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1 1 建築技術 1 環境工学 日照 日影 日影曲線図太陽の光線が建物に当たれば色々な影響があり 建物の日影の検討 室内への日照の検討 強すぎる直射日光に対する防御方法の検討等のために 高度方位角日影の太陽の 長さ等をまとめて表した図が使用される この図が日影曲線図と呼び 緯度によって異なった図となる - 1 -

2 ( 例 ) 冬至の 10 時における棒の日影をみると 影の長さは 2.2 倍程度であり その方向は北西に伸びていることが分る 日影曲線における春分 ( 秋分 ) は水平直線となる 日影曲線図から 太陽の方位角と高度が読み取れる 日影曲線に示されている破線は 時刻 ( 地方真太陽時 ) を表し 日影曲線と時刻線との交点から棒の位置まで引いた線が その時刻における棒の日影になり 南北の線から方位がわかる また棒の位置を中心とした同心円は 棒の長さを1 とした場合の影の長さを表す したがって 影の長さは 時刻線と日影曲線との交点から読み取れる同心円の半径によって示される 日照計画 隣棟間隔 建物配置を計画する場合 南北方向の隣棟間隔は 日照条件によって定められるのが一般的である これは 太陽高度の最も低い冬至における必要な日照時間を定めれば 前面建物の高さ およびその地点の緯度とによって下図から定めることができる 緯度の高い地域の方が太陽高度が低く 日照時間が短い 緯度が高くなるほど建築物の隣棟間隔を大きくとる必要がある - 2 -

3 建物の日影建物の日影を求めるには日影曲線図を利用するのがよい 次図の例では建物上に A 点を定めその日影 B 点を日影曲線上に求め これを基準として建物の日影を描いてい る 図の斜線部分が建物の日影であり 日影が最も長くなる日は冬至である 日影の方向と長さは 太陽の方位角 α と太陽高度 hによりきまる 日影規制日影による中高層の建築物の制限は 建築基準法で定められている 1 建築物が隣地に及ぼす日影を時間数で規制する 2冬至日の真太陽時の8 時から 16 時 ( 北海道は9 時から15 時 ) の間において検討する 3 次表のうちから地方公共団体が その地方の気侯 風土 土地利用状況を勘案して条例で定める - 3 -

4 終日日影 終日日影 建物の周囲で 1 日中まったく日照のない部分 永久日影夏至の日に終日日影となる部分 ( 一年中日照がない部分 ) 建物の形や向きによっては永久日影が生じるので 計画に当って注意する必要がある 日射 日射は 太陽の放射熱による熱作用を表す言葉である 日中に気温が上がるのは 日射によって大気や地表面の温度が高くなるからである 日射量とは ある面が単位面積当り 単位時間内に受ける熱量 (kcal/ m2 h) である 直達日射量大気層を通り抜けて直接地表に達する日射量 天空放射量 途中で乱反射して地上に達する日射量 全天日射量 ( 直達日射量 )+( 天空放射量 ) 地上に置かれた面が受ける直達日射量は その面の方位によって異なる 水平面および東西南北の鉛直面が受ける1 日間の直達日射量の年変化を示すと 下図のようになる とくに 南面のうける直達日射量は 冬季に多く 夏季に少なくなるので 南面は日照とともに日射の条件も最もよい方位といえる また 壁面の方位と可照時間 ( 晴れた日に日照があるべき時間 ) の関係を下表に示すが 南向きの壁面の日照時間は冬季には長く 夏季には短いことが分かる - 4 -

5 採光 照明 光の用語と単位 ①光 度 光源から発散する光の強さ 単位はcd カンデラ ②光 束 光の放射エネルギーが ある面を通過する割合 単位はlｍ ルーメン ③照 度 光を受けている面の明るさ 単位面積あたりの入射光束 単位はlx ルックス １ lx １ lm/ ④輝 度 光源または光を受けた反射面における光度の面積密度 単位はcd/ 昼光と採光 １ 天空照度 天空の照度は 大気の混濁度と太陽光度から影響を受ける 大気が澄んでいる 時には 天空の色は青みが強く 大気混濁度が大きくなると 天空の色は白みを 帯びてくる もやのある状態を除いた晴天時と曇天時を比較すると 天空照度はほぼ等しい 値を示し 天空の状態としてはどちらも暗い方に属する もやのある晴天時の全 天空照度は 晴天時や曇天時のそれよりも大きく その２ ３倍の値を示す -5-

6 ２ 昼光率 昼光による採光では 室内は採光窓の近くで明るく 採光窓から遠くなるほど 暗くなる 全天空照度が時刻や天候で変化しても その変化と同じ割合で室内の 明るさは増減するので 室内のある面の明るさと全天空照度との比率は一定とな る この比率を昼光率という 全天空照度には 直射日光は含まれない 室内の 採光計画では 昼光率を指標としている 昼光率Ｕ Ｅ Ｅs 100 Ｅ ある点の照度(室内照度) Ｅ s 全天空照度 -6-

