こちらでは、風環境解析についてのFAQ （よくある質問） をまとめました。
ご不明な点、その他ご質問などがございましたら、お気軽にお問い合わせください。
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| Q1. |
ビル風とは何ですか？ |
| A1. |
一般に建築構造物に風がぶつかり、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、われわれ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。 |
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| Q2. |
高層の建物が近くに建ちますが、ビル風は起こりますか？ |
| A2. |
周囲の建物よりも高い建物や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。 |
| Q3. |
風環境 （ビル風） の変化はどのくらいの範囲に影響しますか？ |
| A3. |
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。 |
| Q4. |
風環境 （ビル風） の変化はどのように検討しますか？ |
| A4. |
現在、風環境の検討手法として、風洞実験による手法と数値シミュレーションによる手法がよく使われています。
弊社では、数値シミュレーションによるビル風の検討サービスを主に行っていますが、風洞実験が可能な企業と協業しての風洞実験も検討しています。 |
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| Q5. |
風洞実験と数値シミュレーションはどこが違うのですか？ |
| A5. |
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内外の風の流れや風の強さを測定する手法で、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かかり、信頼性については相似則が成り立っておらず、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は、少なからず信頼性に疑問が生じます。 特に植栽について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、流体抵抗が実際の樹木と根本的に異なりますので、実際の流体現象とは程遠い結果になりがちです。
数値シミュレーションは、パソコン、スーパーコンピュータなどの計算機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のは明白です。 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という特徴があります。
|
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| Q6. |
風洞実験と数値シミュレーションの結果はどの程度合うのですか？ |
| A6. |
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）1）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）2）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。
| 1） |
風環境 （ビル風） 評価の現状と課題
2005年3月 日本風工学会 風環境評価研究会 発行 |
| 2） |
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 日本建築学会 発行 |
ただ、弊社の見解では、元々相似則の成り立っていない風洞実験を盲目的に信頼するのは大きなリスクがあると考えています。 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。
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| Q7. |
ビル風の検討を依頼するにあたり、必要な資料は何ですか？ |
| A7. |
| ・ |
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。） |
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| Q8. |
ビル風の検討はどのように行われますか？ |
| A8. |
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・GISデータの入手 |
| |
計画建物、その周辺の建物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。 |
| 3. |
気象データの入手 |
| |
計画地近隣のアメダスデータ等、気象・公害測定局のデータ集計し、風配図・頻度図を作成します。 （サンプル画像挿入 or リンク貼り） |
上記3点の情報を元に、解析を行う範囲、現地調査の有無、解析を行う風向、風害ランク評価の有無及び形式、報告書の形式等につき、お客様との打合せの上で決定します。 （関連 ： Q&A9〜12, 22〜24）
決定内容に沿って以下のように作業を進めます。
| 4. |
計画建物、計画地周辺建物及び地形の形状をコンピュータ上で再現いたします。 |
| |
（解析モデル作成） （関連 ： Q&A15〜18） |
| 5. |
お客様に解析モデルをパース図、平面図等でご確認いただきます。 |
| 6. |
4で再現したモデル空間に風が流れた場合にどのようになるか、コンピュータ上で数値シミュレーションを行います。 |
| |
（関連 ： Q&A13〜14） |
| 7. |
6で得られた数値データを可視化し、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、解析結果を元にランク評価を算出します。 （関連 ： Q&A19〜21） |
| 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） 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。
|
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| Q9. |
ビル風の検討費用と期間はどの位ですか？ |
| A9. |
弊社での、主な解析の基本パターンとして、
| ・ |
建設前・建設後、2風向、計4ケース （夏季・冬季卓越風のみ、増速域・風速比などによる評価） |
| ・ |
建設前・建設後、16風向、計32ケース （風害ランク評価を含む） |
| ・ |
建設前・建設後・対策後、16風向、計48ケース （風害ランク評価を含む） |
の3つが考えられます。
それぞれの費用につきましては、弊社営業担当までお問い合わせください。 また、ご予算、期間等に応じ、ケース数等の変更は出来ますので、その点もお気軽にご相談ください。
|
| Q10. |
風環境 （ビル風） 検討シミュレーションで費用と期間が変わる要因は何ですか？ |
| A10. |
解析モデル作成の難易度、周辺状況 （地形・エレベーション） 、RAMS-eデータ1）の有無、検討する風向数、植栽などの対策案の有無など、何を検討するかにより変わります。
また、報告書の形式によっても変わり、フルレポートではなく概略の結果が分かる程度の簡易報告書にすると若干費用を抑えることが出来ます。
| 1） |
RAMS-eデータ
弊社では計画建物周辺のモデル作成に際し、国際航業株式会社が提供している、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” を使用しております。 RAMS-eデータは政令指定都市およびそれに準じる都市に限られて計測されていますので、RAMS-eデータが計測されていない都市に関しては、周辺街区を住宅地図などから作成をいたします。 （関連 ： Q&A20）
|
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| Q11. |
検討を行うのは何風向ですか？ |
| A11. |
建設前後のビル風の大まかな傾向を把握する意味で、季節毎に出現頻度の多い順に2、3風向の検討を行う場合があります。 ただし村上方式・風工学方式の風害ランク評価1）を行う場合では、16風向の検討が必要になります。 各自治体によっては計画建物の規模により風環境評価の実施を義務付けている場合がありますので、各自治体の担当部署へお問い合わせください。
|
| Q12. |
卓越風（夏季・冬季の主風向2風向）だけで簡易な検討はできますか？ |
| A12. |
主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。 しかし、その風環境が適正であるかどうかの風害ランク評価 （村上方式評価・風工学方式評価）1）を行うことが出来ません。 風害ランク評価を行うには、村上方式評価・風工学方式評価、いずれも16風向での検討が必須になります。
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| Q13. |
こちらで使っているシミュレーションの手法は何ですか？ |
| A13. |
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。 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。 解析手法の詳細につきましては、弊社営業担当までお問い合わせください。 |
