栽やフェンスによる対策をご提案します。適切に対処すればビル建設前の風環境が保全されて、近隣住民様の不安もなくなります。

 事業主様におかれては、ビル風問題と正しく取り組まれることによって、自社のCSR問題の解決にもなりますし、環境保全はSDGsの一環として社会、企業の持続性にも貢献します。

当社のビル風シミュレーション調査技術

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 当社では風環境技術を結集して、お客様のビル風問題の解決に納得いくまで取り組みます。

広域地図データで解析するので精度が高い。

1km〜2km四方の広域で解析し、地図情報データ(GIS)を用いてモデル化しますので、街区のすべての建物を反映して、実際の街に近い風が高精度に検証できます。

 国土地理院の標高データを用いて、土地の起伏を正確にモデル化します。このため、計画地が台地や谷にあったとてしても、起伏に合わせて風が吹きますので、実際の風が正確に求められます。

細かいメッシュで細部まで検討します。

メッシュ形式が中心領域を特に細かく設定できるい(重合格子)ため、バルコニーや手すりの形状など、細かい建築空間の正確なモデル化が出来ます。対策検討では、樹木やフェンスの位置をきめ細かく検討できます。

現地踏査で正確に要因を確認します。

 全物件で対象地周辺を現地踏査して調べております。風に影響しやすい地形や建物、工作物を、見落とすこと無くモデル化し、正確なシミュレーションを行います。とくに樹木は葉を観察し、常緑樹は年間を通して防風効果を期待できるのでモデルに取り込みます。

日本全国の気象データによりくまなく調査

 当社は日本国中の気象データを保有し、全国の地域の風をくまなく予測できます。大都市圏ではさらに細かなエリアごとのデータを保有します。このため東京や大阪、名古屋など台地頂部にある(風が強い)厳しすぎる気象官署を用いずに適正な評価が出来ます。

バルコニーの凹凸形状も含めた解析が可能

マンションのビル風は、バルコニーの凹凸形状による風速低減効果があるとされています。このため細かくバルコニー形状を作りこんだモデルで正確に風速を予測しています。当社のシミュレーションモデルは細かいメッシュが可能なので、建物外壁の細かい凹凸の効果まで含めた検討が可能です。

高精度な計算モデルで正確に予測します

 計算に用いるプログラムは、大林組技術研究所で開発されたプログラムで、建築学会でも検証され、風洞実験と相関が高い、つまり『現実の風に近い』と評価されています。流れの計算式はk-ε(ケー・イプシロン)モデルという実用上最上位の高精度な方式であり、ビル風の1番の要因である剥離風を正確に予測できます。正確に風を捉えるため当社では16風向をくまなく計算します。

大小さまざまな樹木で正確に防風対策

 建築学会で発表された、枝と葉に基づく樹木モデルにより植栽の防風効果の計算をしています。このため、大小さまざまな大きさの樹木による防風対策の検討が、高さと直径を指定するだけで正確に行えます。仮想的に樹木を角柱の多孔板モデルで模擬するより正確です。近隣紛争等で防風対策の根拠ある資料を提示できます。

ビル風コンピューターシミュレーション調査をすると、近隣紛争で風の不安を払拭できます。

 ビルの建設計画に対して、近隣の住民様のビル風に関する不安や心配から紛争となる場合があります。ビルが建設されることによって、周辺にビル風が発生して、それまで保ってきた良好な生活環境が害されるという不安を持たれるからです。

 一方、ビル風による風害は、予測困難であるため、建築や環境の専門家であっても判断できません。このため、ビル建設後の環境が不明なまま、情報も提供されないために、そこに住まわれる住民様が未知の変化に大きく反応してしまう(バイアスとなる)ことが多いようです。日照時間のように時間数として把握できれば、判断も可能ですが、ビル風の現象は、次の理由でわかりにくいのです。

  • ビル建設によってどのような風が発生するか、風のメカニズムがわかりにくい
  • 風速の速さ≒物理的害、と決定付けることになるが、風速の定量的把握がしにくい
  • 風速何mになるか自然現象であるため予測できない
  • 台風のような風はともかくとして、微妙な風の変化をどう評価してよいかわからない。

 このため、ビル建設に際して問題となる次の風の現象をコンピューターシミュレーションで明らかとして不安を払拭するのがこの調査のねらいです。

  1. 建設前後の風の流れ(風速が増す場所はどこか)
  2. 毎日変化する風に対して、有害か否か、発生する風速と頻度を評価する。
  3. ビル風低減に、有効な対策を提案

