昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する

平成26年度建築基準整備促進補助事業
2015/4/24
昼光利用による照明エネルギー消費量削減
効果評価の高度化に関する調査
テーマ：
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果
評価の高度化に関する検討
事業主体 ：大成建設株式会社
共同研究者：独立行政法人建築研究所
目的及び調査概要
内容
・目的及び調査概要
・調査項目
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討
(実測)
(実験)
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる
昼光利用効果に関する検討
(シミュレーション)
4) 開口部設計や調光制御設定を評価するための基準案の提案
・まとめ
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
2
目的及び調査概要
調査の背景と目的
非住宅の省エネ基準
昼光利用による照明エネルギー削減効果の適切な評価
開口部・室仕様や調光制御設定との関係を明らかにする
現基準(非住宅の改正省エネ基準)
・安全側の算定評価：開口部（標準的な窓のみ）、調光条件（制御の有無のみ）
→算定における省エネ上の工夫を反映可能とする対応が必要
評価の高度化にむけた昼光利用効果の調査によるデータ取得
実測
：多様な開口部を有する複数の実非住宅の昼光利用実測データ
実験
：調光制御設定の与条件に関する系統的実験による詳細検討
シミュレーション：系統的な条件の組み合わせの解析的検討(実測では困難な条件)
多様な開口部・室仕様、調光制御設定を評価する基準案の提案
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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目的及び調査概要
昼光利用に関わる要因の整理
①屋外要因
窓面天空率
方位 など
②建物要因 (開口部仕様)
開口率
面数
透過率 など
①
④
②
③
③建物要因 (室仕様)
天井高、室奥行き
室内反射率 など
④照明設備要因
設定照度、調光下限値
調光区分、調光速度 など
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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目的及び調査概要
調査項目とフロー
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果
1) 建築仕様と昼光利用効果
H25年度：複数建物での実測
・立地、開口部仕様、室仕様
H25,H26年度の
総合的分析
H25年度：実測・実験
・設定照度、下限調光率
H26年度：補完的実測
・採光量と消費電
力の関係解析、
照明環境の質
への影響など
H26年度：補完的実験・シミュレーション
・より多様な立地、開口部仕様、
室仕様、採光ルーバーなど
・調光区分・センサー位置
・調光速度、検知時間、検知方向
3) 建築仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせと昼光利用効果
シミュレーションによる総合的な検討
H25年度：シミュレーションに必要な要因の整理
・立地、開口部・室仕様に関する要件 ・照明設備仕様、制御に関する要件
H26年度：シミュレーションによるデータ取得
光環境プログラム
・立地・開口・室性状の多様性、照明設備
設定の違いに対する照明エネルギー削
減効果の傾向分析（個別要素、組合せ）
エネルギーシミュレーションプログラム
・速い解析速度を活用した主な要因の各
水準に対する照明エネルギー削減効果
の感度分析と空調負荷との関係の分析
4) 基準案の提案
昼光利用効果の合理的な算定ロジック構築と基準案イメージの提案
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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目的及び調査概要
調査実施体制
共同研究先
事業主体
(独)建築研究所
検討委員会
・全体方針の検討
・実測建物の選定と依頼
・実験条件設定
・シミュレーション条件設定
大成建設(株)
・基準案の検討・提案
・全体計画
・実測・実験・シミュレーションの実施
委託
東京理科大学
東京理科大学
井上研究室
吉澤研究室
井上 隆 教授(主査)
吉澤 望 准教授
東京理科大学
井上研究室
高瀬 幸造 助教
金沢工業大学
加藤研究室
加藤 未佳 講師
首都大学東京
一ノ瀬研究室
一ノ瀬 雅之 准教授
千葉工業大学
望月研究室
望月 悦子 教授
委託先
東京理科大学
井上 隆 教授
東京理科大学
吉澤 望 准教授
実施
首都大学東京
一ノ瀬 雅之 准教授
実施
調査実施
実測
実験
シミュレーション
・検討委員会を設置し、全体方針検討、実測建物選定、実験・シミュレーションの設定を行う。
・事業主体および委託先により、実測調査・実験・シミュレーションを行う。
・最終とりまとめは検討委員会の指導の下、事業主体と委託先にて行う。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と
昼光利用効果に関する検討
[実測]
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
概要
■目的
・多様な開口・室仕様を有する複数の実昼光利用環境を同一手法により計測
・比較することで、効果の範囲と適用条件について把握
■実施内容
実測建物ごとの分析
H25年度(昨年度) 5件
一般的な側窓
ライトシェルフ
→
補完
H26年度(今年度) 4件
昼光導入手法、
(採光ルーバー、採光フィルム、ブラインド角度)
室仕様、窓形態のバリエーション
複数建物を総合的に分析
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測建物ごとの分析
-主要な調査項目1) 屋外環境
2) 開口部仕様・光量
3) 室内仕様・光環境
4) 消費電力量
5) 昼光利用に関する室内視環境
屋外照度(グローバル・全天空)
窓面天空率 *1)
開口率(窓面積/床面積)
単位面積当たりの透過光束*2)
天井高/室奥行
室内表面反射率
水平面照度
電力量
不快グレア予測値PGSV
鉛直面照度
アンケート
[lx]
[－]
[－]
[lm/m2]
[－]
[－]
[lx]
[Wh]
[－]
[lx]
※一部は図面調査による
*1）窓面天空率
*2）単位面積当たりの透過光束
窓
斜線部分/円
窓面よりすべて天空
が臨める場合は0.5
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
床
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
建物仕様 (居室・開口部・照明)
調査年度
建物名
主な特徴
屋外
状況
窓面天空率
階
建物条件・照明設備
室仕
様
開口
部
仕様
実測対象エリアの
面積
H25年度調査物件
建物B
建物C
建物D
建物E
ライトシェル 一般的な横
一般的な横
FF調光制御
ダブルスキン
フ
連窓
連窓
0.301
0.460
0.452
0.471
0.246
窓面前方に
採光面側に
開けた立地 開けた立地 開けた立地
傾斜地
隣棟建物
6階
2階
4階
3階
2階
建物A
256 m2
南側：219 m2
北側：146 m2
335m2
159m2
155m2
0.34
0.27
H26年度調査物件
建物F
建物G
建物H
建物J
採光
一般的な横
ダブルスキン
一般的な横窓
ルーバー
連窓
0.280
0.322
0.416
0.272
概ね
前方に
隣棟影響
開けた土地
開けた土地
隣棟あり
少ない
6階
20階
2階
4階
フロア全体：
520.2㎡
約72㎡
568㎡
66.6㎡
実測エリア：
238㎡
天井高さ
/室奥行き
窓面方位
採光面数
0.22
0.28
0.37
東南
1面窓
南
1面
南
1面
窓仕様
ダブルスキン
横連窓
+ブラインド
日射遮蔽装置
ブラインド
ブラインド
手動制御
500～550
手動制御
700
463
774
280
487
430
372
25%
25%
