連続的標準天空の構成に関する研究

(1)

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

連続的標準天空の構成に関する研究

松澤, 朋子

https://doi.org/10.11501/3117324

出版情報：Kyushu University, 1996, 博士（工学）, 論文博士

(2)

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(9)

APPENDIX 8

大気路程

大気路程は、直射日光が大気圏外から地表に到達するまで、の経路に沿った大気の単位断面積当たりの全質量で、太陽が天頂にあるときを単位として表す。

大気路程の数値としては、Bemporadによる提案値lが最もよく用いられる。また、最近の理科年表2にはこれと僅かに異なる数値が記載されている。

大気路程は、一般的に、太陽高度の関数として表す近似式で与えられる。近似式としては、 cosecγ sを用いることが多いが、太陽高度が低いときの誤差が大きくなる。そのほかに、永田・中村、 Kasten，

F.、 Kittler， R.による提案がある。

これらの近似式を次に纏めて示す。

( 1 ) cosec y sを用いる近似式 3

m = cosec r

^s ⁽^-⁾

γ s .太陽高度(rad. or

deg.) ( 2

) 永田・中村による近似式3

m=-:/ sinl r

s +

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⁽^-⁾

γ s .太陽高度(deg.)

( 3)

Kasten， F.による近似式3

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⁽^-⁾

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^s ⁺

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一一一一--A^. 3

(10)

( 4) Kittler， R.による近似式4

2.

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0.0031465

y s

.太陽高度(rad.)

一一一一一A.4

式A.lから式A.4による数値を、 Bemporadの提案値、および、最近の理科年表に記載されている数値とともに、 APPENDIX 8

( 1

)、 8 (2)に示す。

検討の結果、本研究では、Kittler， R.の提案する近似式A.4による数値を用いる。

l藤原咲平、北岡龍海、岩波講座物理学四.A.気象光学、岩波書店、 p.60 2理科年表、国立天文台編、丸善、 p.172、 19950

3小島武男、中村洋共編、現代建築環境計画、オーム社、 p.200、 19830

4 Kittler， R.、 A new concept for standardizing the daylight climate state、 Proc. 6th Lux Europa、 Vo1.1、

pp.303-312、 1989。

(11)

APPENDIX 8

( 1) 大気路程

太陽高度(

^{y s)} ^Bemporad

理科年表

^cosec(ys)

永田・中村

^Kasten Ki t t 1 er

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27 57.299 26. 631 26. 310 26.247

19. 8 15. 4 28. 654 19. 620 19. 540 19. 806

15. 4 19.107 15. 342 15. 219 15. 498

10. 39 10. 4 11.474 10.487 10. 323 10. 482

10。 5. 60 5. 60 5. 759 5. 672 5. 580 5. 616

150 3. 82 3. 864 3. 851 3. 808 3. 819

200 2. 904 2. 90 2. 924 2. 921 2. 900 2. 904

25。 2. 36 2. 366 2. 366 2. 354 2. 356

300 1. 995 1. 99 2. 000 2. 000 1. 993 1. 994

350 1. 74 1. 743 1. 743 1. 739 1. 739

40。 1. 55 1. 56 1. 556 1. 556 1. 553 l. 553

450 1. 41 1. 414 l. 414 1. 412 l. 412

500 1. 30 1. 30 1. 305 l. 305 1. 304 l. 304

550 l. 220 1. 221 1. 221 1. 219 1. 219

60。 1. 15 1. 154 l. 155 1. 155 1. 154 1. 154

65。 1. 103 1. 103 1. 103 1. 103 1. 102

70。 1. 06 1. 064 1. 064 1. 064 1. 063 1. 063

75。 1. 035 1. 035 1. 035 1. 035 1. 034

80。 1. 02 1. 015 1. 015 l. 015 1. 015 l. 015

85。 1. 004 1. 004 l. 004 1. 003 1. 003

90。 1. 00 1. 000 l. 000 1. 000 1. 000 l. 000

(12)

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Solar altitude (y 5 : deg.)

大気路程と太陽高度の関係

8 (2) APPENDIX

(13)

APPENDIX 9

品質管理テストの結果、および、検討日の日照率

C 1 E(国際照明委員会)の技術委員会TC307が昼光測定ガイドlにおいて推奨する測定データの品質管理テストは、測定が適切に行われ、測定データが妥当な範囲にあることを確認する目的で行う。この品質管理は、測定データの絶対値のチェック、および、 2つ以上のセンサーの出力を比較する測定データの一貫性に関するテストから成る。これらのテストは、太陽高度が4・以上で、

水平面グローバル放射照度が20 W/m2を越える場合、測定データの10分間の平均値を用いて行う。本研究で用いた品質管理テストの概要を次に示す。

Test 1 : 6つの基本量、すなわち、水平面グローバル放射照度(Eeg)とグローバル照度(Evg)、遮蔽バンドの影響を修正した水平面拡散放射照度 (Eed)と全天空照度(Evd)、法線直達放射照度(Ees)と法線直射照度(Evs)