 このコンピューターシミュレーション調査では、こうした検討を行い、ビル建設後も建設前と同じような良好な風環境が得られることを確認します。

この調査の手順はどうか?  どんな場合に最適か。

 コンピューターシミュレーション調査の手順はこうです。

  1. 上空の風と建物周辺の各地点の風向・風速の関係を3次元流体解析で明らかにする。
  2. 上空の風に、基準となる地域の気象データを代入して、年間の風向・風速を再現する。
  3. 建物周辺の各地点の風向・風速を求め、強風の発生頻度を求めて風環境を評価する。
  4. 建物の建設前後で比較することによって、風環境が悪化する場合は対策を提案する。

 これによって建物周辺の気流や有害な風の発生頻度、すなわち風環境評価がどのランクに相当するかがわかります。また、風環境が建設前後で悪化する場合は、植栽するなどの防風対策を提案できます。

 この調査は、ビル建設時に風環境の悪化が予想される場合や、建物周辺での風によると思われる現象について現象を確認したい場合に最適です。風向ごとに、建物周辺の各地点の風速がわかります。

 お勧めの対象は、建物高さが10階から30階までの建物です。このクラスの建物では、ビル風の発生が無視できないため、定量的に強風域を予測して、対策を検討する必要があります。
(建物高さが30階を超える場合は、さらにビル風が顕著となりますので風洞実験にて正確に予測することをお勧めします。)

当社が行うビル風シミュレーション調査の特長

  1. 速い 注文後、調査期間は最短で3週間〜!
  2. 安い 参考価格45万円にて提供中
        (建物規模によって異なります。10階建て、周辺建物がないケース)
  3. 安心 風環境評価ランク、対策法までわかります。東京都アセスにも対応
  4. 信頼 経験豊富な専門家(技術士、環境計量士、一級建築士)による鑑定なので安心

調査内容

 この調査では、対象地域の風環境を正確に評価するため、次の4段階で段階的に調査します。

  1. 概況調査
  2. 現地調査
  3. コンピューターシミュレーション(風環境評価)
  4. 防風対策検討

以下、概略をご説明します。

1. 概況調査

 住宅地図や建物図面から、机上予測(過去の実験データを元にビル風を予測する)により、建物周辺のどの位置に強いビルかぜが発生するか予測します。また、計画建物に到来する風がどのような経路で計画地に至るかを調べ、その経路に当たる場所に風に影響を与える建物や地形、工作物が無いか確認します。この結果、計画建物に重大な影響を与える風の風向や周辺の建物などが明らかとなります。

2. 現地調査(現地踏査)

 概況調査を元に現地をくまなく調査し、

計画建物に風が到達する計路

計画建物が影響を与える場所

計画建物周辺で風の影響を受けやすい建物や環境

などを調べます。

解析範囲は、結果を報告する範囲である3Hの範囲を含み、かつ正確な気流を作成するためさらに外側の周辺地形を作成します。

3. コンピューターシミュレーション調査

 3次元流体解析プログラムに、建物や地形の条件を入力して、周辺気流を求めます。

 モデル作成は次の3ケースとし、風向は16風向で計算します。

  1. 計画建物建設前(現況)
  2. 計画建物建設後
  3. 防風対策後

風環境評価は、村上法でランク1〜4を表示します。

4. 防風対策

 風環境評価の結果、環境が悪化する場合は、植栽、フェンスなどの防風対策を検討します。当社ではこのいずれも可能です。

 初期結果として、上記1〜2の風速、風環境評価結果を3週間で報告します。さらに防風対策を行い検討します。最終的に対策案が決定しますと、その時点から1週間で報告書を作成します。

 

※納期の計数は、土日祝祭日を含みません。

作業スケジュール

詳細な調査手順の説明

  1. 建物形状の確認 建築図面より計画建物寸法を読み取り、モデル化可能な形状として作成します。
  2. 地図データの参照 計画地周辺の建物、公共施設、鉄道、河川等を地図データから読み取り、コンピューターモデルとして作成します。ここではマップインフォのデータを使用しています。
  3. 地形データの参照 計画地周辺の地面の標高を国土地理院地図データからから読み取り、コンピューターモデルとして作成します。
  4. モデル作成 上記@ABを総合して、コンピューター上に市街地および計画建物のモデルを作成します。
  5. 流れ場計算 コンピューター上で流れ場計算を行います。もっとも一般的なk−εモデルを使用し、モデルを固定して16風向について計算します。
  6. 風環境評価 村上法を用いて強風の発生頻度に基づく影響をランク1〜4として評価します。
  7. 気象データ 近くの気象観測所のデータを用いて、日最大平均風速の風向別発生頻度データを用います。
  8. 評価法 一般的に強風を対象とした評価法である村上法を用います。
  9. 対策提案 風によるリスク低減するため植栽やネットによる防風対策を提案します。
  10. 再計算 風環境評価結果が受け入れられない場合は、防風対策を検討して、再度流れ場を計算し、風環境評価を行います。
  11. 報告書作成 評価結果を報告書としてまとめます。
  12. 報告説明動画 報告書の内容をスライド+口述説明として10〜20分の動画を作成しDVDに収録します。報告書の説明が何回でも繰り返しできます。(別途注文願います)


