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1.7MB - 新エネルギー・産業技術総合開発機構

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1.7MB - 新エネルギー・産業技術総合開発機構
NEDO 省エネルギー技術フォーラム 2016
戦略的省エネルギー技術革新プログラム
フェーズ名:実用化開発、実証開発
<明るさ感指標を利用した光環境制御技術の開発>
(株)大林組
共同研究先:東京工業大学
委託先:(株)ビジュアル・テクノロジー研究所
研究開発期間:平成25年1月~平成28年2月
1-1.研究開発の背景
2
<ZEBに向けて>
・照明消費電力は建物の20%程度
・ZEB化のため照明に対しても徹底した省エネが必要
<市場と技術動向>
・LED照明など調光・調色可能な制御デバイス登場
・震災以降、低照度への理解
・輝度を指標にした照明環境規準の発刊(建築学会)
→快適性と省エネ性を両立できる新しい制御技術
が求められている。
1-2.研究開発の目的、目標
3
大林組シミュレーション結果
照度
<
低輝度
高輝度
消費電力
照明器具(5台)を中央に配置
<
床面照度420lx
床面照度290lx
照明器具(4台)を壁際に配置
空間の明るさ感は、輝度によって決まる。
・建築学会「照明環境規準AIJES-L0002-2016)
環境照明の設計規準に推奨輝度を採用
1-2.研究開発の目的、目標
4
明るさ感の指標(東京工業大学で開発された明るさ尺度値)
明るさ感
<
明るい
暗い
照度
明るい
<
消費電力
<
暗い
照明器具(5台)を中央に配置
照明器具(4台)を壁際に配置
開発の目的
「自然光の入る空間において明るさ感指標を利用し、明るい印象
を与える低照度(省エネ)な照明設計・制御技術を実現する」
1-2.研究開発の目的、目標 (従来技術との比較)
従来技術
全般照明+照度センサー制御
5
開発技術
明るさ感指標を利用した
タスク・アンビエント照明
タスク・アンビエント照明
(750lx)
窓
人工照明の
エネルギー
消費量
(300lx)
昼光利用
による効果
机上面に必要な照度を室内全
体に与える手法。余分な明か
りが出ているため、省エネの
余地が大きい。
アンビエント照明を下げ、机
上面に必要な照度をタスクラ
イトで補う手法。暗い雰囲気
にならない配慮が必要。
人の感じる明るさを基にする
ことで、快適な光環境と省エ
ネルギー性を両立できる新し
い計画手法。
さらに昼光を効果的に利用。
80
(全般照明の消費電力量を
100とした場合)
60
40
1-2.研究開発の目的、目標 (技術の概要)
6
照明に必要な3要件を輝度を基に全て制御
①不快グレア(まぶしさ)を抑えること(ブラインド制御)
②空間全体が陰鬱な雰囲気にならないこと(アンビエント照明制御)
③視作業に必要な照度を確保すること(タスク照明制御)
輝度カメラ
アンビエント照明
輝度カメラ
評価エリア
タスク照明
ブラインド
2-1.研究開発体制
研究開発責任者
株式会社大林組
7
共同研究先
国立大学法人 東京工業大学
委託先
株式会社ビジュアル・テクノロジー研究所
2-2.研究開発内容
8
開発システムの概要(システム概念)
輝度測定システム
ブラインド面や壁面の輝度を測定
輝度カメラ
(屋内)
タスクライト
光環境評価システム
輝度値を基に明るさ感指標に変換
照明・ブラインドの制御量を算出
輝度
画像
照明制御・ブラインド制御装置
照明の調光量やブラインドの開閉
信号を送出
制御量
ブラインド
照明制御装置
輝度測定 光環境評価
システム システム
制御信号
ブラインド制御装置
【制御の概念図】
輝度カメラ
(屋外)
アンビエント照明
【制御システム構成図】
2-2.研究開発内容
9
(1)輝度測定システムの開発
魚眼レンズを利用した輝度測定と明るさ感評価のための
平面化画像変換と自動測定システムの開発
天空パノラマ画像
水平パノラマ画像
円周画像
装置構成図
地物パノラマ画像
2-2.研究開発内容
(2)光環境評価システムの開発(照明制御)
10
自然光を最大活用し、最小電力で明るさ感を確保
屋内輝度測定
人工照明が与える輝度を取り除き、
自然光のみによる明るさ画像を作成
自然光のみの明るさ画像
夜間ブラインド全閉による明るさ感向上
ブラインド
全閉状態
目標の明るさ画像を作成・逆変
換、修正輝度画像を作成
目標明るさ画像
目標明るさ感を
得るための
調光率を算出
2-2.研究開発内容
(2)光環境評価システムの開発(ブラインド制御)
11
屋外輝度測定
高速制御
通常制御
直射光・反射光の遮光判定
直射光判定
窓面明るさ判定
106
106
105
105
104
104
103
103
13:20
閉
14:00
開
14:30
15:20
閉
開
まぶしい反射光判定
106
105
104
103
102
屋外可視画像
屋外輝度画像
[cd/m2]
周辺建物の変化にも対応可能
2015年3月
2016年5月
102
[cd/m2]
102
[cd/m2]
ブラインド重ね合せ画像
屋外輝度画像
明るさ(まぶしさ)判定
即時遮光制御
スラット角決定・動作指令
3-1.成果
12
サイトC(200㎡)における結果
照明消費電力量[kWh/年]
①年間照明用エネルギー削減効果(9-17時)
7,000
タスク照明
6,000
アンビエント照明
5,000
約79%減
4,000
3,000
2,000
1,000
0
従来方式(Hf全般照明)
明るさ感制御方式
年間平均照明消費電力密度 3.29W/㎡を達成
3-3.省エネルギー効果
13
2018年時点: 824 kL/年(累計: 1,649kL )
2030年時点: 4,122 kL/年(累計:32,976kL )
指標A:
①全般照明オフィス(昼光制御なし)
②明るさ感利用タスクアンビエント
(実績)
③システム消費電力
④日点灯時間
⑤年間点灯日数
照明消費電力密度 16W/㎡
照明消費電力密度 3.3W/㎡
①年間施工床面積
②2018年
③2030年
10,000㎡ ×3棟=30,000㎡/年
累積3年
90,000㎡
累積15年
450,000㎡
機器消費電力密度 0.0768W/㎡
12時間
240日
指標B:
※ 省エネルギー効果量=指標A×指標B
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