の絶対値のチェックを行う。

Test 1.1 ・ o <Eeg< 1 .2 'Eec Test 1.2 ・ o <Evg< 1 .2 'Evc Test 1.3 ・ o <Eed< 0.8 'Eec Test 1.4 ・ o <Evd< 0.8 'Evc Test 1.5 ・ o <Ees<Eec Test 1.6 ・ o <Evs<Evc

Eec、 Evcは、それぞれ太陽放射定数、太陽照度定数である ^{。このテストで}

は、次の値を用いる。

Eec= 1，3 6 7 (W/m2)、 Evc= 1 3 3. 7 (klx)

Test 2 :太陽天頂角(8 z)を用いて、直射、拡散、および、グローバルの各成分のあいだの一貫性のチェックを行う。

Test 2. 1 : Eeg=(Ees'cos () z+ Eed) + 1 5 % (2 5 %) Test 2.2 ^:Evg=(Evs'cos ^e z+Evd)+ ¹ 5 % (2 5 %)

(14)

Test ₃ :上述の基本量と鉛直面の測定量(E旬、Evgi、l=n、e、s、w)との関係に関するチェックを千子う。

Test 3.1 : Eegi= f( Eeg， Ees， cos _ez， cos _e)+1 0 0 (W/m2) Test _3.2 : Eegi= f( Eeg， Eed， cos _ez， cos _{e )+}1 ₅0 (W 1m2) Test _3.3 : Eegi= f( Ees， Eed， cos _ez， cos e )+ 1 5 0 (W 1m2) Test _3.4 : Evgi= f( Evg， Evs， cos _ez， cos e )+ 1 2 (klx) Test _{3. 5} : Evgi = f( Evg， Evd， cos _ez， cos _{e) +}1 ₈ (klx) test _{3. 6} : Evgi = f( Evs， Evd， cos _ez， cos e) + 1 8 (klx)

関数f は、グローバル放射照度、グローバル照度、拡散放射照度、全天空照度、直達放射照度、直射照度から傾斜面の放射照度と照度を予測するモデル式である。放射照度、および、照度に関するモデル式は次のようである。

Eegi=Eed.{(1-F1)/2+F1.r/cos _ez+F2f+r.Ees Evgi=Evd.{(1-F1)/2+F1.r/cos _ez+F2f+r.Evs

ただし、 r=max(O， cos

_e

z)、F1、および、 F2 は、Table 1に示す係数を用いる。なお、右辺の拡散放射照度は、グローパル放射照度と直達放射照度の差、全天空照度はグローパル照度と直射照度の差として表す。すなわち、

次のようである。

Eegi=(Eeg-Ees.cos _ez).{(1-F1)/2+F1.r/cos _ez+F2f+r.Ees Evgi=(Evg-Evs.cos _ez).{(1-F1)/2+F1.r/cos _ez+F2f牛r.Evs

Table ₁ モデルの係数

εの範囲

F11 F12 F13 F21 F22 1.000-1.065 -0.008 0.588 -0.062 -0.060 0.072 1.065・1.230 0.130 0.683 -0.150 -0.019 0.066 1.230・1.500 0.330 0.487 -0.221 -0.055 -0.064 1.500・1.950 0.568 0.187 -0.295 -0.109 -0.152 1.950・2.800 0.873 -0.392 -0.362 -0.226 -0.462 2.800・4.500 1.132 -1.237 -0.412 -0.288 -0.823 4.500・6.200 1.060 -1.600 -0.359 -0.264 ー1.127 6.200・ 0.678 -0.327 -0.250 -0.156 -1.377

F23 -0.022 -0.029 ー0.026 -0.014

0.001 0.056 0.131 0.251

(15)

F1 ₌ F11

+

M'12

+

8zF13 F2 ₌ F21

+

M'22

+

8zF23

パラメータεは、次の式で計算する。

ê

= (A

⁺

1.041 .ω)/(1

+

1.041・ω)

A = {Ees

+

(Eeg -Ees・∞s

(Jz

) } /( Eeg - Ees・∞sBz)

Eesが得られない場合は、

A = {(Eeg -Eed)/∞s8z+ Eed}/Eed

。z

:太陽天頂角(rad.)

パラメータムは、次の式で計算する。

企= (Eeg -Ees'∞sBz)/(Eec .∞s8z)

Eesが得られない場合は、

ð.

= Eed/( Eec'∞s8z)

.Eec:太陽放射定数(rad.)

e z

:太陽天頂角(rad.)