風環境シミュレータ「 Zephyrus( ゼフィルス ) 」の特徴

風環境予測における数値流体計算 (CFD) では,予測精度を維持しつつ,計画地周辺建物のモデル化と計算格子の生成をいかに単純化するかが課題である。これ対して、当社が使用する風環境シミュレータ「 Zephyrus( ゼフィルス ) 」では、

  1. 電子地図情報を元に計画地周辺の建物形状をモデル化する。
  2. 直交等間隔格子を用いることで格子生成を単純化
  3. 重合格子により必要部分を細かく計算できる。
  4. 風洞実験結果と比較した予測精度の検証が行われている。

ことから、スピード、精度をともに満足できる仕組みを備えています。

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さらに詳しい情報は下記を参照願います。

風洞実験との比較検証

風環境シミュレータ「 Zephyrus( ゼフィルス ) 」は風洞実験結果と照合してチェックされていますので信頼できます。

市街地風環境予測のための流体数値解析ガイドブック−ガイドラインと検証用データベース
−Guidebook for Practical Applications of CFDto Pedestrian Wind Environment around Buildings


流体数値計算による風環境評価ガイドライン作成WG(委員名簿)
Working group for CFD prediction of pedestrian wind environment around building
日本建築学会編 Architectural Institute of Japan

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地図データ(GIS)を利用しますので正確です

地形、建物データには、地図データ(GIS)を利用しますので正確です。

建物、道路、鉄道、河川などをGISデータベースから読み取って入力しますので正確です。下の図は関東地方のデータです。拡大すると建物1つ1つの形状、高さがデータとして入力されています。(クリックすると詳細なデータが見られます)mapinfo700.jpg (700×343)

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 また、地形の起伏は国都地理院のGISを利用して5mメッシュごとに標高を読み取って入力します。(ただし都区内などデータが用意されている地域に限ります。それ以外は50mメッシュ毎の標高となります。)

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気象データの調査

近傍の気象官署、アメダス等の風向風速発生頻度を求めます。

日最大平均風速(一日の10分間平均風速、144個の最大値)とその風向を5年間分を使用します。

東京都環境局など毎正時ごとに1回しか計測されていない(一日のデータ数24個の最大値)場合は、現在学術研究成果として対案されている予測法に基づいて推定します。

評価計算の強風の頻度は、気象データそのもののカウント数ではなく、気象データの風速毎の発生頻度を統計確率関数(ワイブル分布)で近似して計算式に当てはめ、風速ごとに強風の発生頻度を求めます。

 

別途追加見積もり事項

  1. 建物が20階以上の高層、複数棟、または広範囲に分布する場合(図面を見て判断いたします)
  2. 気象データ 建設地近傍の観測点データを新たに取り直す必要がある場合
  3. 建物形状 バルコニーなど鉛直方向の凹凸形状を作成する場合(鉛直方向メッシュも含みます)
  4. 近隣説明会での結果報告 説明会が論争の場となる場合が多く、特別な準備が必要です。
  5. 東京23区外での事業主様への結果報告 旅費交通費がかかるため。(東京近県の事業主様は別途ご相談いたします) 

ビル風シミュレーション調査の報告書サンプル (作成例)

クリックすると内容がご覧になれます。

      作成例1
     作成例2
報告書作成例1 報告書作成例2

ビル風シミュレーション調査のご注文方法

ご注文、お問い合わせは
兜s動産環境センター 03−6661−1247 まで

メールにてお申し込みください。
メール → info@birukaze.com

次の資料をお送り願います。

  1. 住宅地図(計画地を含む500m四方)
  2. 現況建物の図面
  3. 計画建物の建築図面
  4. 計画建物直近の建物階数
  5. 計画地周辺の建物の写真
  6. その他既に計画が明らかになっている周辺建物の情報
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