一般に風が建築構造物にぶつかり、建物が無い時よりも周囲の風況 （風の強さや方向の分布） が変化した際に、 「風環境」 が変化した、あるいは 「ビル風」 が起こったとされます。 「ビル風」 という言葉は場合によって 「風害」 と同義で使われる事がありますが、「風環境」 という言葉にはそういったニュアンスはありません。 ここでは、以下 「風環境」 という言葉を使います。 　風環境の変化の程度は、新しく建った建物と既存の建物・地形の関係で決まります。 自然の風は、地上付近では風が弱く、上空へいくほど風が強くなる勾配流となっていることが知られています。 　建物の高さがほぼ同じような市街地・住宅地では、道路沿いでやや強い風が吹くものの、われわれが生活を行うエリア （居住域） では低層建物に風がさえぎられて弱い風が吹き、上空の強い風は建物の上を通り過ぎて行きます。 　周囲の建築物よりも高い建物や大きな建物が建設されると、上空の強い風が高い建物に衝突する、あるいは大きな建物の周囲で行き場の無くなった風が局所的に集中するなど、我々が生活している環境に今までよりも強い風、乱れた風が吹くようになります。 これを風環境の変化と呼んでいます。 起こった風環境の変化が風害にまで至るかどうかは、変化した後の風の強さによります。

周囲の建物よりも高い建物や平面積の大きな建物が建った場合には、必ず風環境は変化します。
しかしながら、その程度は建物の高さや平面の大きさ・形状・周辺状況により異なりますので、一概に総ての風環境変化がビル風や風害に繋がるか判断するには詳細な検討が必要です。

風環境の変化は、建った建物の高さ・大きさ・形状と、周辺建物の状況によって異なります。 一般的には計画建物高さの2倍以内が影響範囲と考えられ、その範囲の周辺住民が説明会に呼ばれる事が多いのが実情です。

該当する高層ビルが建つ前より周辺の風が強くなれば住環境として悪化した事になります。しかしいわゆる受忍限度を越える風速でなければ必ずしも害があるとは言えません。

現在、風環境の検討手法として、数値シミュレーションによる方法と風洞実験による方法とがよく使われています。
弊社は数値シミュレーションによる風環境の検討を行なっています。

風洞実験とは、建築物等の縮小模型を作成し、それを風洞内に設置して所定の風をあて、流動現象を再現した上で建物模型周辺の風の流れや変化を測定する手法で、長年の実績があります。しかし、風洞実験模型の作成には多くの費用と時間が掛かる上に、シミュレーションに必須な相似則が成り立っていません。実験施設が不適切であったり測定者の技量が伴わない場合に限らず、少なからず測定結果の信頼性に疑問が生じます。 特に植栽については、風洞実験は単に特定の銘柄のスポンジを貼り付けているだけであり、流動抵抗が実際の樹木と本質的に異なりますので、実現象とは異なる結果になる可能性があります。 　数値シミュレーションは、コンピュータ上で空気などの流動現象を数値的に模擬 （シミュレーション） する手法です。 計算機の発達とともに技法も大きく進展し、風洞実験との整合性も既に検証されています。 解法や条件を適切に設定すれば、相似則の成り立たない風洞実験よりも実際に近い結果が得られると考えられます。 また、数値シミュレーションは風洞実験に比べると安価で解析結果を得るまでのターンアラウンドも早い事や、更には、検討結果を空間３次元データとして見られると言う特徴があります。

数値シミュレーションの精度に関しては適切な計算領域の確保、メッシュ分割、境界条件、収束判定条件を与えれば風洞実験と同様の強風領域の判定は十分可能であると、 『風環境 （ビル風） 評価の現状と課題』 4.3流体数値計算による風環境予測の現状・課題 （2005年3月）で報告されています。
また、解析手法・評価手法に関して、日本建築学会から 『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－』 （2007年7月）で解析手法・評価手法のガイドラインが示されており、弊社の数値シミュレーションによる風環境解析はこのガイドラインにしたがって行っています。
数値シミュレーションがここまでメジャーになってきたのは、数値シミュレーションの信頼性とコストパフォーマンスの良さに負うところが大きく、今後も発展を続けるだろうと考えています。

CFD （Computational Fluid Dynamics ： 数値流体力学） において最も実績と信頼性のあるCartesian有限体積法を採用しております。 乱流モデルは、ｋ－ε、LES、直接シミュレーションのいずれにも対応しています。近年、複雑な形状にも適用可能なSuperCartesian法も開発し、更に信頼性の高いシミュレーション技法の開発を心がけています。 １億グリッド以上の大規模解析にも対応しています。