0%
インテリア固定
ペリメータ25%
25%
5%
日射遮蔽制御
設定照度 [lx]
夜間照度(実測値)
[lx]
照明
設定
・制御
調光下限値［％］
0.24
0.26
南
南東
南西
南・西
2面
１面
2面
1面
横連窓
横連窓
横連窓
採光ルーバー
+ライトシェル
横連窓
+ブラインド
+ブラインド
+横連窓
フ
ロールスク
ブラインド 木製ブラインド ブラインド
ブラインド
リーン
自動制御
手動制御
手動制御
自動制御
自動制御
200
700
400
500
300
260
0.41
0.27
東・西・南
3面
西
1面
横連窓
庇＋横連窓
＋ブラインド
ブラインド
ブラインド
手動制御
635
自動制御
400～750
654
個別制御シス インテリア固定 5％～25％
ペリメータ35% 実験条件による
テム
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
照明消費電力と照明消費電力削減効果
照明消費電力[W/m2]
今年度実施
20
18
晴天日
18
16
14
消費電力[W/m2]
消費電力[W/m2]
16
12
10
8
6
4
曇天日
14
12
10
8
6
4
2
0
2
条件① 条件② 条件③
建物A 建物B 建物C 建物D 建物E 建物F 建物G 建物H
日没前
建物J
0
建物A
建物B
建物C
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
建物D
日没前
日没後
エネルギー削減効果[-]
照明消費電力削減効果
（夜間電力基準）)[%]
今年度実施
20
建物E
建物F
建物G
建物H
日没後
今年度実施
・各建物ごとに
1)照明消費電力
2)夜間電力を基準とした照明消費電力
を算出
条件① 条件② 条件③
建物A 建物B 建物C 建物D 建物E 建物F 建物G 建物H
晴天日
建物J
曇天日
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測調査 - 建物F
屋外環境
窓面天空率
窓仕様
開口部仕様
居室仕様
照明器具
照明設定
・制御
日射遮蔽装置
制御
開口率
（窓面積/床面積）
階
面積
建物F
0.28
採光ルーバー
+横連窓
木製ブラインド
自動制御
0.38
6階
238 m2
18m（フロア全体では、
室奥行
32m）
窓面方位
南西
採光面数
3面
器具光束［lm］
5290
対象室の
6台×20列
器具数
=120台
設定照度 [lx]
500
下限調光率［%］
5%
採光ルーバーが窓面上部に設置された建物
窓面下部：木製ブラインド(自動制御)
LED照明、人感センサー、明るさセンサー
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
天井反射
屋外
木製
ブラインド
(自動制御)
室内
12：00
透過光束時刻推移(2014/9/29)
採光ルーバー概要
建物周辺の状況
5400[mm]
7200[mm]
900 [lx]
7200[mm]
800
36000mm
13250[mm]
13250mm
電力測定区分 CH1～3
CH2
CH1
採光ルーバー
140
120
100
採光ルーバー
80
上向き透過光束
60
40
採光ルーバー
20
下向き透過光束
0
16：00
20：00
0：00
採光ルーバー
全透過光束
窓面
700
CH3
600
500
1800 180018001800 3600 18001800 1800[mm]
400
300
200
採光ルーバー
机位置
照度ロガー設置位置
0
実測エリア
・方位及び隣棟の影響を受けながらも、
室内の水平面照度の上昇に寄与
・ペリメーターでは昼光が得られる
時間帯でほぼ0W/m2(夜間7W/m2)
水平面照度[lx]
2000
100
1列目
5列目
CH1電力
水平面照度分布
2列目
6列目
CH2電力
3列目
7列目
CH3電力
4列目
8列目
*水平面照度測定高さ:750[mm]
10
1600
8
1200
6
800
4
400
2
0
0
消費電力[W/m2]
採光
ルーバー
14000
12000
10000
8000
グローバル照度
6000
ブラインド全透過光束
4000
2000
0
4：00
8：00
0：00
グローバル照度[klx]
透過光束[lm/m2]
実測調査 - 建物F
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
水平面照度・消費電力時刻推移
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測調査 - 建物G
屋外環境
窓面天空率
窓仕様
日射遮蔽装置
開口部仕様
制御
開口率
（窓面積/床面積）
階
居室仕様
照明器具
照明設定
・制御
建物G
0.322
横連窓
ブラインド
自動制御
鉛直面照度
水平面照度
⑤
アンケート回答位置区分
②
④
0.221
BEMS解析20階分
72m2
面積
（フロア全体では2800m2）
約18m
室奥行
（フロア全体では20m～30m）
南西
窓面方位
（フロア全体では4方位）
1面
採光面数
（フロア全体では4面採光）
器具光束［lm］
対象室の
各エリアで異なる
器具数
計396台
アンビエント300lx
設定照度 [lx]
(タスク含めて700lx)
下限調光率［%］
個別制御システム
輝度画像
①
③
詳細実測調査エリア
詳細実測
調査エリア
コア部分
約60m
・ダブルスキンを使用した大規模オフィスビル
・個別制御システム（執務者が天井照明を調光可能）
・タスク・アンビエント700lx(アンビエント設定照度300lx) 建物平面図と詳細実測エリア
約60m
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測調査 - 建物G
約15000[mm]
建
水平面照度[ｌｘ]
約10,000[mm]
照度ロガー設置位置
4
2
窓面
5
3
実
1000
1
照度分布
①
②
③
④
⑤
800 ＊水平面照度
測定高さは
600
750[mm]
400
200
0
0：00 2：00 4：00 6：00 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00 18：00 20：00 22：00 24：00
建物 水
度時刻推移
対象フロア水平面照度時刻推移(2014/12/2)
実測対象エリア平面図
費電力時刻推移（2014/9/29）
600
500
300
200
100
0 [lx]
水平面照度分布(2014/12/2 13：55)
消費電力[W/m2]
400
15
12
9
図
建物G水平面照度時刻推移（
）
アンビエント照明
タスク照明
コンセント電力
その他
6
3
0
11 2
2 3
3 4
4 55 66 77 88 99 10
10 11
12 13
13 14
14 15
15 16
16 17
17 18
18 19
19 20
20 21
21 22
22 23
23 24[h]
24 [h]
11 12
図9 建物G対象フロア消費電力時刻推移（2014/12/2）
対象フロア消費電力時刻推移（2014/12/2）
・制御ゾーン毎に昼光連動調光制御を実施。
・ピーク時5W/m2(日中、タスク照明併用)
・タスク・アンビエント照明(700ｌx程度)、人感センサーにより,照明用消費電力を抑制
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
15
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測調査 - 建物H
屋外環境
窓面天空率
窓仕様
日射遮蔽装置
開口部仕様
制御
開口率
（窓面積/床面積）
階
面積
居室仕様
室奥行
窓面方位
採光面数
器具光束［lm］
照明器具
対象室の
器具数
設定照度 [lx]
照明設定
・制御
下限調光率［%］
建物H
0.416
横連窓
ブラインド
手動制御
0.21
2階
568 m2
8.3m
東、西、南
3面
3360
21台×4列
=84台
635
インテリア固定
ペリメータ35%
開けた立地におけるブラインド固定の運用 小規模建物
ブラインド角度毎に効果を確認
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
16
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
30度 45度 60度
200
180
ブラインド角度45°
160
ブラインド角度60°
140
120
グローバル照度
100
80
60
40
20
0
4：00 6：00 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00 18：00 20：00 22：00 24：00
ブラインド角度30°
透過光束時刻推移(2014/12/9)
ブラインド角度
電力測定区分 ６ ch2
５
４
３
照明位置
２
１
窓面
ch1
5600
5600
5600
5600
実測エリア天井伏図
水平面照度[ｌｘ]
・一般的な手動ブラインドでは、
角度30度の透過光束は、45度の約2倍。
・ペリメータ側消費電力は夜間に対し、
晴天日日中で 大幅に削減
・調光下限値の影響を受ける場合もあり
4000
3000
2000
00
300
300
600
600 900
900 1200
1200 1500
1500[lx][lx]
図12 建物H水平面照度分布
水平面照度分布(2014/12/25 14：56）
＊水平面照度
1
2
測定高さは
3
4
750[mm]
5
6
CH1
CH2
1000
20
15
10
5
消費電力[W/m2]
建物周辺の状況
20000
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0：00 2：00
グローバル照度[klx]
室内
屋外
透過光束[lm/m2]
実測調査 - 建物H
0
0
0：00 2：00 4：00 6：00 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00 18：00 20：00 22：00 24：00
水平面照度・消費電力時刻推移（2014/12/25）
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測調査 - 建物J
屋外環境
窓面天空率
窓仕様
日射遮蔽装置
制御
開口率
（窓面積/床面積）
階
面積
居室仕様
室奥行
窓面方位
採光面数
器具光束［lm］
照明器具
対象室の
器具数
設定照度 [lx]
照明設定
・制御
下限調光率［%］
開口部仕様
建物J
0.272
庇+横連窓
+ブラインド
ブラインド
自動制御
0.11
4階
66.6 m2
9.8m
西
1面
3520
4台×5列
=20台
400～750
5%～25%
（実験条件による）
450[mm]
450[mm]
採光フィルム
自動制御
ブラインド
窓面に貼付された採光フィルム
窓上部から採光し天井面に導光
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
18
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
実測調査 - 建物J
設定照度750lx
調光下限値25％
透明単板ガラス+採光フィルム（日中電力）
透明単板ガラスのみ（日中電力）
設定照度400lx
調光下限値5％
夜間電力
0
フィルム面
3列目
4列目
建物周辺の状況
5列目
：調光センサー位置
6800[mm]
2列目
窓側
1列目
6
消費電力[W/m2]
8
10
12
：調光センサー連動区分
図14 建物J概要
20000
100
18000
90
16000
80
西鉛直面照度
14000
70
12000
60
全光束
10000
50
40
8000 上向き光束
30
6000
20
4000 下向き光束
10
2000
0
0
0：00 4：00 8：00 12：00 16：00 20：0024：00 0：00 4：00 8：00 12：00 16：00 20：00 24：00
(a)透明単板ガラス部
9800[mm]
平面図と照明配置
西鉛直面照度[k㏓]
窓面の状況
4
設定別消費電力
透過光束[lm/m2]
＊ブラインド併用
2
(b)採光フィルム部
窓面透過光束（2014/05/31）
・採光フィルム+ブラインド(45度)で、ガラス+ブラインドの約2倍の光束を導光
特に上向き光束は透明単板ガラスに比べて約2.5倍
・消費電力は1割程度削減 (フィルム無し8W/m2→フィルム有り7W/m2)
調光下限値5%では、調光下限値25%に比べて、より削減
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
19
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
まとめ(1) – 実測建物毎の結果(H26年度)
・昨年度(H25年度)の一般的な側窓の建物の実測に加え、
奥行き、窓形態、昼光導入手法等のバリエーションのある建物を補完的に実測
昨年度の結果と合わせ、総合的な分析を実施。
・建物F： 採光ルーバー
方位及び隣棟の影響を受けながらも、室内の水平面照度の上昇に寄与
ペリメーターでは昼光が得られる時間帯でほぼ0W/m2(夜間7W/m2)
・建物G： 執務者により調光可能な個別制御 大規模建物
個別制御システムを採用(執務者が天井照明を調光可能）
ピーク時5W/m2(日中、タスク照明併用)
タスク・アンビエント照明(700ｌx程度)、人感センサーにより照明用消費電力を抑制
・建物H： 開けた立地におけるブラインド固定の運用 小規模建物
一般的な手動ブラインドでは、角度30度の透過光束は、45度の約2倍。
ペリメータ側消費電力は夜間に対し、晴天日日中で 大幅に削減
調光下限値の影響を受ける場合もあり
・建物J ：採光フィルム
窓面に貼り付けた採光フィルムの窓面の光束を上向きにする効果を確認
消費電力は1割程度削減 (フィルム無し8W/m2、フィルム有り7W/m2)
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
20
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
複数建物の総合的な分析
-各建物仕様一覧測定年度
建物名
2013年
平成２５年度
建物A 建物B 建物C 建物D 建物E
建物F
2014年
平成２６年度
建物G 建物H
建物J
9064
2734
1192
8356
6410
7688
約100000
976
66.6
面積[㎡]
256
219
335
159
155
238
約72
568
66.6
窓面方位
東南
南
南
南
南東
南西
南・西
東・西・南
西
採光面数
1面
1面
1面
2面
1面
3面
1面
室仕様
延床面積[㎡]
照明設定・制御
開口部仕様
ライトシェルフ
+
窓仕様
ダブル
スキン
＋
＋
＋
ブラインド ブラインド ブラインド ブラインド
採光ルーバー
採光ルーバー
＋横連窓
（北西）
横連窓
日射遮蔽
装置制御
ブラインド
手動制御
設定
500～550
照度[lx]
タスク照明
✕
の有無
下限値
調光率[%]
採光フィルム
+
（南西）
横連窓 横連窓 横連窓 横連窓
＋
実測対象 実測対象
エリア：2面 エリア：1面
ロール
ブラインド ブラインド
ブラインド
スクリーン
手動制御 手動制御
手動制御
手動制御
ブラインド
自動制御
(木製）
横連窓
ダブル 横連窓
＋
＋
スキン ブラインド ブラインド
ブラインド
自動制御
ブラインド
手動制御
700
200
700
400
500
300
635
✕
✕
✕
✕
✕
○
✕
※実験条件
により異なる
✕
インテリア側
25
25
0
25
25
5
個別調光 ⇒調光固定 ※実験条件
システム ペリメータ側 により異なる
⇒35％
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
21
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
立地と窓面制御による光量の分析
-窓面天空率と日積算透過光束-
照明消費電力[W/m2]
180 ブラインド手動制御
150
120
90
60
ブラインド自動
制御
導光装置
60
50
40
天空率
晴天日
30
20
曇天日
30
建物B
0.46※
建物C
0.452
建物D
0.471
建物E
0.246
建物G
0.332
建物H
0.416
建物J
0.272
※想定値
建物F
0.280
10
0
建物A
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
建物A
0.301
70
天空率[%]
日積算透過光束[Klmh/m2]
210
0
B E H C G F（BL） F D
日積算透過光束と天空率の関係
日中
夜間
建物A B E H C G
晴天日
曇天日
J
①ペリメータ側のみ
②測定範囲全体平均
③設定照度750lx、下限値25％
④設定照度400lx、下限値5％
未測定
①② ③④
①② ③④
F D J A B E H C G F D J
照明消費電力削減効果(夜間電力基準)[%]
-
・ブラインド手動制御を用いた建物A, B, E, H
窓面天空率が高いほど、透過光束が多い
・ブライド自動制御を用いた建物C, G, F
天空率に差異があるものの透過光束は同程度
・導光装置を採用した建物D, F, J
多くの透過光束が得られる
特に天空率の低い建物F, Jでも透過光束は多い
・消費電力
窓仕様の違い、設定照度が大きく関係
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
22
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
窓面・床面の大きさに関する分析
-開口率(床面積を考慮)に対する日積算透過光束-
100
③設定照度750lx、下限値25％
①ペリメータ側のみ
②測定範囲全体平均 ④設定照度400lx、下限値5％
③
40
60
30
40
20
20
10
0
建物 A
床面積基準の日積算透過光束[Klmh/m2]
50
開口率
開口率[-]
削減率[％]
80
曇天日
晴天日
①
③
④
0
D
J
照明消費電力削減率と開口率(窓面積/床面積)
B
E
100
晴天日
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
建物 A
B
H
G
②
C
F
・ブラインド手動制御を用いた建物B, E, H
開口率と削減率に相関
・建物A
透過光束が少なく、削減効果も小さい
・ブラインド自動制御を用いた建物C, G
LEDの消費電力が低く、削減効果は約2割
・導光装置を採用した建物D, F, J
高い昼光利用効果
・全般的な昼光利用効果
夜間と比較し日中は2割削減
・床面積基準の日積算透過光束により、
対象室における昼光利用照度の
ポテンシャルを示す。
曇天日
・建物CとFは同程度の値
採光ルーバーとブラインドの併用は
天空率の低い場所でも有効
E
H
C
G
F （BL）
床面積基準の日積算透過光束
D
J
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
23
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
室仕様に関する分析
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
建物A 建物B 建物E 建物H 建物C 建物G 建物F 建物D 建物J 建物J
750lx 400%
25% 5%
日中電力
夜間電力
削減率
1.20
1.00
0.80
削減率[-]
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
削減率[-]
天井高さ/室奥行き[-]
消費電力[W/m2]
-天井高さ/室奥行きに対する消費電力-
0.60
0.40
0.20
0.00
0.00
天井高さ/室奥行き
0.20
0.40
0.60
天井高さ/室奥行き[-]
・「天井高さ/室奥行き」が小さいと削減率は低下する傾向
(床面積あたりに配分される窓面から透過光束の面積密度が低下するため)
※建物D：特異的な値を示す。(ライトシェルフ導入、2面採光などにより、エリア全域で日中消灯）
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
24
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
昼光による視環境の質に関する分析
不快グレア予測値(PGSV)
PGSVと人感の対応
PGSV
カ テゴリー
3
3
ひど すぎる と
感じ始める
2
不快だと
感じ始める
1
気になり
始める
0
0以下
感じ始める
気にならない
建物A
建物B
建物C
建物D
建物E
建物F
建物G
建物H
建物J
2
PGSV[-]
1
0
-1
-2
-3
9：00
10：00
11：00
12：00
13：00
14：00
15：00
16：00
17：00
晴天代表日における各建物の窓面の不快グレア
・導光装置を採用した建物D,Fは昼光導入量を増加させるため比較的、値が大きくなっている
・建物D ライトシェルフ + 手動ロールスクリーン(日射遮蔽)
過剰に昼光が導入される場合があり、値が高い。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
25
-実測に基づくシミュレーション
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
シミュレーション建物外観
シミュレーション因子
照明消費電力[kWh/㎡]
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
省エネ効果率[%]
case
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ライトシェルフの有無
ライトシェルフの
出幅w[m]
ライトシェルフの
天井高からの距離y[m]
ライトシェルフの
窓からの距離x[m]
反射率[%]
◯
×
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
×
◯
1
1
0.5
2
1
1
1
1
1
1
-
1
1
1
1
1
0.5
1.5
1
1
1
1
-
1
0
0
0
0
0
0
-0.5
-1
0
0
-
0
50
50
50
50
50
50
50
50
30
70
-
50
ブラインド有無
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
◯
上部×
下部◯
40
35
30
25
20
15
10
5
0
省エネ効果率[%]
電力[kWh/㎡]
導光装置の詳細検討 ライトシェルフの効果
シミュレーション条件と照明消費電力及び省エネルギー効果率
・昨年度実測建物(D)をベースにシミュレーションによりバリエーションを検討
・「ライトシェルフ+ブラインド併用」の運用では、窓面上部の更なる昼光導入を行うことで
「窓面全面ブラインド」に比べて、照明消費電力量の削減が達成される。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
26
1) 建築仕様と昼光利用効果に関する検討 [実測]
まとめ(2) – 総合的な分析(H25年度+H26年度)
・本年度の実測と、昨年度の結果を含めた全実測物件の比較検討を実施
・昼光利用連動制御による照明消費電力削減効果
調光固定を想定した夜間電力と比較
一般的な開口部・室性状の場合：(但し調光連動制御の正常な運用が前提)
照明消費電力を約20%割程度削減(晴天日)
窓面の透過光束は、窓面天空率(立地)に概ね比例
室奥行き、対象床面積が大きいと、削減効果は低下する傾向
・ライトシェルフや採光ルーバー・フィルムなどの導光装置
導光装置を開口部に用いた積極的の昼光導入の場合
照明消費電力を50%～70%削減(晴天日)
窓面の上部を利用し、窓面の透過光束を増加させることが可能
隣棟間隔の狭い都心部においても、室内に効率的に昼光を導入
・昼光利用による室内光環境評価
窓面の透過光束を多く得られると、机上面明るさや空間満足度が高い
ブラインド等の採用と適切な角度設定で昼光導入と眩しさ防止を両立
ex)窓上部のライトシェルフで昼光導入、窓下部のブラインドで眩しさ防止
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
27
2) 照明設備仕様・設定と
昼光利用効果に関する検討
[実験]
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
概要
■目的
昼光利用連動制御の照明設備仕様・設定と照明エネルギーの知見の取得
4調光区分
インテリア2
削減幅
インテリア
下限
照度
昼光
照度
ペリメータ
ペリメータ1
4340
水平面照度計
H25年度
実験
H26年度
①昼光利用効果に対する
年間の影響を解析
調光速度[%/s]
インテリア1
ペリメータ2
設定
照度
調光率[%]
照度[lx]
2調光区分
初期
照度
調光速度・検知時間
調光区分・明るさセンサー配置
4340
明るさセンサー
センサ照度[lx]
設定照度・調光下限値
検知時間 [s]
H26年度
②-1 実験室実験
照明エネルギーへの影響
視環境への影響(アンケート調査)
②-2 解析 (実験の補完)
照明エネルギーへの影響
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
29
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
① 昼光利用照度と人工照明の設定照度、調光下限照度との関係
昼光利用＋人工照明の照度[lx]
エネルギー削減に寄与しない
昼光利用照度
H25年度の実験を
補完する年間解析
エネルギー削減に寄与する
昼光利用照度
設定照度
調光下限照度
昼光利用による
エネルギー削減分
人工照明
消費エネルギー分
3133
年間の1時間ごとの照度の構成
・人工照明照度は、昼光利用照度に応じて減じられる
昼光と
人工照明 ・設定照度を超える昼光利用照度は照明エネルギー削減には寄与しない
の関係 ・昼光利用に関わらず、下限調光率に応じた人工照明照度が出力される
算出
方法
1)拡張アメダス気象データにもとづき昼光利用照度を算出
2)昼光利用照度のうち人工照明照度削減に寄与する割合を算出
3)年間照明エネルギー削減効果を算出
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
30
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
① 人工照明照度削減に寄与する昼光利用照度の割合と
年間照明エネルギー削減効果
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
人工照明下限照度 [lx]
200[lx]
400[lx]
700[lx]
設定照度
300[lx]
500[lx]
1200[lx]
100
80
60
40
20
0
0
100
200
300
人工照明下限照度 [lx]
400
100
※屋外鉛直面照度と室内受光面照度との比率
200[lx]
300[lx]
400[lx]
500[lx]
700[lx]
1200[lx]
80
60
40
20
0
東
西
南
北
方位
200[lx]
400[lx]
700[lx]
設定照度
300[lx]
500[lx]
1200[lx]
100
80
60
40
20
0
東
西
南
北
設定照度
昼光利用照度のうち
人工照明照度削減に寄与する割合[%]
100
設定照度
昼光利用照度のうち
人工照明照度削減に寄与する割合[%]
昼光利用照度のうち
人工照明照度削減に寄与する割合[%]
300[lx]
500[lx]
1200[lx]
昼光利用による
照明エネルギーの削減効果[%]
照明エネルギー
削減効果
200[lx]
400[lx]
700[lx]
設定照度
昼光利用による
照明エネルギーの削減効果[%]
人工照明照度削減
に寄与する
昼光利用照度の
割合
昼光利用率
方位
200[lx]
400[lx]
700[lx]
100
方位
300[lx]
500[lx]
1200[lx]
80
60
40
20
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
昼光利用率[ND]
200[lx]
400[lx]
700[lx]
設定照度
昼光利用による
照明エネルギーの削減効果[%]
下限照度
300[lx]
500[lx]
1200[lx]
100
80
60
40
20
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
昼光利用率[ND]
人工照明下限照度が小
高い昼光利用率、南面は、昼光利用照度のうち削減
さいほど削減効果は高い に寄与する割合は小さいが、削減効果は高い
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
31
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
②-1 昼光連動調光制御の実験 –概要・調光区分、調光速度、検知時間に関し、
照明エネルギー削減効果との関係、 執務者の明るさ変動の知覚を調査
実験期間
2014/11/19～2015/1/23
対象室仕様
地上4階(千葉県野田市), 東面窓、ブラインド(30°固定)
照明器具
ERK8773W (LED:, 4000K,下限調光率10%)×12台
調光率100%で机上面照度1400[lx]
照明制御
明るさセンサによる調光制御、設定照度: 500lx
PC(調光制御アルゴリズム)+調光コントローラ
調光出力: 1%刻み、明るさセンサ信号取得間隔: 0.1s
調光速度1[%/s]で机上面照度14[lx/s]相当
計測要領
水平面照度：照度ロガー(パーティション上部), 1s間隔
消費電力：調光率(0.1s間隔)との関係式により算出
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
32
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
②-1 昼光連動調光制御の実験 – 実験条件
4調光区分
2調光区分
開始
明るさセンサー計測値の取得
インテリア2
設定照度±10lx
(不感帯)以内
現在の
調光率を
送信
NO
インテリア1
インテリア
YES
検知時間の移動平均を計算
ペリメータ
ペリメータ2
設定照度と移動平均照度
の差分を計算(過不足照度)
ペリメータ1
調光比照度式より
過不足調光率を計算
4340
明るさセンサー
4340
水平面照度計
調光率送信
調光区分
調光制御設定
制御アルゴリズム
実験条件
調光区分
2
4
2
2
調光速度[%/s]
1
1
2
4
検知時間[s]
10
10
10
10
2
1
1
2
1
5
2
1
20
・調光区分の大小
・調光速度の緩急
→照明エネルギー削減効果
と明るさ変動の知覚を調査
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
33
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
②-1 昼光連動調光制御の実験 – 実験結果
各条件における照度と調光率の推移
4調光区分
基準条件
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
9
調光率
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
9
50
40
30
20
10
0
9
10 11 12 13 14 15 16 17
水平面照度 室中央
グローバル照度
140
120
100
80
60
40
20
0
10 11 12 13 14 15 16 17
ペリメータ1
インテリア1
インテリア
調光率[%]
調光率[%]
ペリメータ
水平面照度 室奥
水平面照度 窓側
水平面照度[lx]
水平面照度 室中央
グローバル照度
140
120
100
80
60
40
20
0
10 11 12 13 14 15 16 17
グローバル照度[klx]
水平面照度[lx]
水平面照度 室奥
水平面照度 窓側
グローバル照度[klx]
水平面照度
50
40
30
20
10
0
ペリメータ2
インテリア2
※
1：窓側
2:室奥側
9
10 11 12 13 14 15 16 17
4調光区分：12時台に調光区分間の干渉と見られる変動
基準条件に比べて窓側、室中央の室内照度が安定
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
34
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
②-1 昼光連動調光制御の実験 – 実験結果
エネルギーと明るさ変動の知覚への影響
インテリア
夜間消費電力
省エネ効果率
8
7
6
5
4
3
2
1
0
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
-5%
-10%
省エネ効果率軸[%]
日平均照明消費電力[W/㎡]
ペリメータ
2[%/s]
4区分
基準
条件
回答数
100
調光
区分
4[%/s]
1[s]
5[s]
調光速度
■エネルギーへの影響
・4調光区分：
消費電力が上昇(照度の適正化)
・執務者の在/不在
明るさセンサに影響を与える
20[s]
検知時間
電力と省エネルギー効果率
不快ではない
やや不快
不快
非常に不快
75
50
25
0
4
基準条件 調光区分
2
4
調光速度
[%/s]
1
5
検知時間
[s]
明るさ変動に対する回答結果
20
■明るさ変動の知覚
・調光速度4[%/s]
非常に不快の回答が多い
(不安定な制御であったため)
・調光速度2[%/s]
安定した制御であったが、
不快との回答が見られる
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
35
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
②-2 調光速度・検知時間と照明エネルギーの関係の解析
70
昼光利用照度 [lx]
人工照明照度+昼光利用照度 [lx]
目標照度を超える人工照明照度 [lx]
700
50
照度[lx]
500
400
300
30
10
100
0
0
8:00
8:10
8:20
8:30
8:40
8:49
8:00
9:00
8:10
8:20
8:49
9:00
照度[lx]
照度[lx]
40
300
30
20
200
10
100
0
8:00
8:10
8:20
8:30
8:40
8:49
9:00
8:10
8:00
8:20
8:30
8:40
Case4 調光速度1[%/s ]検知時間1[s]
屋外グローバル照度 [lx]
40,000
照度[lx]
9:00
調光率 [%]
0
Case
調光
速度
検知
時間
Case3
Case4
[%/s]
4
1
[s]
10
1
30,000
20,000
10,000
0
8:20
8:49
50
400
60,000
8:10
8:40
60
昼光利用照度 [lx]
人工照明照度+昼光利用照度 [lx]
目標照度を超える人工照明照度 [lx]
600
・不安定な制御
設定照度を超える時間帯が発生し、
エネルギーに影響を与える。
8:00
8:30
Case3 調光速度4[%/s] 検知時間10[s]
700
500
50,000
40
20
200
・安定した制御
調光速度の緩急の
エネルギーへの影響は小さい
調光率 [%]
60
600
照度[lx]
・変動の大きい実気象データを用いた
照明制御のシミュレーション
調光速度の緩急、
制御の安定/不安定を模擬
800
8:30
8:40
屋外気象データ
8:49
9:00
人工照明照度 人工照明照度
(昼光利用なし) (昼光利用あり)
[lx・h]
500
500
[lx・h]
374.2
374.5
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
目標照度を超
える
人工照明照度
[lx・h]
46.1
3.3
36
2) 照明設備仕様・設定と昼光利用効果に関する検討 [実験]
まとめ
①下限調光率・設定照度の年間の昼光利用効果への影響
・昼光利用照度の寄与率は、下限調光率および設定照度に大きく左右され、
下限調光率が小さいほど削減効果が高い。
※昼光利用照度の寄与率：昼光利用照度における人工照明削減に寄与する割合
② 調光区分と調光の緩急によるエネルギー・光環境への影響
・机上面廻りの反射率の変動は、明るさセンサーによる調光制御に影響を及ぼす
・調光区分の分割数(センサー設置位置)は、細かいほど、照度の日変動が安定。
(調光区分によっては照度の適正化によりエネルギー増)
調光区分間の干渉の留意が必要。
・調光速度が速くなると、執務者の光環境に対する評価が低くなる傾向が見られる
・ハンチング現象は、目標に対して過剰な照度となり、エネルギー増となる
・極端に遅い調光速度でなければ、調光の緩急のエネルギーへの影響は小さい
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
37
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の
組み合わせによる
昼光利用効果に関する検討
[系統的シミュレーション]
38
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
概要
■目的
・実測・実験で含まれない昼光利用における因子と水準を考慮した
年間照明エネルギー解析による系統的な検討
■実施項目
エネルギーシミュレーションプログラム
2次元照度分布を考慮した解析
照明負荷と空調負荷の関係
H-Load-L
BEST
光環境シミュレーションプログラム： Radiance
（Radianceに対応するエネルギー計算プログラムを作成）
昼光利用における因子と水準に
基づいた解析
昼光利用における因子・水準の
複合的な組みあわせによる解析
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
39
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
年間シミュレーションの系統的検討における因子
要因
1)屋外条件
2)窓の形態
3)日射遮蔽・採光装置
4)室形状・表面
5)照明器具
6)調光制御
7)明るさセンサー
項目
・周囲建物
・周囲地盤
・大きさ
・形状
・位置
・ガラス種類
・方位
・ブラインド
・ライトシェルフ
・ルーバー
・天井高
・居室奥行
・反射率
・光源
・器具側調光信号
・調光区分
・制御側調光信号
・照度
・設置間隔
・検出範囲
水準
窓面天空率
地物反射
開口率、縦寸法、横寸法、面数
横連窓、縦連窓、フルハイト、ポツ窓
側窓(片側窓・両側窓)、頂側窓
一般的な透過率、低い透過率
東 西 南 北
自動ブラインド、手動ブラインド（角度）
天井面と窓面に対する相対高さ、出幅
幅、間隔、角度
2.4m、3mなど
10m、15mなど
床・壁・天井
蛍光灯、LED
下限値、上限値
面積、灯数、ペリメータ、インテリア
調光率可変(下限値、上限値)、調光率固定
照度設定、初期設計照度
3.2m、6.4mなど
2.5mなど
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
40
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
Radiance、BEST、HLOAD-Lの比較
名称
Radiance
主用途
光環境
シミュレーション
詳細な形状を再現した
照明エネルギー計算
CADによる
3次元形状
3次元形状により再現
主な特徴
形状
形状 再現性
モデル
開口部形状
室形状
気象データ
照度分布
解析
による
輝度分布
出力
消費エネルギー
解析 計算負荷
特徴 空間分布解析
年間解析
BEST
HLOAD-L
エネルギー
エネルギー
シミュレーション
シミュレーション
照明を考慮した
2次元照度分布を考慮
空調負荷を計算
した空調負荷を計算
断面形状による
断面形状＋平面形状
2次元形状
による3次元形状
庇、ブラインドモデル
庇、ブラインドモデル
により再現
により再現
3次元形状により再現
天井高さ、室奥行
天井高さ、室奥行
により再現
により再現
天空輝度分布データ
拡張アメダス標準年
拡張アメダス標準年
（1991－2000）
（1991－2000）
(昼光照度基準標準
気象データ)
天空輝度分布は考慮な 天空輝度分布は考慮な
天空輝度の分布を考慮
し
し
1次元分布
平面的な2次元分布
空間分布
(窓面距離)
空間分布
☓
☓
○
〇
プログラムを作成
大きい
小さい
低い
△
○
△
△
○
〇
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
41
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
シミュレーションにおける基準モデル
シミュレーション共通のモデル
BESTにおけるモデル
39800mm
29800mm
5000mm
600mmグリッドの照明配置
5000mm
15000mm
ペリメータゾーン
非空調室
１次エネルギー消費量算定用WEBプログラム
1200mm
1200mm 1200mm 1200mm 1200mm
1200mm 1200mm
800mm
インテリアゾーン(290㎡)
(62.5㎡)
400mm
5000mm
1200mm
(62.5㎡)
ペリメータゾーン(174㎡)
1988mm 1600mm
1200mm
800mm
400mm
基準モデル平面図
壁面
1600mm 2000mm
12mm
800mm
有窓壁面
0.3%
開口率
400mm
800mm
10%
800mm
800mm
20%
2400mm 2800mm 3200mm
1800mm
3600mm
5000mm
1800mm
1400mm
1800mm
1800mm
10000mm
1800mm
1800mm
1800mm
1000mm
1200mm
800mm
30%
800mm
40%
800mm
50%
4000mm
２８00mm
窓面
10000mm
7000mm
インテリアゾーン
400mm
60%
70%
80%
照明調光あり
照明調光なし
ペリメータゾーン
インテリアゾーン
90%
有窓壁面開口率=窓面積の外壁面積に対する割合
基準モデル断面図
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
42
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
照明と空調のエネルギーの関係(BEST)
トレードオフになる仕様
1,200
暖房設備
1,000
冷房設備
基準
800
600
178.3
400
159.3
158.9
200
317.8
354.6
397.6
221.3
183.9
0
200
400
249.2
175.1
464.0
160.9
185.1
517.7
140.6
195.6
572.7
122.7
205.2
632.5
122.4
照明設備
226.4
242.3
713.0
751.7
782.8
122.2
122.2
122.2 0
212.7
20.5
726.3 734.8 760.8 800.0 849.4 891.0 960.1 1047.9 1100.3 1147.3 41.0
0.3
10
20
30
40
50
60
70
80
開口率(％)
図3 有窓壁面開口率計算結果
有窓壁面開口率
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
90
年間照明消費電力量[kWh/(㎡・年)]
（二次エネルギー）
-
一次エネルギー消費量[MJ/(㎡・年)]
トレードオフとなる仕様：空調エネルギー(冷房)が増加、照明エネルギーが減少
・有窓壁面開口率=外壁面積における窓面積の割合
・ガラス種類
・外部遮蔽庇
43
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
照明と空調のエネルギーの関係(BEST)
共に削減となる仕様
1,200
暖房設備
1,000
照明設備
基準
800
600
冷房設備
166.0
196.1
195.6
195.0
193.8
186.6
569.1
572.7
576.1
533.1
547.8
110.6
122.7
136.6
121.8
174.4
400
200
0
711.2
95.1
20.5
200
400
0
年間照明消費電力量[kWh/(㎡・年)]
（二次エネルギー）
一次エネルギー消費量[MJ/(㎡・年)]
共に削減となる仕様：空調エネルギー(冷房)が減少、照明エネルギーも減少
・ブラインド角度 自動制御：スラット角を細やかに保護角制御。
・ブラインド色
明色：昼光利用効果が高く、日射を反射。
・室内反射率
明色：照明エネルギー減少、照明発熱削減
875.8
30°
30°
891.0
907.7
848.7
908.8
972.3
60° 自動制御
自動制御 常時閉
常時閉 常時開
常時開
45°
45°
60°
ブラインド種類
図6 ブラインド種類計算結果
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
41.0
44
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
照明用一次エネルギー
消費量 [MJ/㎡]
2次元照度分布を考慮したエネルギーシミュレーション(H-Load)
80
南面開口
西面開口
1
1
北面開口
東面開口
60
40
20
0
室幅10m
2
5 10
室幅40m
2
5 10
1 2 5 10
調光制御領域[m]
1
2
5 10
・「窓→室奥方向」と「室幅方向」の2次元照度分布を考慮
・「室幅方向の調光区分間隔」と「室幅」と照明エネルギーへの影響を計算
・壁面近傍に生じる低照度部分の影響を再現した解析が可能
室幅が狭いほど、壁面近傍の影響を受けてエネルギー増大
室幅方向の調光区分間隔が細かいほど、壁面近傍照度が適正化(調光率上昇)
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
45
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子と水準に基づいた
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
年間照明消費電力量[kWh/m2]
窓面天空率
地物反射
有窓壁面開口率
ガラス種類
ブラインド角度
ブラインド反射率
室奥行き
室内反射率
室内什器
下限調光率
調光区分
設定照度
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
など
46
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子と水準に基づいた
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
①屋外要因
窓面天空率 地物反射
22
30%
20
25%
18
20%
16
15%
14
10%
12
5%
10
0%
0.1
0.3
0.5
窓面天空率
10%
20%
削減率
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
30%
地物反射
・立地や対象室の階数の効果を示す因子として窓面天空率の影響が大きい。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
47
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子と水準に基づいた
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
有窓壁面開口率
ガラス種類
15
13
11
9
ブラインド
反射率
60°
45°
30°
水平
7
自動
0%
複層ガラス
10
単板ガラス
5%
60%
12
50%
10%
40%
14
30%
15%
20%
16
17
なし
20%
19
0.7
18
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
0.5
25%
21
0.3
20
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
30%
削減率
22
ブラインド反射率、ブラインド角度
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
10%
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
有窓壁面開口率、ガラス種類
②建物要因
(開口部仕様)
ブラインド角度
・開口率は2次関数的に顕著な差が出ている。・ブラインド仕様・運用・制御方法の影響は大きい
(年間消費電力量への影響の簡易予測に活用)
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
48
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子と水準に基づいた
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
19
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
18
17
16
15
14
13
12
11
10
2.6m
2.8m
天井高
3.2m
7.8m
15m
22.2m
室奥行き
・天井高の影響は少ない
・室奥行き(対象面積)は大きな影響をもつ
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
23
30%
21
25%
19
20%
17
15
15%
13
削減率
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
室内反射率、室内什器
削減率
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
天井高、室奥行き
③建物要因
(室仕様)
10%
11
5%
9
7
0%
低
中
高
室内反射率
なし
あり
室内什器
・室内反射率の影響が高い。
・什器も同様な影響をもつ。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
49
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子と水準に基づいた
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
10%
5%
0%
5%
10%
25%
下限調光率
20%
25
15%
20
15
10%
10
5%
5
0%
調光区分
・下限調光率は照明消費電力量に
影響を与える。
削減率
30
4-4列
0%
25%
1000lx
15%
35
750lx
20%
30%
500lx
25%
35%
40
300lx
30%
45
2-2-2-2列
35%
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
2-2-4列
全体
ペリメータ
インテリア
夜間消費電力に対する削減率
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
調光区分、設定照度
削減率
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
下限調光率
④照明設備
要因
設定照度
・調光区分による違いは見られなかった。
・設定照度が照明消費電力量に与える影響は大きい。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
50
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子・水準の複合的な組みあわせによる
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
窓面天空率×窓面方位
南
東
北
窓面数×窓面方位
南
西
北
西
17
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
19
東
18
17
16
15
14
13
0.1
0.3
窓面天空率
0.5
16
15
14
13
12
11
1面
隅角２面
３面
対向２面
窓面数
・天空率50%の場合は南面窓の照明消費電力量が最も低いが、
天空率10%の場合は北面窓の方が低い(隣棟での反射光の影響が大きいため)
・窓面数が増えるほど方位による影響が緩和される傾向
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
51
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
昼光利用における因子・水準の複合的な組みあわせによる
年間照明エネルギーの解析 (Radiance)
ブラインド×窓面方位の影響
南東
東
北東
北
北西
西
南西
19
17
年間照明消費電力量[kWh/㎡]
年間照明消費電力量 [kWh/㎡]
南
開口率と年間照明消費電力量の関係
16
15
14
13
12
11
18
17
y = -24.463x + 18.319
R² = 0.9105
16
15
14
13
12
11
10
10
45°
なし
ブラインド
自動制御
0%
10%
20%
30%
開口率（窓面積/床面積）
・自動制御では方位による照明消費電力量 ・複合的な組み合わせの中でも、
の差が小さくなる傾向
照明消費電力量は、
開口率(床面積/窓面積)による整理が可能
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
52
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
まとめ(1) エネルギーシミュレーションによる解析
1-1)照明負荷と空調負荷の関係 (BEST)
年間照明消費電力量に加えて空調設備の消費エネルギーと併せて検討
全般的に照明負荷が低減されるものの空調負荷は増大する傾向
照明負荷、空調負荷とも低減可能な組み合わせも抽出
天空光を活用することができる北面、自動ブラインド、
明色のブラインド、明色の室内反射率、低照度設定 など
直射日光に対する熱的遮蔽、昼光利用の取り扱いは影響が高い
1-2) 2次元照度分布を考慮した解析 (HLOAD-L)
室幅、室幅方向の調光区分がエネルギーに影響
室幅が狭いと壁面近傍の影響を受けてエネルギー増大
室幅方向の調光区分間隔も調光率、エネルギーに影響
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
53
3) 建物仕様と照明設備仕様・設定の組み合わせによる昼光利用効果に関する検討 [シミュレーション]
まとめ(2) 光環境シミュレーションプログラムによる
年間照明エネルギー解析 (Radiance+エネルギー計算)
照明エネルギーの年間シミュレーションにより系統的に検討
照明消費エネルギー削減効果の主要因の抽出と定量的な影響を明らかにした。
2-1)昼光利用における因子と水準に基づいた解析
主要な因子の抽出と削減効果の定量的評価
建物仕様
：立地(窓面天空率)、有窓壁面開口率の影響が大きい
窓の仕様・運用：ブラインド仕様・角度(運用)の影響が大きい
室仕様・設定 ：室の奥行き、反射率の影響が高い。
2-2) 昼光利用における因子・水準の複合的な組みあわせによる解析
個別要因の相互作用が見込まれる組み合わせの検討
窓面天空率と方位 ：北面について隣棟の反射の影響を受ける
窓面数と方位の関係：開口率(床面積／窓面積)に基づく整理が有効
自動制御ブラインド：方位の影響を受ける
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
54
4) 開口部設計や調光制御設定を
評価するための基準案の提案
55
4) 開口部設計や調光制御設定を評価するための基準案の提案
概要と算定ロジック
■目的：昼光利用効果の基準案につながるイメージと算定ロジックの提案
■実施内容
昼光利用における建物仕様の多様性や照明設備仕様・設定の影響を考慮した
照明エネルギーの削減効果の系統的な検討による知見
昼光利用効果の基本的な考え方及び合理的な算定ロジックの検討
・建物仕様・照明設備仕様の要因を5つに分類
・昼光照度が人工照度に寄与する割合を考慮
昼光によるエネルギー削減量=室内での年間昼光照度積算値×人工照度削減寄与率
(窓面天空率など)
(窓仕様、ブラインドなど)
④室内内装の
補正係数
(反射率など)
③窓の受光面に対する
立体角投射率[ND]
(開口率、室奥行きなど)
人工照明消費エネルギー分
昼光利用＋人工照明の照度[lx]
①外壁面での
年間受光ポテンシャル
[lm・h/m2(屋外鉛直面)]
⑤昼光利用照度が人工照度削減に寄与する割合
②窓の透過率[ND]
(=室内鉛直面/屋外鉛直面)
昼光利用エネルギー削減分
設定照度(ex.700lx)
調光下限照度(ex.200lx)
3133
年間の1時間ごとの照度の構成
上記の算定ロジックに応じた簡易な計算手法とする
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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まとめ
評価の高度化にむけて昼光利用効果の調査によりデータを取得
実測
：多様な開口部を有する複数の昼光利用実測データを取得
実験
：系統的実験により調光制御設定の与条件に関して詳細に検討
シミュレーション：解析により系統的な条件の組み合わせを検討
多様な開口部・室仕様、調光制御設定を評価する基準案を提案
本調査の実測・実験と系統的な解析により、昼光利用手法の多様性に対応した
高度な評価基準の策定に資する、昼光利用における屋外条件を含めた開口部・
室仕様、照明設備条件と照明エネルギー消費量の関係に関する根拠としての
データが収集された。
Ｅ４．昼光利用による照明エネルギー消費量削減効果評価の高度化に関する検討
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