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学校教室内の昼光照度測定に関する研究(第6報)
-模型教室について-中 村 虎 垂･宮 路 広
Studies on the Measurement of the Daylight Illumination Intensities at the School Rooms. (6 th Report)
-in the Model School Room-Torashige Nakamura, Hiroshi Miyaji
1. 緒
I:コ 筆者らは,自然採光による学校教室の照度測定を行ない,教室照度の実状分析を行なってきた｡ 教室の照度分布は採光条件(窓面向きなど)により大きく左右される｡そこで,光源(太陽光で, 天候,時刻,季節により変化する)と採光窓との位置関係による,教室内照度分布の詳細な分析を 試みるてがかりとして模型教室を採用し,太陽高度の高い(鹿児島における太陽高度は夏至で約83 度である)夏季(6-8月)高照度下の照度分布について,その分析結果を前報で報告した｡ 本研究では,太陽高度の最も低い(鹿児島における太陽高度は冬至で約35度である)冬季(12-2月)の測定結果について報告する｡2.測定条件および方法
測定した模型教室は第5報のものと同一で,鉄筋コンクリート造り標準教室を縮尺1/2.5に摸し て作ったものである1'｡模型教室の設置場所についても,第5報同様近辺に遮光物のない建物の一 階屋上を遇らび,環境条件を整えた｡ 測定は,主採光窓面が東,西,南,北の正方向を向いている4っの位置(それぞれEsn, Wsn, ′ Sew, Newとする)について,冬季(12-2月)の均一な照明条件下の快晴(○),比較的均一な 照明条件を与える雨曇り(一〇一)について 9-17時まで一時間毎に行なった｡ なお,太陽高度の低い冬季は測定点に太陽直射光が入射する度合が大きい｡直射光の入射をカ-テン等で遮光した場合,教室内照度分布はその遮光物および遮光のしかたによって著しい影響を受 ける｡したがって今回は遮光しない状態での教室内照度分布の分析を試みることとし,直射光入射 の場合も遮光しないで照度測定を行なった｡ その他測定器および測定点,測定上の留意点などはすべて第5報と同様である｡学校教室内の昼光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21巻〕 35
3.測定結果および考察
第1-4図は主採光窓面向きの4っの位置, Esn, Wsn, Sew, Newについて9-17時まで一時 間ごとに室内照度を測定し,それぞれ9時, 12時, 16時における各測定点の照度を快晴(○),雨曇 り(一〇一)同時に示した照度曲線で,快晴の場合,光源と採光窓面との位置関係による照度分布の相 違を顕著に表わしている｡ すなわち,どの窓面向きにおいても机面上照度は窓側1列が最も高く,室奥p列向って低下する 傾向を示すが,光源が主採光窓面と反対(廊下側)に位置するNew, Esnの16時およびWsNの 9時近傍においては,室奥p列の照度がo列の照度より必ずしも低くならず同程度もしくは梢々高 い値となり,廊下側に低い高度で位置した光源のため,二方向光線の傾向が現われている｡したが って,窓側より室奥に向って照度の低下する度合はゆるやか(約8-10度)になっている｡一方, 直射光が入射するSew, Esnの9時およびWsNの16時近傍においては,窓側1列は高照度とな り室奥に向って照度の低下する度合は非常に大きく(約60-70度),照度変化も激しく一方向光線 の傾向が現われている｡ 雨曇りの場合,窓面向きおよび時刻の相違による照度分布の差違は明確でない｡各机面上照度も 快晴に比し非常に低く,いわゆる暗い状態となっている｡窓側より室奥に向って照度の低下する度 合はゆるやかで,二方向光線の傾向に近い｡ 第1-4図に添附しは第1-4表は,それぞれの測定値について,最高照度(Emax),最低照度 (Emln),平均照度(Eh),均斉度(U),黒板面照度を示したもので,室内照度分布を量および質の面 から検討する資料となるものである｡ 