乱流とは、文字通り 「乱れた流れ」 のことであり、大小さまざまな渦を伴う不規則な流れの状態のことです。 乱流を模擬する１つの手法に渦粘性モデル （Eddy Viscousity Model） がありますが流体の運動方程式であるNavier-Stokes方程式のみでは方程式が完備しておらず渦粘性が計算できないので、モデル式が導入されますが、これを一般的に乱流モデルと呼びます。 　乱流モデルには大きく分けてｋ-ε2方程式モデルなどの時間平均モデルであるRANS （Reynolds Averaged Navier-Stokes） 系モデルと、空間平均モデルであるLES （Large Eddy Simulation） があります。　

k-εモデルは、時間平均モデルであるRANS（Reynolds Averaged Navier-Stokes） 系モデルの代表格です。RANS系モデルにはASM （代数方程式モデル） なども含まれますが、Navier-Stokes方程式の時間平均形式であるReynolds方程式をベースにするもので、計算が簡便な反面、噴流やスワール （旋回流） 、衝突面のある流れなどの計算の乱流粘性計算に破綻をきたす事はよく知られています。

LES （Large Eddy Simulation） は、格子スケールより大きい渦はそのまま、小さい渦はモデル化して全体の流れを解こうとするもので、Smagorinsky-Deradorffモデルが代表的なものとして知られています。 LESはRANS系よりも精度が高い反面、壁関数の決め方が難しい、流れ場に対する最適なSmagorinsky乗数の選定が難しいなどの難点があります。　

乱流現象を直接シミュレーションするDNS （Direct Numericak Simulation） は、乱れの最小渦を規定するコルモゴロフスケールをクリアするために大変多くの格子数が必要となり、日常に利用するには膨大な計算機資源が必要とされ実質的に不可能とされてきました。 しかし、コルモゴロフスケールを遵守して実施されたCFD （計算流体力学） シミュレーションはいまだにこの世に存在せず、その様な状況下でも比較的荒い格子で実施されたDNSとLESは着実に実績を積み重ねてきており、RANS系モデルよりも精度面では大きな信頼を得るに至っています。 弊社は独自のハイブリッド中心差分スキームで、実効性のあるDNS解法でのサービスをユーザに提供しており、特に風荷重解析では極めて高い精度の圧力予測を実現しています。

風洞実験では、『一般の高層建築物の場合、再現が必要な範囲は、対象建築物を中心として半径5街区か5本の通りの範囲内、あるいは対象建築物高さの2～3倍以内の範囲としている。』 との指針が定められています。 これは、風洞実験にならってアプローチ方向から見た方向のモデルの見つけ断面積が風洞断面積の5%内に入るようにとの配慮からです。 事実、これよりもモデル化の範囲を小さくすると、縮流効果が卓越して流れの状況が実物とは大きく異なると考えられます。 弊社の数値シミュレーションではおおよそこの指針に従い、計画建物高さの５倍以上としています。 　　

・ 計画建物の平面図、立面図、断面図、配置図 （CADデータ （DXF形式） でも可。）
・ 計画地周辺の地図情報データ（弊社は国際航業製のRAMS-eを使用。 RAMS-eデータがない場合は、計画地周辺の住宅地図等、周辺街区の建物形状、
　 高さのわかるもの。）
・ 気象データ（気象データは特に指定がない場合は弊社で準備します。 公表されている気象庁アメダスデータ、
　 もしくは環境省大気汚染物質広域監視システム気象データの中で計画地に近い観測所のデータを使用します。） 　

まず解析目的をご確認します。 住民説明会用なのか、自治体への提出用なのかなどで、解析内容やケース数などが異なってきます。
　次に、計画建物所在地を確認します。 周辺の市街地作成には原則的にGIS （地図情報） データを使用します。
1. 解析目的
ビル風の検討をする目的 （設計段階での予備検討、自治体への提出、住民説明会への使用など） を確認させて頂きます。
2. 建物・地形図・CADデータの入手・現地調査
図面CADデータなど計画建物、その周辺の建物の形状・寸法、及び地形を確認致します。 必要な場合は現地調査を行います。CADデータは最近は３次元CADからのBIMデータがよく使われます。
3. 気象データの入手
計画地近隣のアメダスデータを集計し、風配図・累積頻度図を作成します。 　これらの情報を元に、解析風向・風速決定します。
4. 計画建物、計画地周辺建物及び地形の形状を３次元解析モデルとしてコンピュータ上で作成いたします。
5. ３次元解析モデルをパース図、平面図等で確認します。
6. 作成した３次元解析モデルに３で決定した風速境界条件を設定し、コンピュータ上で数値シミュレーションを行います。
7. 得られた数値データを風速分布などとして可視化し、画像ファイルで保存します。 （結果図作成）
8. 風害ランク評価が必要な場合は、16風向の解析結果を元にランク評価を算出します。
9. 解析モデルの概要、使用した気象データ、結果図、 ランク評価などにコメントを加え、報告書を作成し納品致します。
　更に詳細は、弊社営業担当までお問い合わせください。