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| Q14. |
乱流モデルとは何ですか？ |
| A14. |
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閉じ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時間平均モデルであるｋ-ε2方程式モデルなどの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。 |
| Q15. |
k-εモデルとは何ですか？ |
| A15. |
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方程式に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に破綻をきたす事はよく知られています。 RANS系モデルは、室内の空調問題程度なら、精度的には十分である事も知られています。 |
| Q16. |
LESとは何ですか？ |
| A16. |
LES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。 |
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| Q17. |
乱流の直接シミュレーションとは何ですか？ |
| A17. |
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います。 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。 弊社は独自の中心差分と風上差分のブレンディングスキームで、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。 |
| Q18. |
数値シミュレーションではモデル化の範囲はどの程度の大きさですか？ |
| A18. |
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、計画建物高さが100m未満の場合では半径300m、計画建物高さが100m以上の場合では計画建物高さの3倍以上としています。
余談ですが、よくTVなどで競争車メーカーの模型風洞実験が放映されている例がありますが、模型が風洞の壁面にかなり近く置かれている事も多く、その場合には縮流効果によりエアロパーツの効果が過大に評価されることは容易に予想されます。 自動車業界の方が建築業界よりもハイテクに思われているかもしれませんが、実はそうでないこともあります。 |
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| Q19. |
対象となる建物はどのようにモデル化しますか？ |
| A19. |
STLもしくはDXF形式のCADデータがあれば、弊社ソフトウェア “WindPerfect / e-flow” で直接読み込んで建物形状をモデル化することが可能です。 対応できるデータ形式は順次増加する予定で、近々にはAutoDesk社の次世代3次元CADであるRevitに対応予定です。
適当なCADデータがない場合には、WindPrefect / e-flowのモデラーを用いて、計画建物の平面図・立面図・断面図から弊社技術スタッフが手作業にて形状を入力し、計画建物をモデル化することになります。
また、風が通り抜けるピロティ形状など風環境の評価に影響すると思われるアイテムはモデル化しますが、計画建物の細かな凸凹まではモデル化しません。 よく、バルコニーを表現するとビル風が緩和するのではというお問い合わせがありますが、大きな効果があるというような事実はありません。 |
| Q20. |
周辺の地形はどのようにモデル化しますか？ |
| A20. |
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。 |
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| Q21. |
樹木・植栽はどのようにモデル化しますか？ |
| A21. |
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から適切な値を選定する必要があります。 |
| Q22. |
風害ランク評価 （風環境評価） とは何ですか？ |
| A22. |
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、Q&A23をご参照ください。 |
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| Q23. |
風環境評価の尺度にはどんなものがありますか？ |
| A23. |
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。
|
表 村上方式評価尺度
| 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。 |
表 風工学方式評価尺度
| 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 |
|
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| Q24. |
こちらで使っている評価基準は何ですか？ |
| A24. |
弊社では村上方式評価、風工学方式評価、どちらも行っております。 解析をご依頼する際にはどちらの評価で行うかをご指定ください。
また、評価方法は自治体によっては指定されている場合がありますので、各自治体の担当部署へお問い合わせください。
|
| Q25. |
環境影響評価制度にある風環境調査に数値シミュレーション結果は利用できますか？ |
| A25. |
各自治体によって記述が異なりますが、利用できると考えられます。 近年では、風洞実験に変わって数値シミュレーションで風環境評価を行うことには問題はないとされていますが、疑問のある際は念のため各自治体の担当部署へお問い合わせください。 |
| Q26. |
東京都総合設計制度にある風害調査にシミュレーション結果は利用できますか？ |
| A26. |
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ると考えられます。
数値シミュレーションで風環境評価を行うことに問題がないかどうかは、各自治体の担当部署へお問い合わせください。 |
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| Q27. |
CASBEE （建築物総合環境性能評価システム） にある新築の風害評価に数値シミュレーション結果は利用できますか？ |
| A27. |
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います。 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。 |
| Q28. |
住民説明会などに対応できますか？ |
| A28. |
住民説明会用の資料作成、住民説明会での直接説明など、有料で適宜承っておりますので、弊社営業担当までお問い合わせください。 |
| Q29. |
防風柵・フェンスのシミュレーションをする事は可能ですか？ |
| A29. |
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か、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。 |
| Q30. |
冷却塔・チラー・煙突などのシミュレーションをする事は可能ですか？ |
| A30. |
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。 弊社は温熱環境解析も得意としているので、このような問題の依頼をいただく頻度は多く、実績・経験も相当程度ありますので、お困りの方はお気軽にお問い合わせください。 |
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| Q31. |
排ガスや塵埃の拡散シミュレーションをする事は可能ですか？ |
| A31. |
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の分布の予想などで実績があります。 |
| Q32. |
ヒートアイランドのシミュレーションを行う事は可能ですか？ |
| A32. |
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。 |
| Q33. |
広域のシミュレーションをする事は可能ですか？ |
| A33. |
弊社では国土数値情報を用いて50km四方のシミュレーションまで実績があります。 2km四方のシミュレーションは年間でもかなり頻度があります。 やはり大規模な計算になりますので、納期に関しては余裕を持ってご依頼ください。 |
| Q34. |
風環境解析のアニメーションを作る事は可能ですか？ |
| A34. |
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上演可能なavi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。 |
 ご不明な点、その他ご質問などがございましたら、お気軽にお問い合わせ下さい。
TEL ： 03-5823-3561〜3 （9：30〜17：30） |
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