司 ︑

E ，  =  3

^1.

4 { 九日了

⁹

^{( 6 . 3 )}  

第6章 室 内 昼 光 照 度 の 予 測

式(6.1)は，全天空照度から年間の出現頻度を求める式である。確率的 に室内の昼光照度を求めるときには，年間の出現頻度から全天空照度を 求める場合もある。

式

(6.1)

を，全天

空照度について展開した式は次のようである。

80 

5

× 

6 0  

d)  () 口

付ロ 5 4 0  

• yalues of the table 2.4 

一 一 ‑

^{curve ofthe regression equation (6.3)} 

mu

ゆ

D U吋3刊 F

︑

d・h

ゥ ー

l .

・EE‑‑‑唱E・E‑

F

︑

︼ 園

第6章 室 内 昼 光 照 度 の 予 測

I E ̲ . .  ‑E ̲ 

I 

= J Slao 

s e q u L ' 1 0 0  

Es 

E  ( 6 . 4 )  

ここで

e_Es  • 差[%]

E

_Stab  :表

‑2.4

の値[・]

E s

叩:式

( 6 . 3 )

による値[‑] 

表 ‑

2 . 4

の値と式

( 6 . 3 )

による値との差は，全天空照度の出現頻度が

0.99

， 

0.98

のときに著しく大きくなっている。このときの全天空照度の

値が極めて低いためである。この値は，室内で必要とされる最低照度を 確保する検討のための全天空照度として提案されている

5

，

000 [ l x ]

以下 である。したがって，式

( 6 . 3 )

の実際の使用に問題はないと考える。なお，

式(6.1)より求めた，全天空照度が 5，OOO

[ l x ]

以下となるときの全天空照度 の出現頻度は，約

0.9645

以上である。

式(6.1)および式(6.3)を，全天空照度とその出現頻度の関係を表す式と して提案する。

‑144‑

第6章 室内昼光照度の予測

表

‑6.2

表

‑2.4

の値と式(6.3)による値との差

Frequency of  Difference of  Frequency of  Difference of  Frequency of  Difference of  occurrence  horizontal  occurrence  horizontal  occurrence  horizontal 

[ー] illuminance [%]  [一] illuminance [%]  [一] illuminance [%] 

1.00  0.65  1.026  0.30  0.953 

0.99  102.091  0.64  0.994  0.29  0.886  0.98  25.581  0.63  0.933  0.28  0.818  0.97  8.351  0.62  0.872  0.27  0.804  0.96  0.781  0.61  0.807  0.26  0.772  0.95  2.034  0.60  0.734  0.25  0.713  0.94  2.975  0.59  0.664  0.24  0.630  0.93  3.126  0.58  0.577  0.23  0.544  0.92  3.263  0.57  0.504  0.22  0.490  0.91  3.012  0.56  0.386  0.21  0.395  0.90  2.900  0.55  0.287  0.20  0.243  0.89  2.696  0.54  0.155  0.19  0.065  0.88  2.578  0.53  0.040  0.18  0.030  0.87  2.429  0.52  0.083  0.17  0.158  0.86  2.334  0.51  0.189  0.16  0.356  0.85  2.096  0.50  0.288  0.15  0.521  0.84  1.948  0.49  0.374  0.14  0.579  0.83  1.642  0.48  0.470  0.13  0.684  0.82  1.377  0.47  0.546  0.12  0.867  0.81  1.091  0.46  0.648  0.11  0.854  0.80  0.751  0.45  0.728  0.10  0.939  0.79  0.462  0.44  0.810  0.09  1.010  0.78  0.161  0.43  0.863  0.08  1.012  0.77  0.121  0.42  0.912  0.07  1.059  0.76  0.355  0.41  0.941  0.06  0.982  0.75  0.509  0.40  0.981  0.05  0.947  0.74  0.655  0.39  1.017  0.04  0.659  0.73  0.763  0.38  1.050  0.03  0.273  0.72  0.852  0.37  1.069  0.02  0.464  0.71  0.929  0.36  1.066  0.01  2.049  0.70  0.970  0.35  1.051  0.00  8.435  0.69  1.017  0.34  1.033 

0.68  1.044  0.33  1.023  Latitude: 35.0。 0.67  1.059  0.32  1.022  Longitude: 135.0。 0.66  1.065  0.31  0.998  Time: 9:00 ‑17:00 

第6章 室内昼光照度の予測

6.3  天窓および側窓による昼光照度の計算手順

本研究により，平均天空に基づく天窓および側窓による昼光照度を予 測することが可能となった。室内の昼光照度は 検討点の直接昼光率，

および，間接昼光率を求め，それらの和に全天空照度を積算して求める。

検討点の「直接昼光率」の予測の手}Il貢は以下である。

1)検討点より天窓面および窓面に投影する天空および屋外の障害物を，

それぞれできるだけ細かく分割する。微細部分は最大でも立体角投射 率が 1%以下となるようにする。

2)天空および障害物の微細部分のそれぞれの中心に対する，検討点から の方位および高度を求める。

3)天空および障害物の微細部分のそれぞれについて，式(4.8)より，単位 立体角投射率あたりの直接昼光率を計算する。

4)天空および障害物の微細部分のそれぞれについて，単位立体角投射率 あたりの直接昼光率と，微細部分の立体角投射率より，直接昼光率を 計算する。

5 )

天空の微細部分による直接昼光率に，天窓および側窓に用いる材料の 透過率を乗じ，それらをすべて累積し，天空による直接昼光率とする。

6)障害物の微細部分による直接昼光率に，あらかじめ想定した微細部分 ごとの低減率を乗じ，天窓および側窓に用いる材料の透過率を乗じ，

それらをすべて累積し，障害物による直接昼光率とする。

7)天空による直接昼光率と障害物による直接昼光率を合計し，検討点の 直接昼光率とする。

第6章 室内昼光照度の予測

検討点の「間接昼光率」の予測の手順は以下である。天窓、および側窓 による間接昼光率を，それぞれ別に予測する。まず，側窓、による間接昼 光率を予測する。

1)窓面中心からの屋外の障害物の平均高度と低減率を想定し，窓面の向 きに応じて式

( 4 . 2 2 )

から式

( 4 . 3 4 )

を適用し，さらに，側窓に用いる材料 の透過率を乗じ，窓面の下向き直接昼光率を求める。

2)窓面中心より下部の障害物に対する低減率を想定し，窓面の向きに応 じて式

( 4 . 3 6 )

を適用し，側窓に用いる材料の透過率を乗じ，窓、面の上 向き直接昼光率を求める。

3)検討点を含む水平面の側窓による間接昼光率を，作業面切断の式によ る式

( 4 . 1 2 )

より計算する。

次に，天窓による間接昼光率を予測する。

4)天空および障害物を，矩形建物の壁面が面している 4方向に等分する。

5)分割した範囲のそれぞれについて，天窓面からの障害物の平均高度と 低減率を想定し，分割した天空および障害物の方位に応じて式

( 5 . 9 )

から式

( 5 . 2 1 )

を適用し，天窓による下向き直接昼光率を求める。

6 )

式

( 5 . 4 )

による分割した範囲の天窓による下向き直接昼光率に，天窓に 用いる材料の透過率を乗じ，式

( 5 . 3 )

よりそれらをすべて総和し，天窓 面の直接昼光率とする。

7 )

検討点を含む水平面の天窓による間接昼光率を 作業面切断の式によ る式

( 5 . 1 )

より計算する。

検討点の間接昼光率は 天窓による間接昼光率と側窓による間接昼光

‑147‑

第6章 室内昼光照度の予測

率の和である。

検討点の昼光率は 直接昼光率と間接昼光率の和である。

検討点の昼光照度は 昼光率と全天空照度の積として求める。このと き適用する全天空照度は，たとえば 平均天空に基づく全天空照度であ る

20.731[ k l x ]  

，あるいは，式

( 6 . 3 )

より求める出現頻度を考慮した全天

空照度である。

本研究で提案する昼光照度の計算方法を，実際の計算に用いるときに は，窓ガラスの保守の状態，窓サッシによる窓面積の低減，あるいは，

壁の厚さの影響なども無視できない場合があることに留意する。また，

昼光照明環境の予測を簡易に行うために，屋外の障害物をモデル化して 適用するが，本研究では屋外の障害物の取り扱いについての詳細な検討 は行っていない。

6.4  昼光照度の計算例

本研究で提案した平均天空に基づく側窓，天窓，および天窓、と側窓の 併用による昼光率と昼光照度の計算例を示す。

対象とする室を，図

‑6.3

に示す。天井，壁，床の反射率は，それぞ れ

70%

，

70%

， 

20 %

である。屋外の障害物は存在しない。全天空照度 は，平均天空の瞬時の全天空照度とする

2 0 . 7 3 1 [ k l x ]

である。

採光用開口が真南を向いた側窓のみの場合の昼光率と昼光照度の分布 を図

‑6.4

に示す。また，採光用開口が真北を向いた側窓のみの場合の 昼光率と昼光照度の分布を図

‑6.5

に示す。平均天空の輝度分布に従っ

第6章 室内昼光照度の予測

て，北向きの側窓の室と南向きの側窓、の室で，昼光率および昼光照度は 大きく異なっている。本研究で提案する昼光率および昼光照度の計算法 は，採光用関口の方位によって異なる昼光照明環境の予測を可能とする ものである。

採光用関口が室の中心から南東よりの天窓が 1つの場合の昼光率と昼 光照度の分布を図

‑6.6

に示す。平均天空の輝度分布に従って，天窓、の 北東よりの検討点の昼光率および昼光照度が高くなっていることが分か

る。

側窓、と天窓の併用の場合の昼光率と昼光照度の分布を図

‑6.7

に示す。

室内昼光照度の予測

、

、

，(11)ぃ

第6章

， .  、」.'o.f 

1・"1'

・‑

。

，111 

・.

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t l   目ど

.J t c

引.引

て"

F d 

~， 000  t.I7，II'ど

検討対象の室 図

‑6.3

48.2 

38.6 

28.9 師 法 制

bぞ

。

19.3 

9.6  室内昼光照度の予測

第6章

4，000 

2，000 

[同

ニ制

匪︑

米

副

主 直

。

側窓のみ(真南) 図

‑6 . 4

48.2 

38.6 

28.9 I担 沫 櫛 19.3京

。

9.6 

[H

ニ恒

郎町

︑米醐

。

側窓のみ(真北) 図

‑6 . 5

直直 亙直 第6章 室内昼光照度の予測

主亜

直直

9.6 

1 /1  j 

i-l f! 〆 I I' ~

4.8法￨担 樹

。

図

‑6.6

天窓のみ(室の中心から南東より)

︒

戸川

υ'

i 

直直 塞直 第6章 室 内 昼 光 照 度 の 予 測

主直

直直

38.6 

28.9 

イ

19.3担沫￨ 制

~ー-‘~

9.6 

。

図

‑6.7

側窓と天窓の併用(側窓:真北)

円九

u

wh u 

唱i

第6章 室 内 昼 光 照 度 の 予 測

同様の室で，従来の平均天空に基づく側窓採光による昼光率の計算方 法と，本研究の計算方法との比較を図

‑6.8

に示す。室の中心を通り窓 面に垂直な直線上の分布である。従来の計算方法では，検討点に対する 立体角投射率が 5%以下となるように窓面を分割するとしている。窓際 では昼光率に違いはほとんどないが 室奥では従来の方法は昼光率を低 く見積もっている。たとえば，室の中央において，昼光率の差は

2.47%

である。このとき全天空照度を

20

，

731 [ l x ]

とすると，昼光照度の差は

513 [ l x ]

であり，その差は大きい。また，同様の室で，標準天空を一様天 空とする場合と平均天空とする場合の比較を図

‑6.9

に示す。平均天空 の例は，採光用開口が真南を向いた側窓のみの場合と 真北を向いた側 窓のみの場合を示す。側窓採光の場合，関口部の大きさが同じでも方位 によって採光効果の異なることが明らかである。したがって，同じ採光 効果を得ょうとする場合，たとえば，北面の側窓は南面のものに比べて 大きくする必要がある。本研究の計算方法を用いることで，一様天空で はできない，採光用開口の方位によって異なる採光効果を的確に予測す ることが可能となる。

同様の室で，屋外に障害物が存在する場合の計算例を図‑

6 . 1 0

に示す。

採光用開口と平行で無限の長さで，採光用関口の中心から障害物への垂 直方向の高度が

30

⁰ の障害物，たとえば，採光用開口から

32[m]

離れて 採光用開口の中心からの高さが約

1 8 . 5 [ m ]

の障害物が存在するとしてい る。障害物の輝度は天空の輝度の

1 / 1 0

(低減率:0

. 1 )

としている。屋 外の障害物が採光効果に大きな影響を及ぼしていることが明らかである。

必 品τ

vh u  可i

第6章 室 内 昼 光 照 度 の 予 測

本研究の計算方法は，障害物の高度および輝度を考慮して，昼光照明環 境の予測を行うことができる。

本研究では採光用開口を鉛直な側窓、と水平な天窓としている。ここで，

採光用開口が傾斜している場合について補足する。直接昼光率は，側窓 採光および天窓採光と同様に，検討点から望む天空あるいは障害物の，

単位立体角投射率あたりの直接昼光率より求める。また，間接昼光率も 同様に，採光用開口の直接昼光率より，作業面切断の式を昼光に適用し た式を用いて求める。このとき，傾斜した採光用関口の直接昼光率は，

図ー

6 .1 1

に示すように，水平面に対する傾斜角に応じて，鉛直および、水 平な採光用開口に分割し それぞれの採光用関口の下向き直接昼光率あ

るいは上向き直接昼光率から近似的に合成する。

40  35  30  25 

「‘画-ーー~ー、A 

塁咽 2105  

10 

。

5 

。

2 

o  従来の計算方法(平均天空)

̲̲̲̲.̲一本研究の計算方法(平均天空)

3  4  5  6  7 

窓面からの距離[mJ

8 

図

‑6.8

平均天空に基づく従来の計算方法との比較

ドキュメント内 平均天空に基づく昼光照明の計算方法に関する研究 (ページ 162-179)