第5-8図は前報同様一日中の各測定時刻における測定結果を,各列毎に算術平均して描いた曲 線で(イ)図は快晴, (ロ)図は雨曇りの結果である｡快晴の場合,設定した種々の位置関係につい て室内照度変動の実状を端的に知ることができる｡ すなわち, Sew, Esn, Wsnにおいては時刻による照度の変動は大きい｡特に直射光の入射する SEWの9-16時 Esnの9, 10時, WsNの15, 16時においては窓側(4,000-12,000Lx)と室 輿(700-1,000Lx)との照度差も大きく,また直射華の入射しない時間帯との照度差も大で,不安 定な照度分布を示している.他方,直射光の入射しないNEWの9-16時, Esnの12-16時, WsN の9-13時では時刻による照度変動も少なく,窓側と室奥との照度差も小で非常に安定した照度分 布を示し,塞,質共に優れているといえる｡一日中で各列共に最高照度を示す時刻はEsn 9時, Wsn15時, Sew, Newでは概略12時となっている｡ 雨曇りの場合,それぞれの照度は快晴に比し極めて低く,窓面向きおよび時刻の違いによる照度 分布の差違も小さく,変動の特徴は現われない｡ 第9図は第5-8図の9時, 12時, 16時の値をその時間ごとに描いたものでEsn, Wsn, Sew, NEWの照度分布の消長を推察できる｡
36 中村虎重･宮路 宏 (1)照度曲線 (1.1) :東面窓教室(Esn) 第1図(イ) 照度曲緑: 9時 6 C と 0 0 4 ｢〓日日■L 也 蟹 1 Ⅷ ¶ - ＼耕 第1表 (イ) 0 P 第1図(-) 照度曲線:16時 r v l _ 6 ほ -世 寒 1 ト ト 第1図(ロ) 照度曲線:12時 Ⅵ O P 一･ふ列 第1表 (ロ) 窓面向 天候 (L x ) (L x )^ m in (L x )E a E S N ｢ ○ 1,420｢ 可 小 謡 一㌫ 400 ^ 860 120ー 349 65.6 250 (1.2) :西面窓教室(Wsn) 第2図(イ) 照度曲線: 9時 A 判 ¶ 0 -一列 第2表 (イ) i i" ‖ 'K--SB^KIBI
T C ' 観 監 -tA りL 学校教室内の昼光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21番〕 37 第2図(ロ) 照度曲線:12時 i ^^^H^^H 仰 ¶ 0 第2表 (ロ) 蝣'-'max f'min (Lx)(Lx)目 (1.3) :南面窓教室(Sew) 第3図(イ) 照度曲線:9時 c o o i o o ^ 4 - 0 城 野 1 旦 Ⅷ ¶ 第3表 (イ) 0 f P eEl 1T岳L6S3JSS.9 assi.n岳 第2図(-) 照度曲線:16時 W Y1 - - t一列 第2表 (ハ) 0 ド 第3図(ロ) 照度曲線:12時 上 欄 ¶ 一一一--土列 第3表 (ロ)
# ∴
38 第3図(-) 照度曲線:16時 中村虎重･宮路 広 第4凶(ロ) 照度曲線:12時 r J > o i o O 雌 藍 ー nn Ⅵ -- †列 第4表 (ロ) 5851 24.1 466 (1.4) :北面窓教室(New) 第4図(イ) 照度曲線: 9時 は h m 2 8 4 堪 密 1 1 第4図(ハ) 照度曲線:16時 rb _ o o ^ t 晦態 - ∼
学校教室内の昼光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21巻〕 39 (2) 1日中の時刻別照度曲線 (2.1): Esn教室 第5図(イ) 時刻別照度曲線 u > e v i c o l 瀕 b. ー 4 t Ⅷ ¶ ･･一一列 (2.2): Wsn教室 第6図(イ) 時刻別照度曲線 6 2 8 塊 監 1 4 - 0 [ ii^^^^n ､列 0 P ( b ∧ ソ ー o o 鞘 蟹 l ク ー 8 鶴 藍 ー 第5図(ロ) 時刻別照度曲線 in Y¥ 第6図(ロ) 時刻別照度曲線 ¶ O P ー列 旦 闇 第5表は第1-4表同様,種々の値を一日中の全測定時刻(9-17時)について天候別に表わし たもので, (イ)表は快晴, (ロ)表は雨曇りの値である｡
以下第5表の結果を主にして,それぞれEsn, Wsn, Sew, Newの室内照度の実状を量および質 の面より考察し,各窓面の特長について比較検討する｡
3･1最高照度: Emax
40 中村虎重･宮路 広 (2.3): SEW教室 第7図(イ) 時刻別照度曲線 クl 文V 拙 走 ー k . - H r ^^^^^^^^El Yt ⊥列 0 F (2.4): New教室 第8図(イ) 時刻別照度曲線 第7図(ロ) 時刻別照度曲線 m ri 一 一一一 -一一一｣一列 第8図(ロ) 時刻別照度曲線 I^^^^Hi 7n ¶ - ユ列 に高くなる｡ 快晴の場合-EsNにおいては9-10時にEn は最高の6,000Lx前後となり,他の時刻ではほぼ1,000Lx程 度となっている WSNでは15時が最高で11,8000Lx,他の時刻においてもl.OOOLx以上を示し, 全般的にEsNより高い値となっている SewのEmaxは各窓面向きの中で最も高い値を示し, 12時 に最高の16,120Lx, ll-14時に渡っても10,000Lx以上の高照度となり,平均En も8,956Lx
学校教室内の昼光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21巻〕 41 (3)列平均照度曲線 第9図(イ) 列平均照度曲線: 9時 c D O i o o 軸 S r f -r - 1 -4 0 Q P 帖 は ○ ○ 砿 鮭 1 1 4 第9図(ロ) 列平均照度曲線:12時 m 第9図(-) 列平均照度曲線:16時 ¶ - ⊥列 且 ¶ ¶ - ゝ列 0 P 0 ド と最も高くなっている Newにおいては時刻による変動は少なくすべて1,000Lx以下の値であ る｡この様なEn の動向が,直射光入射の影響に因るものであることは明白である｡ 雨曇りの場合-窓面向きおよび時刻によるx-vmaxの消長は明らかでなく,また快晴のそれに比し全般的に低いの は夏季の結果と同様である｡ 3･2 最低照度 Emin 室内の最低照度は窓面向き,時刻,天候の別を問わず,また二方向光線の傾向を示す場合におい ても室奥p列に位置する｡
中村虎重･宮路 広 第5表(イ) 快晴〔○〕 第5表(ロ) 雨曇り 〔せ〕 EmaxCLx) Emin(Lx) Ea(Lx) Emin(Lx) Ea(Lx) U(#)268320313 73.962.571.2 快晴の場合-蝣kminの各測定時刻に対する変動の模様はEn の場合と類似しているが,変動の範囲はEmaxより 小さい(En 約10倍 En 約3.5倍)｡ -*-Tninが最高値を示す時刻とその照度はそれぞれEsn: 9-10時 670Lx, Wsn: 15時, 900Lx, Sew: 12時, 912Lx, New: 12時, 443Lxである｡ 雨曇りの場合- En の雨曇りの傾向と概略類似している｡-3･3 平均照度: Ea 欝10図は欝5表の各Eaの借を測定時刻ごとにプロットして描いた平均照摩曲線で,快晴の場合各
S h ^ 学校教室内の昼光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21巻〕 43 第10図(イ) 平均照度 曲線 II 12 J4 - Lt 第10図(ロ) 平均照度(Ea)曲線 8 H iq ll ほ 13 14 15 IG け時 一一t 窓面向きのEaの変動が顕著に現われている｡ Eaの値が大であれば,一般に室内は明るい状態とい える｡ 快晴の場合-EsNの平均照度は直射光入射時の9時に最高2,361Lxを示し,光源の位置が主採光窓面より見 えなくなる午後はその変動は極めて小さい WsN も直射光入射時の15時が最高で3,620Lxを示 し,午前中のEaの変動は小さい SewにおいてはEaの変動は大きく, 12時(5,061Lx)を頂点と ] してピラミッド状をなし,第2報第2図の快晴日の屋外照度曲線と類似している NewのEaはど の時刻においても他の窓面より低い値となっているが,その変動量は最も小さく, 12.時(585Lx) 前後をピークにゆるやかな円弧を描いて変動している｡ 雨曇りの場合--窓面向きの違いによるEaの明らかな相違は認められず,全般的に快晴のEaより低い値となって いる｡時刻による Eaの変動は,第10図(ロ)の肉太の曲線で示すような傾向を推察でき,快晴の NEWのEaの変動と概略類似しているものと考えられる｡ 3･4 均斉度:U 第11図は第10図同様第5表の各Uの値を測定時刻ごとにプロットして描いた均斉度曲線である｡ 快晴の場合--第11図(イ)より,それぞれ相対する窓面向き(Esn-Wsn, Sew-New)のUは対称的に変化し (約U-50^),逆の特性を示している｡すなわち Esnにおいてほ9時の均斉度が最も悪く(71.6 WsNでは9時が最も良好(30.996)である｡これはEsNの場合9時に最も強く直射光が入射 し,窓側の照度は極端に高くなるが室奥まで達しないため室奥の照度上昇は僅少で,室内照度がば らつく結果となり,均斉度は悪くなるものと考えられる0 -万EsNと反対向きに位置するWsNに おいてほ,この時刻に最も廊下側二次光線の影響が強く,室奥の照度が上昇して,室内照度が均一 になるので均斉度は艮くなるものと思われるQ
巾村虎重･宮路 広 第11図(イ) 均斉度(U)曲線 12 13 4 15 IE 17伸 一 -t SEW-NEWにおいてもEsn-Wsn同様直射光の入射と廊下側二次光線の影響により,時刻に対 するUの傾向は逆になっている｡ Esn, WsnにおいてはUの変動は大きく(30-7596)午前午後逆の現象を示している Sew, NEWではUの変動は小さく(Sew: 67-83^, New: 23-39^ (9-16時)),午前午後の対称 性が顕著に現れている Esnの午後, WsNの午前およびNEWの均斉度は概略良好である｡ 第6表 列均斉度〔Ua%〕 第12図 列均斉度(Ua)曲線 * n -¶ ¶ O P - ＼列 I 雨曇りの場合-雨曇りの均斉度は快晴の様な明らかな傾向を 掴みにくいが,第11図(ロ)に肉太の曲線で示 すように略一様な変化をなすものと推察され, 全般的に快晴より悪く(約70% なっている｡ 3･5 列均斉度: Ua 第6表は1, m, n,O,p各列の9-17時の列 均斉度(U.)の平均を天候別に示したもので, 第12図にその曲線を示す｡これは各列机面上の 1日中の照度の均一性を推知する指針となるも ので,この値が小さい程その列の机面照度は一 様であるといえる｡ 快晴の場合-Sew(21.4% の結果がNew(8.1% に比 べてあまり良くない｡また各列毎の変動も小さ い｡ 雨曇りの場合-EaおよびU同様Esn, Wsn,Sew,Newに ついての差違は認められないが,全般的に1列 の結果がよくないO
学校教室内の!音光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21巻〕 45 3･6最高照度列の平均と最低照度列の比:U-最高照度列の平均C-C'amaxj/最低照度列の平均V-L^avain)として求めたUrは,室内の明暗対比を示 す一種の均斉度で,まぶしさについてある程度の目安を与えるものと考えられ(まぶしさを量的に 表示することは,生理的,心理的な問題とも関連2)3)4)し,かなり困難である｡),この値の大きい程 まぶしさの原因を作り易いといえる4)5)｡各測定時刻ごとに求めたUrを表および曲線で示したもの が第7表および第13図である｡ 快晴の場合-Esn,Wsn,SewのUrは快晴時の平均照度(Ea)および最高照度K^max)の傾向と全く同一であ る｡直射光入射時においては窓側の照度は極めて高くなりF J-/amaxも大きな値を示すが,一方室奥の 照度は直射光が室奥まで達しないため高照度とならずE,はさほど上昇しない｡従って室奥より 窓側を見たときの明るさ,あるいは窓側より室奥を見たときの暗さは増大する｡すなわち直射光入 射時にはUrは大となる｡それぞれのUrの貴大値はEsn:6.4(9時),WSN:9.1(15時),Sew: 14.9(12時)である｡ NEWのUrは快晴時のNEWの均斉度(U)と同様の傾向を示す｡すなわち12時近傍においては 廊下側二次光線の影響が最も強くなり,その結果室奥の照度は上昇しE,も高くなりUrは小さ 第7表Eamax/Eamln-Ur 巨i 享‥三 三二÷ -Il二三 享･_享 三･.= 三二三 三.1テ ラ.･三 二三二二 -;二三 第13図(イ) Ur曲線 加 ( 言 が / x i r -f r a ^ n 第13図(イ) Ur曲線
46 巾村虎重･宮路 広 くなる｡また窓側よりの直射光入射がないためUrの変動も小さく,かつその値も小さい(平均Ur-2.2)｡ 雨曇りの場合--第13図(ロ)より他の雨曇り同様窓面向きによる相違は認められない｡ Urの値は全般的に大きく その傾向は,図中に肉太の曲線で示したように雨曇りのUに概略似たものと推察される｡
4.結
pa 自然採光下における教室照度の一連の研究として模型教室を採用し,種々の採光条件での照度測 定を行ってきた｡太陽高度の最も低い冬季の場合,室内に直射光が入射する度合が大きい｡快晴の 場合,採光窓面向きおよび測定時刻による照度分布の相違は顕著で,相対する窓面Esn-Wsn, SEW-NEWにおいては午前,午後の対称性が著しい｡雨曇りの場合採光条件の違いによる照度分布 の相違は認められず,塞,質共に快晴より劣っている｡ 冬季は全般的に室内照度は高く,斜方向のソフトな光線が室奥まで達するため均斉度は良くな り,直射光入射時の遮光を効果的に行えば,すぐれた照度分布が得られると考えられる｡ 以上模型教室について冬季の結果をまとめて報告したが,更に夏季結果および現場教室の測定結 果とも比較しつつ,一連の研究を総括的に検討するつもりである｡ 参 考 文 献 1)中村,馬場,宮路:鹿大数研紀19(1967)5 2)飯沼巌:照学誌39 (1955) 452 3)貢辺春蔵:照学誌41 (1957) 306 4)浦山久夫:照学誌42 (1958) 163 5)照明基準委員会報告:照学誌37 (1948) 286 6) l 回寸,是枝,宮路:鹿大数研紀13 (1961) 37 7)中村,是枝,宮路:鹿大数研紀15(1963) 31 SummaryAs a series of study for the daylight illumination intensities in the school-rooms, in winter, we have measurd in various lighting conditions the illumination
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in the model schoolroom.
The results obtained will be summarized as follows:
1. The direct rays of the sun coming much into the model schoolroom, the illumination effect depends largely upon them.
2. On負ne days, the d描erence causedby the position of the windows and me-asuring hours being clear, the window Esn-Wsn and Sew-Eew show the
symme-trical character.
light-学校教室内の昼光照度測定に関する研究(6) 〔研究紀要 第21巻〕 47
ing conditions, worse than on丘ne days in qualities and quantities.
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4. In the illumination in the model schoolroom being favorable, and the slant-ing soft rays comslant-ing into the inner parts of the schoolrooms, the illumination uni-formity is excellent. An superior illumination effect can be obtained by the ef-fectual shading of the direct rays.