7 ３ 採 光 １ 均斉度 昼光による照度分布の最低照度と最高照度の比のことで 均斉度が２/３程 度であれば 目には殆ど一様に感じる 均斉度 最低照度 最高照度 2 採光方式 ①天 窓 形 ②側 窓 形 ③頂側窓形 照 １ 面積当りの昼光率が大きく 均斉度も良い 工場 中廊下 等の採光に使用される 窓の位置 数 大きさによって 室内の照度分布は異なる が面積当りの昼光率は小さく 均斉度も悪い 通常採用さ れている形式 昼光率 均斉度が比較的良好で 北側に設けると直射日光 をさえぎることができる 工場 画廊等に採用される 明 光源別の特長 ①同じ明るさを得るには 蛍光灯の方が白熱灯より消費電力が少なくてすむ ②照明の光源では 色温度が低いほど暖かみがある ③光の色は一般的に蛍光灯が冷たく 白熱灯が暖かい感じのものが多い ④一般に蛍光灯は 白熱灯に比し演色性に劣る 演色性の高い順に並べると 昼光 白熱灯 蛍光灯 水銀灯 ナトリウム灯 ２ 照明方式 ①照明器具の配置 全般照明 局部照明 全般局部併用照明がある ②照明器具の配光 直接照明 間接照明 半間接照明がある 直接照明は 高レベル照度と効率が高い 間接照明は デザ イン性が高いが 照明効率は低い -7-

8 換気 熱 換 気 風力による換気 自然換気 温度差による換気 重力換気 換気方式 機械換気 １ 風力による換気 風が建物に当ると風下側の開口部の外側は 室内より圧力が低くなり 風上側の開口部の 外側は 室内より圧力が高くなる その圧力差 によって 風下側の開口部では室内から室外 へ空気を排出する作用が生じる 風力による 換気量は風速に比例する ２ 温度差による換気 重力換気 室温が外気温より高い場合 室内には屋外 より軽い空気があることになり 屋外の空気 から浮力を受ける したがって 下部の開口 部から屋外の空気が吸いこまれ 上部の開口 部から軽い空気が排出される 温度差による換気は 換気口の位置を上下に離すことが有効な方法である 温 度差による換気量は 開口部の面積に比例し 内外の温度差 上下の開口部の垂 直距離の平方根に比例する ３ 機械換気 ①第１種機械換気 機械給気と 機械排気を行うもの 気流分布や圧力を制御 することが容易である 駐車場 機械室などに適する ②第２種機械換気 機械給気と 自然排気を行うもの 室内は 正圧となり室内 空気が漏出しやすい 手術室 発電気室などに用いる ③第３種機械換気 機械排気と 自然吸気を行うもの 室内は 負圧となる 台 所 便所 給湯室などに適する -8-

9 ４ 必要換気量 必要換気量は 室内を適正な環境状態に保つために取り入れる外気量をいう 必 要換気量は 換気回数 １時間当たりに室の空気を外気と入れ換える回数 で表す Ｑ Ｎ 室 劇 名 場 学校の教室 事務室 工 場 レストラン レストランの厨房 Ｎ 換気回数 回/ｈ Ｑ 必要換気量 /ｈ Ｖ 室容量 床面積 天井高 Ｖ 必要換気回数 回/ｈ 換気回数 室 名 ９ 11 病室(個室) ６ ホテル個室 ３ ６ 住宅(居間) ６ 12 (台所) ７ (寝室) 便所 洗面所 -9- 換気回数 ５ ３ １ ３ ３ 0.5 １ ３ ６

10 熱 １ ①熱伝導 壁体の内部に温度差がある場合に 熱がその温度勾配に従って 流れること ②熱伝達 空気から壁面へ 壁面から空気へ熱が伝わること ③熱貫流 熱伝達 熱伝導 熱伝達と進む伝熱のこと 単位時間当たりの熱貫流量 Ｈ 壁を貫流する時間当り熱量 Ｊ ｼﾞｭｰﾙ Ｈ Ｋ ｔ１ ｔ２ Ｓ Ｋ 壁面の熱貫流率 Ｗ/ Ｋ ｔ１ ｔ２ 室温と外気温の差 Ｋ Ｓ 壁の面積 ２ 結露防止対策 室内の空気が 壁面や窓ガラスに触れて冷却されることが原因で 空気中の水蒸 気が凝縮して露となる現象であり 対策としては下記のようなものがある ①壁の断熱性を大きくする 壁の貫流抵抗を増大する これを小さくすると表面 結露する ②室内の換気を行う 内壁表面に近い場所の気流速度を上げる ③内壁表面に吸湿性のある材料を用いる ④断熱層は低温側に 防湿層は高温側に設ける ⑤窓ガラスなど結露しやすい場所は結露水の処置を考慮する 複層ガラスを用い る