原則的には東京地区では11階建て以上の建物が評価の対象になります。しかし高い建物でも周辺住民や自治体が要求しなければ評価しない場合もありますし、４～５階建ての建物でも特段の事情があれば評価の対象になる場合があります。

原則的には住民説明会での対象地域が、当該建物高さの２倍を半径とする範囲ですので、その領域が影響範囲と言えます。
しかし、周囲に大きな地盤の高低差があったり、極端に大きな建物がある場合は、それらを考慮した解析を行う場合があります。

上記「ビル風の影響範囲」に準じますが、ご依頼の条件や事情に応じて、解析精度を確保できる範囲で、解析領域を適宜広げたり狭めたりする場合があります。

計画地が政令指定都市もしくはそれに準じる都市であれば、国際航業株式会社から提供されている航空搭載型レーザプロファイラによる3次元空間情報サービス “RAMS-e” を利用可能です。 RAMS-eとはGIS （地理情報システム） データであり、地物を3次元座標 （X，Y，Z） にて計測したものです。　弊社ソフトウェア “WindPerfect” では、RAMS-eデータを直接読み込んで地形をモデル化することが可能です。 　一方、RAMS-eデータがない地域では、標高がわかるような周辺地図をもとに、WindPrefect / e-flowのモデラーを用いて弊社解析スタッフが手作業にて地形をモデル化することになります。

樹木の樹幹や枝葉など詳細な形状をモデル化することは大変困難ですので、その位置で該当する樹木・植栽に対応した開口率と抵抗係数をモデル化して設定することで樹木・植栽を表現します。 勿論この設定値によって解析結果が変化しますので、植栽として採用する樹木の種類などの情報から適切な値を選定する必要があります。

原則的に、該当地域にもっとも近い気象庁アメダスデータを使用します。自治体や公害測定局、企業で風速計を設置している場所のデータも使う場合がありますが、誰でもがアクセスできる公用のデータを用いる方が信頼性が上がります。

気象庁アメダスデータの過去５年の統計データで出現頻度の大きい風向を解析対象とします。風害ランク評価（村上方式評価・風工学方式評価）を行う場合は、１６風向総てが解析対象となります。卓越風向のみの検討では、建設前後での計画地周辺における大まかな増速域の変化などの様子を知ることは出来ますが、その風環境が適正であるかどうかの風害ランク評価 を行うことが出来ません。

風環境の変化で起こる風に対し、尺度として住民のアンケートや観測を基に不快感を示す風速または頻度を定量化したものです。 詳細は、FAQ27をご参照ください。

原則的に東京都内では、11階建て以上の建物で、住民または自治体が要求した場合に必要です。しかし個別の事情により、大きな建物でもやらない場合があります。逆に風の道を阻害する場合や、権利者が近くに住んでいる場合は、小規模の建物でも行う場合があります。

一般に風害ランク評価を行って、対象地点のランク評価が大きく上昇すれば当該建物と風害との因果関係が証明できます。特に村上式評価は、裁判でも証拠に採用されるほど信頼性が高いものですので、評価には慎重に当たる必要があります。

現在の風環境評価は、平均風（アメダスデータの１時間平均値）を対象としたものであり、強風時・台風時のシミュレーションは我々の持つ現在の技術では、風洞実験・数値シミュレーションのいずれでも不可能です。これは、強風時・台風時は風が秒単位の時間で風速・風向とも大きく変動するので、これを比較的広域で再現する技術が現状ないからです。

現在、日本国内で主に使われている風環境評価の尺度としては、日最大瞬間風速に基づく評価尺度 （村上教授らによる提案、以降、村上方式評価） と、平均風速に基づく評価尺度 （風工学研究所による提案、以降、風工学方式評価） があります。
・ 村上方式評価
　この評価尺度は、東京都内での風の観測と同時に住民に対するアンケートを行い、不快感を示すと風速を定量化して表したもので、瞬間風速の頻度に基づいています。
　基準となる日最大瞬間風速風速 （10m/sec、15m/sec、20m/sec） の超過確率を求め、以下の表に示す4つのランクに分けます。

ランク	強風による影響の程度	対応する空間用途の例		評価する強風のレベルと許容される超過頻度
				日最大瞬間風速 （m/sec）
				10	15	20
				日最大平均風速 （m/sec）
				10/G.F.	15/G.F.	20/G.F.
1	最も影響を受けやすい用途の場所	住宅地の商店街	野外 レストラン	10%	0.90%	0.08%
				（37日）	（3日）	（0.3日）
2	影響を受けやすい用途の場所	住宅街	公園	22%	3.60%	0.60%
				（80日）	（13日）	（2日）
3	比較的影響を受けにくい用途の場所	事務所街		35%	7%	1.50%
				（128日）	（26日）	（5日）
4	ランク3の条件を満たさない領域

注1） 日最大瞬間風速 ： 評価時間2～3秒、日最大平均風速 ： 10分間平均風速
注2） 日最大瞬間風速 ：
10m/sec ・・・ ゴミが舞い上がる。 干し物が飛ぶ。
15m/sec ・・・ 立て看板、自転車等が倒れる。 歩行困難。
20m/sec ・・・ 風に吹き飛ばされそうになる等の現象が確実に発生する。
注3） G.F. ・・・ ガストファクター
注4） 評価尺度の意味
ランク1の用途では日最大瞬間風速が10m/secを超過する頻度が10% （年間約37日） 以下であれば許容される。
ただし、15m/sec及び20m/secの許容値0.9% （年間約3日） 及び0.08% （年間約0.3日） も同時に満たさなければならない。
・ 風工学方式評価
　この評価尺度は東京都内において風の観測を行い、観測場所の状況から4つの領域に分けて風洞実験等で予測される風の頻度がそれらのどの領域に属するかを判断するもので、平均風速を用いています。
　基準となる累積頻度 （55%、95%） の風速を求め、以下の表に示す4つのランクに分けます。

領域区分		累積頻度
		55%の風速	95%の風速
A	住宅地としての風環境 または、比較的穏やかな風環境が必要な場所	≦1.2m/sec	≦2.9m/sec
B	住宅地・市街地としての風環境 一般的な風環境	≦1.8m/sec	≦4.3m/sec
C	事務所街としての風環境 または、比較的強い風が吹いても我慢できる場所	≦2.3m/sec	≦5.6m/sec
D	超高層建築物の足下で見られる風環境 好ましくない風環境	＞2.3m/sec	＞5.6m/sec

各自治体によって異なりますが、数値シミュレーションをCASBEE評価で利用される事例は増えつつあり、弊社でも実施しています。 近年では風洞実験に変わって数値シミュレーションでCASBEEの風環境評価を行うことは普通とされています。

CASBEEの 「風害・日照阻害の抑制」 の項で、評価する取り組みの程度で得点が変わってきます。 評価に利用する手法に関しては明記されていませんので、風洞実験、数値シミュレーションのどちらの手法でも利用することが出来ます。
詳細はCASBEEのホームページを参照ください。

東京都の総合設計許可要綱に、商業地域では高さ100m以上、またその以外の用途地域では高さ60m以上に関して 『風洞実験を行うとともに、原則として、風向・風速計を設置し、建設前・後の観測を行うこと。』 と記載されています。 記載されている高さ未満であれば数値シミュレーションで風環境評価を行うことが出来ますし基本設計の段階での数値シミュレーションの利用は問題ありません。

植栽と同様に防風柵・フェンスも開口率と抵抗係数で表現する事ができます。 パンチングかルーバーかといった形状や、設置状況などの仕様が分かれば、シミュレーションによって防風効果を予測する事は可能ですし実績もあります。

冷却塔やチラー、煙突のシミュレーションは風の分布の中に浮力を伴う熱対流 （サーマルプリューム） を伴う計算になります。 冷却塔やチラー・煙突などからの排気は熱を持っており大きな浮力を伴います。 弊社はこのような問題でも実績・経験がありますので、お気軽にお問い合わせください。

煙・排ガスのシミュレーションは通常の移流拡散解析で可能です。 水蒸気の移動は湿分の移流拡散で表現しますが、これも可能であり白煙分布や結露の予想などで実績があります。

ヒートアイランド化における居住域内の熱気流状態を、気象条件など関係データを考慮してシミュレーションが可能です。 街区レベルにおける緑化の影響の検討、空調機など人工排熱の検討、開水面や河川などの影響の調査などに実績があります。 お問い合わせいただければ事例を元に解析内容をご説明します。　

弊社では国土数値情報を用いて50km四方以上の広域シミュレーションまで実績があります。 2km四方以上のシミュレーションも年間でもかなり頻度があります。 弊社は１億グリッド以上の大規模解析にも対応していますので、費用・納期に関してご相談ください。

別途料金となりますが可能です。 アニメーションは訴求力が非常に強く、プレゼンテーションで使用すると大変効果的です。 アニメーションは通常のパソコンで再生可能なaviもしくはwmvファイル形式で提供いたします。 作成費用や期間など詳細は、弊社営業担当までお問い合わせください。