Test 4 :放射照度と照度の相互比較に関するチェックを行う。

Test 4. 1 : Evg/Eeg< a1 + b1 Test 4. 2 : Evd/Eed < a2 + b2 Test 4. 3 : Evs/Ees < a3 + b3 Test 4.4 : Evgi/Eegi < a4 +b4

各係数は、次に京すようである。

(c1) (c2) (c3)

(c4)

(16)

。z壬6 0・、かっ、 Ees壬1 0 0 (W 1m2)のとき、

a1= 1 2 0 (lm/W)、 b1= 3 0 (lm/W)、 c1= 6 0 (lm/W) a2= 1 4 0 (lm/W)、 b2= 4 0 (lm/W)、 c2= 6 0 (lm/W) a3= 1 0 5 (lm/W)、 b3= 3 0 (lm/W)、 c3= 5 0 (lm/W)

または、 8z> 6 0・、かつ、 Ees壬1 0 0 (W 1m2)のとき、

a3=-5 4 3・8Z3+ 1 6 3 9・8Z2- 1 6 5 2・8z + 6 6 1 (lm/W)、

(8 z : rad.)

a4=a1、 b4=b1、 C4=C1

または、 8z� 6 0・、かっ、 Ees> 1 0 0 (W 1m2)のとき、

a4=a3、 b4=b1、 C4=C2

または、 6 0・<8 z�

⁸

5・、かつ、 Ees> 1 0 0 (W 1m2)のとき、

a4=a1、 b4=b1、 C4=C1

または、 8z>

⁸

5・、かつ、 Ees> 1 0 0 (W/m2)のとき、

a4=a3、 b4=b2、 C4=C2

Test 5 :天頂輝度(Lvz)と、拡散放射照度(Eed)、全天空照度(Evd)との比較に関するチェックを行う。

Test 5. 1 : Ees� 1 0 0 (W 1m2)、かつ、 1 5・<8 z� 2 5・のとき、

1

5 (cd/W)<Lvz/Eed< 6

⁰

(cd/W)

または、 Ees> 1 0 0 (W 1m2)、かつ、 θz<2 5・のとき、

4

0 (cdパヘT)<Lvz/Eed<1 0 0 (cd/W)

Test 5.2 : Ees� 1 0 0 (W 1m2)、かつ、 1 5・<8z孟25・のとき、

0.1'π<π・Lvz/Eed< 0.5'π

または、 Ees> 1 0 0 (W 1m2)、かつ、。z<2 5・のとき、

0.35'π<π'Lvz/Eed< 0.9'π

(17)

太陽が天頂輝度計のセンサーの視野内、あるいはその近傍にあるとき (たとえば、。z< 1 5・のとき) は、このテストは行わない。

それぞれの測定データの品質管理テストの診断の結果は、次の(1 )から( 5 )に分類され、それぞれ M、 U、 I、 V、 Qのフラッグを付ける。

( 1 ) データの欠損:M

( 2 )未検(テスト未実行)

_:u

( 3 ) 未決(テスト結果未決) : 1 ( 4 ) 合格:V

( 5 ) 疑問:Q

テストの論理は基本的に次のルールに沿う。

1 .“Q" (疑問):この診断は、不合格になった値に割り当てる。これは、他のテストに合格しでも変更できない。

2. "1" (未決) :この診断は、テストを行ったすべてのデータに割り当てる。

これは、 "Q"に降格するか、 "V"に昇格する。

3.“V" (合格) :この診断は、一つのテストに合格した場合に割り当てる。

他のテストに不合格のとき、 “1" や “Q" に降格する。

4.テストの結果が“Q" (疑問)となる場合は、測定機器に原因があると考える。不合格の原因となる確率が高いのは、サントラッカーであり、次いで、、

遮蔽バンドの調整不足である。

ここでは、九州大学のIDMP測定所(福岡、 33・31'10"N， 130・28'45"E)において、 19 9 1年2月より19 9 2年1月の1年間に取得した実測データを用いて品質管理テストを行った。その結果を、 APPEND1X 9 ( 1 )から9 (1 2)に示す。

(注) Date欄( )内:データ数、

Flag:判定結果、 “v" .合格、 “1"

:未決、

"Q" :疑問、

Evg:地表面でのグローバル照度(klx)、

(18)

Evd:地表面での全天空照度(klx)、

Evs:地表面での法線直射照度(klx)、

Evgn:北向き鉛直面でのグローバル照度(klx)、

Evge.東向き鉛直面でのグローバル照度(klx)、

Evgs.南向き鉛直面でのグローバル照度(klx)、

Evgw .西向き鉛直面でのグローバル照度(klx)、

Eeg:地表面で、の水平面グローバル放射照度(W 1m2)、

Eed:地表面での水平面拡散放射照度(W1m2)、

Ees:地表面での法線直達放射照度(W1m2)、

Eegn:北向き鉛直面でのグローパル放射照度(W1m2)、

Eege.東向き鉛直面でのグローバル放射照度(W1m2)、

Eegs.南向き鉛直面でのグローバル放射照度(W1m2)、

Eegw:西向き鉛直面でのグローバル放射照度(W1m2)、

Lvz:天頂輝度(kcd/m2)、

R.s.d. :終日の相対日照率(%)。

1 Guide to recommended practice of daylight measurement、 Pub.CIE NO.I08 ISBN 3 900 734 50 X、

19940

連続的標準天空の構成に関する研究

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository