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。。ハuv nxu

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〈コ

lucc

CTl

Fi疋.3.4.1(1) 連続的標準天空の輝度分布

(昼光に関する大気透過率: 0.7 5、太陽高度: 1 0。、クラウド・レイショ: Cvcl( ^y s.Pv)= 0 . 6 3 3 )

Cvcl(γ s.Pv) :晴天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

。

〈コ c:n

1 8 0

。。

く工コ

〈二コ

。

Fig. 3

4 1 ( 2 ⁾ 連続的標準天空の輝度分布

(昼光に関する大気透過率: 0.7 5、太陽高度:

¹

0。、

クラウド・レイショ: (Cvcl( ^y s.Pv)+ Cvin{ ^y

))/2

⁼

0 . 7 ^{4 7}

Cvcl(γ s.Pv)

:晴天空のクラウド・レイショの理論値(. )

Cvin(γ s) :中間天空のクラウド・

レイショの理論値(ー)

。

〈コ Cフ3

1 8 00

。

くζコ

〈二コ

。

Fig. 3

4 1 ( 3 )

連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度:

¹

0。、クラウド・レイショ: Cvin( y )= ⁰^.^{8 6 0)}

Cvin(γ s)

:中間天空のクラウド・レイショの理論値(・)

〈コ

1 8 00

0") 仁王コ

Eニコ。

。ハHυ

Fi疋.3.4. 1 (4) 連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度: 1 0。、クラウド・レイショ: (Cvin( ^y s)+Cvoc)/2

=0.930 )

Cvin(γ5) :中間天空のクラウド・レイショの理論値(ー) Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(.)

。

〈コ 0')

1 8 0 ₀

。

Fi疋.3.4.1(5) 連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度:

^{1 0。、} クラウド・レイショ:

Cvoc=

1. 0

Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

仁王コ cコ

luoo

180。

。 c m 。

ハHU

、

連続的標準天空の輝度分布

(昼光に関する大気透過率:

0.7

5、太陽高度:

4 0。

クラウド・レイショ: Cvcl(γ s，Pv) ⁼0 . 2 3 8 )

Cvcl(γ s.Pv)

:晴天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

Fig. 3 ^. 4 ^. 1 ( 6 )

。

〈コ C才3

180

、、、

くζコ C二》

。

Fig. 3 ^. 4 ^{. 1} ( 7 ) 連続的標準天空の輝度分布

(昼光に関する大気透過率: 0.7 5、太陽高度:

₄

0。、

クラウド・レイショ: (Cvcl(γ s，Pv)+ Cvin( ^y

))j ₂

₌

0 ₄

_{8 6}

Cvcl(γ s.Pv)

:晴天空のクラウド・レイショの理論値{ー)

Cvin(

s)

:中間天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

Eココ

1 8 0 0

。

。〈コく正コ

〈二コ。

。ハHU

Fi疋. 3 .4.1(8) 連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度: 4 0。、クラウド・レイショ: Cvin( ^y s)= 0 . 7 3 4

Cvin(γ s) :中間天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

。。

ハHUnXU

4，，4

。

〈コ t工二

C二コ

。

Fig.

3

4

1

(

^{9 )}

連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度: 4 0。、クラウド・レイショ: (Cvin( ^y J+Cvoc)/2

=0.867 )

Cvin(γs) :中間天空のクラウド・レイショの理論値(ー) Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

Cコ

。。ハハU

nxυ

411ム

、、

Eココ

くζコ

〈二コ

。ハ川U

Fi疋.3.4.1(10) 連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度:

^{4 0。} ^、クラウド・レイショ:

Cvoc= 1

.0

Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(-)

00∞

1 8 0

ー句。。

Fi疋.3.4.1(11) 連続的標準天空の輝度分布

(昼光に関する大気透過率: 0.7 5、太陽高度: 7 0。、クラウド・レイショ: Cvcl( ^y s.Pv)= 0 ^{. 1}

⁷

^{9 )}

Cvcl(γ s.Pv)

:晴天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

〈コ cn

180。

。

く工コ

〈二コ

。

ハUU

Fig. 3 . 4

1 (1 2) 連続的標準天空の輝度分布

(昼光に関する大気透過率:

0. 7

5、太陽高度:

7

0。、クラウド・レイショ:

(Cvcl(

s，Pv)+ Cvin(γ))/2

⁼

0.4 8 9

Cvcl(γ�I'Pv)

:晴天空のクラウド・レイショの理論値(・)

Cvin(γ s)

:中間天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

〈コ

。

ハHv

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。

Cフ3

ωCD

Fi疋.3.4.1(13) 連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度:

7

0。、クラウド・レイショ: Cvin( y

J

= 0

. 7 9 9

Cvin(γ s) :中間天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

。

。 Cコ cn

1 8 0

o

にζコ Cニコ

。

Fig. 3 ^. 4 . 1 (1 4)

連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度:

⁷

0。、クラウド・レイショ: (Cvin( ^y s)+Cvoc)/2

=0.900 )

Cvin(

^y^s

) :中間天空のクラウド・レイショの理論値(-)

Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(-)

〈コ

。。ハHunxu -s'4

。

c:n

句。。

。ハHU

Fi疋.3.4.1(15) 連続的標準天空の輝度分布

(太陽高度:

⁷

0。、クラウド・レイショ:

^Cvoc= 1 .0

Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(ー)

立士号ふ不口口問

以上、本研究で提案する連続的標準天空の構成について論じた。その概要は次の通りである。

CIE標準晴天空、 CIE標準曇天空を、それぞれの天空の両極限の輝度分布とする。

中間天空の輝度分布は、 C

1

E標準曇天空以外の天空の輝度分布の、太陽高度ごとの平均である。

すなわち、 C

1

E標準晴天空とcrE標準曇天空を両極限とし、そのあいだに中間天空を置き、天空状態を昼光に関するクラウド・レイショを指標として

表す。

中間天空の位置は、そのクラウド・レイショの出現頻度の平均とする。

この構成方法は、昼光に関するクラウド・レイショに対応して、 C

1

E標準晴天空と中間天空のあいだ、または、中間天空とCIE標準曇天空のあいだの天空の輝度分布を連続的に求めるものである。

この構成方法で求める連続的標準天空を用いることにより、様々な天空状態に対応する、その時々の天空の輝度分布に応じた昼光環境の予測が可能で、あると考える。

おわりに

本論文では、各種標準天空を、最初に紹介した。これらは昼光照明の計算や計画、昼光環境の予測や評価に用いられ、また、そのために提案されているものである。まず、全天の輝度を同ーとする一様天空、相当に暗い曇天空の実際の天空輝度分布と比較的よく一致するCIE標準曇天空、完全に晴れ上がったときの実際の晴天空の天空輝度分布にかなりよく一致するCIE標準晴天空について論じた。 CI E標準曇天空の我が国での出現頻度は 25%程度である。 CIE標準晴天空のそれは5%程度である。この2つのC I E標準天空は天空の状態の両極にあるとされている。 2つのCIE標準天空のあいだにあり、これら以外の天空の出現頻度は70%程度である。

したがって、実際的な昼光照明の計算などでは、 CIE標準天空よりもむしろ中間の天空が重きを占めると考える。これに関して提案されている中間天空とBRE A VERAGE SKY、さらに、 HOMOGENEOUSSKY を紹介した。最後に、

検討地点での年間の平均の天空輝度分布を示す平均天空を紹介し、その構成方法を解説した。さらに、平均天空に基づく、昼光照明設計法と併用照明時の消

費電力量の推定方法を概説した。

続いて、本研究のために先行して試みた研究と検討について述べた。本研究のために、太陽照度定数を改めて計算し、これを確定した。数表で示されていた中間天空を、本研究で適用するために数式で表現した。また、本研究で天空の状態、を表す指標として用いるクラウド・レイショと大気透過率を概説するとともに、天空状態を表すのに従来から用いられることがある大気の混濁因子、

日照時間、雲に関する資料について簡単に論じた。最後に、本研究で適用するクラウド・レイショのための昼光データの取得に関する概説、実際のクラウド・

レイショの実態と動態、出現頻度の検討など、さらに、クラウド・レイショの理論的検討などを試みた。

最後に、本研究の主題である連続的標準天空の構成について詳述した。まず、

連続的標準天空の構成の前提条件と構成方法の手順の概要を述べた。次いで、、

クラウドレイショの正規化と、連続的標準天空の構成に用いるCIE標準晴天空、中間天空、 CI E標準曇天空の重み係数の求め方を解説した。さらに、適用する晴天空、中間天空、曇天空の天空輝度分布と、それぞれの天頂輝度を表現する数式を確認し、本研究で提案する連続的標準天空の構成方法を述べた。

また、種々の値のクラウド・レイショに対応する連続的標準天空を例示した。

一様天空は実際には現れえない天空である。天空輝度分布に関する研究が未

熟で、その知識も乏しかった時代に、仮に想定し適用した天空である。

CIE標準曇天空とCIE標準晴天空は、両極の天空状態を表すもので、その出現頻度は大きくない。

中間天空とBRE A VERAGE SKYは、年間に現れる天空の太陽高度ごとの平均的な天空輝度分布である。中間天空はCIE標準天空のあいだの天空に関するものであり、BRE A VERAGE SKYは総ての天空に関するものである。いずれも実測に基づいて構成されている。

HOMOGENEOUSSKYは、天空が均斉に混濁するものとして、大気の混濁因子を指標として、 2つのCIE標準天空のあいだの天空を表すものである。

平均天空は、平均的な照度や照度分布、さらに、併用照明時に消費する電力量を予測するために開発されたものである。

建築の畳光照明や併用照明の計算、計画、また、昼光照明や併用照明の環境の予測や評価は、実際に現れる天空輝度分布に出来るだけ近い標準天空で試みるべきである。したがって、実際に現れえない一様天空は適格でない。出現頻

度の小さいCIE標準曇天空やCIE標準晴天空の適用にも疑問が残る。

中間天空やBRE A VERAGE SKYは天空の太陽高度ごとの平均的な天空輝度分布を示すだけのものであり、これだけでは昼光照明などの予測評価などに直接活用できない。

平均天空は昼光環境を確率的に纏めて取り扱うものである。この点では極めて有用と考えるが、その時々に対応する実際の昼光環境を示しえない。

昼光環境や併用照明環境の予測や評価には、平均天空を用いる場合のように確率的に取り扱うこととは別に、その時々の環境の予測を必要とすることが多い。天空状況の両極の特殊な場合は、 CIE標準曇天空やCIE標準晴天空でも可能で、ある。しかし、これらは汎用的でない。

HOMOGENEOUSSKYと本研究で紹介する連続的標準天空は、総ての天空の状況を包含し、その総ての時々の瞬時的な昼光環境や併用照明環境の予測や評価のために提案された天空である。

HOMOGENEOUSSKYは、雲と青天が混在する天空をも均斉に混濁するとして取り扱うことになる。この点に無理があると考える。

本研究の連続的標準天空は、大気透過率とクラウド・レイショを指標とする。

大気透過率は大気の混濁の状態を表す。クラウド・レイショは全天空照度と直射照度の和であるグローバル照度に対する全天空照度の比である。したがって、

直射日光の有無が大きく関与する。連続的標準天空は雲と青天が混在する天空にも対応していると考える。

天空輝度分布は、昼光に関するあらゆる予測や計画に必須の根幹である。その目的に応じ、最適の標準天空を用いなければならない。また、そのような標準天空を開発しなければならない。

総ての天空の状況を包含し、その総ての時々の瞬時的な昼光環境や併用照明環境の予測や評価のためには、 HOMOGENEOUSSKYをはじめ、現在までに提案された総ての標準天空よりも、本研究で紹介する連続的標準天空は広く妥当に適用できると考える。

本研究では数表で表されていた中間天空を数式化した。これは、中間天空の応用に大きな道を開いたものである。太陽照度定数を再検討し確定したことも意義が深い。今後、様々な分野に応用されると考えるクラウド・レイショの実態についての検討も有用で、あると考える。

以上、本研究の成果が今後の昼光照明の研究や実際に果たす役割は甚だ大きいと信じる。また、それを期待している。

謝辞

九州大学工学部建築学科教授・中村洋先生には、先生が名古屋工業大学工学部建築学科に御在職中、同大学の学部、大学院修士課程の学生として御指導を受けました。さらに九州共立大学工学部建築学科に就職のお世話をしていただきました。それ以後も、以前に変わらぬ多大の御指導と御鞭援を賜っています。また、今回、本論文をとりまとめる機会も与えていただきました。ここに深甚なる謝意を表します。

京都大学名誉教授・松浦邦男先生には、京都大学大学院博士後期課程において御指導と御鞭捷を賜りました。本論文のテーマである「連続的標準天空の構成Jという課題も先生より与えていただきました。ここに衷心より感謝の意を表します。

副査をしていただいた九州大学大学院総合理工学研究科教授・渡遺俊行先生には、特に詳細な御指摘をいただきました。これにより本研究はより完全なものに昇華しました。九州大学工学部建築学科教授・福田晴度先生と九州大学大学院総合理工学研究科教授・片山忠久先生には、御多忙にもかかわらず、副査として懇切な御指導をいただきました。ここに深く感謝の意を表します。

足利工業大学工学部建築学科教授・沖允人先生や九州大学工学部建築学科助教授・藤本一書先生、九州大学工学部建築学科助手・古賀靖子先生には、折にふれて、研究上の多くの有益な御助言と御援助をいただきました。心から感謝申し上げます。

九州共立大学工学部の諸先生には、日頃からの御指導に加え、本論文の完成まで、しばしば種々の御便宜を御計りいただきました。そのうえ折にふれ有益

な御助言もいただきました。深く感謝申し上げます。

最後に、本論文をとりまとめるにあたり、種々の御助力をいただいた、九州大学工学部建築学科第5講座の大学院生、卒業研究学生、九州共立大学工学部建築学科の卒業研究学生の皆様に心から感謝致します。

ドキュメント内連続的標準天空の構成に関する研究 (ページ 42-65)

- L

bhmhm 。三一樹陣盤根)

H)H

1 8 0

。。

。

Fig. 3

4

1 ( 2 ) 連続的標準天空の輝度分布

1

))/2

0 . 7 4 7

Cvcl(γ s.Pv)

Cvin(γ s) :中間天空のクラウド・

1 8 00

Fig. 3

4

1 ( 3 )

1

Cvin(γ s)

1 0。 、 クラウド・ レイショ:

1. 0

180。

。 c m 。

0.7

4 0。

Cvcl(γ s.Pv)

Fig. 3 . 4 . 1 ( 6 )

180

Fig. 3 . 4 . 1 ( 7 ) 連続的標準天空の輝度分布

4

))j 2

0

4

Cvcl(γ s.Pv)

Cvin(

s)

3

4

1

9 )

=0.867 )

4 0。 、 クラウド・ レイショ:

.0

1 8 0

7

Cvcl(γ s.Pv)

180。

。

。

。

。

Fig. 3 . 4

1 (1 2) 連続的標準天空の輝度分布

0. 7

7

(Cvcl(

s，Pv)+ Cvin(γ))/2

0.4 8 9

Cvcl(γ�I'Pv)

Cvin(γ s)

7

J

. 7 9 9

1 8 0

o

Fig. 3 . 4 . 1 (1 4)

7

Cvin(

) :中間天空のクラウド・レイショの理論値(-)

Cvoc:曇天空のクラウド・ レイショの理論値(-)

7

Cvoc= 1 .0

1

1

1

おわりに

謝辞

1 ( 2 ⁾ 連続的標準天空の輝度分布

¹

0 . 7 ^{4 7}

¹

^{1 0。、} クラウド・レイショ:

Fig. 3 ^. 4 ^. 1 ( 6 )

Fig. 3 ^. 4 ^{. 1} ( 7 ) 連続的標準天空の輝度分布

₄

))j ₂

₄

^{9 )}

^{4 0。} ^、クラウド・レイショ:

⁷

Fig. 3 ^. 4 . 1 (1 4)

⁷

Cvoc:曇天空のクラウド・レイショの理論値(-)

⁷

^Cvoc= 1 .0