11 音 響 音の性質 ①音の強さ 音の進む方向に垂直な単位断面を単位時間に通過する音のエネルギー 音圧の 二乗に比例する ②音響パワーレベル 音響パワーは 音源が１秒間に放射する音のエネルギー レベルで表示したも のが音響パワーレベル 音の強さのレベルを10dB下げるには 音のエネルギーを１/10とする 音の強さのレベルを20dB下げるには 音のエネルギーを１/100とする ③騒音の強さ 騒音は様々な周波数の音が入りまじっているので 騒音計測定結果を周波数に よって補正を加えた音圧レベルにより 騒音レベルを表している ④音の高さ 音の高さは 振動数 周波数 によって決まる 人間の耳で聞える音の範囲は 約20 20,000ヘルツである 可聴音 吸音 遮音 吸音率 １ (透過音エネルギー①) (吸収音エネルギー②) 入射音エネルギー ① ② ③ 吸音材料 種 類 ①多孔質吸音材料 ②版 吸 振 音 動 材 型 料 ③共鳴型吸音材料 主な原理 主として繊維材料を音波が通過 する際に空気分子と材料との摩 擦や繊維の振動等により吸音す る 板材料と背後の空気層とが一体 となって振動し さらに板自身 の振動が加わって吸音する 共鳴器のような作用をする多く の孔があいていて吸音効果を有 する 対象音域 内装材 中高音を 吸 収 岩綿 グラスウール 低音を吸収 岩綿セメント板 石こうボード 特定周波数 での吸音 穴あき石こうボ ード 穴あき合板

12 騒 １ 音 騒音の概略の大きさ 場 所 静かな公園 静かな室内 事務室 静かな街頭 乗用車の走行音 トラックの走行音 ガード下 ２ 騒音レベル db 騒音レベルによる許容値 建築物 スタジオ 音楽堂 劇場 病院 映画館 教室 講堂 住宅 ホテル 会議室 事務室 図書室 銀行 商店 許容値 db 室内音響 １ 残響時間 室内で発生した音が 音の鳴り止んだ後 天井 壁などで反射を繰り返し 音がそのつど吸収されて ついには 60dB にまで減少 する このときまでの時間 を残響時間という ２ 最適残響時間 最適な残響時間は 室の容積が大きいほど長くなるが 主として 人の話を聞 く教室 講堂などはできるだけ短く 音響を主とする教会 音楽会場 ホール などはやや長くしたほうがよい ３ 反響 エコー 直接音に対して１/20秒(音の伝達距離で17ｍ)以上ずれて強い反射音があった 時に 音が２つに分かれて聞こえることをいう (音速 340 ｍ/sec 1,224 /ｈ)

13 ４ 鳴き龍 フラッター エコー 室内の天井と床 または平行に向かいあった壁などの強い反射性を持つ面 で 規則的に繰り返されるエコーのことである 色 彩 マンセルの表色系 色彩の体系 色を表す体系を表色系といい マンセル表色系 ＣＩＥ表色系 オスワルド表色系 等があり マンセル表色系が多く用いられる マンセル表色系では色彩を色相 明度 彩度の３要素により表している １ マンセルの色立体 色の３要素の関係をわかりやすく理解するのに色立体がある マンセルの色立 体は円周を色相 垂直軸を明度 水平軸を彩度で表したものである

14 色相 明度 彩度の表し方 7.5Ｒ ５/４ ＹＲ 黄赤 に近い赤色で 明度５ 彩度４ の色 を表している 色相により 彩度の最大値は異なる 最高はＲの 14 色の性質 効果 ①補色 二つの色を混色(減法混色)すると灰色になるとき その色は互いに補 色であるといい マンセル色相環の向かい合った位置にある色である ②演色 ある物体の持つ色彩を損なわない照明効果を演色という 一般に白熱 灯は演色性が高いが 蛍光ランプ ナトリウムランプの順に演色性が 低くくなる ③進出 後退 進出色は赤 黄色系などでＲ ＹＲ Ｙ 後退色は緑 青色系などで Ｇ ＢＧ Ｂ ＰＢ Ｐといわれる ただし 明度が高いと進出的に なり 低いと後退的になる 暖色相の色は冷色相より近距離にあるよ うに感ずる ④拡大 収縮 拡大色は赤 黄色系などでＲ ＹＲ ＧＹがあり 収縮色は緑 青色 系などでＢＧ Ｂ ＰＢがある 一般に 明度が高いと拡大性 低い と収縮性を持つ ⑤面積 効果 同じ色でも 大きい面積のものは小さい面積のものより彩度が強く感 じられる このため 見本で選ぶときは 少し弱めの色を選ぶとよい ⑥補色 残像 ある色を見つめてから白色を見つめると 初めに見た色の補色を感じ る

15 色彩計画 ①環境色 目や心理的な疲労を少なく 感情が統制される明度とする ②安全性 災害防止として 心理的に影響力の強い安全標色 JIS を用いる 安全色彩使用通則 JISＺ9101 色 基準色 表示事項 赤 7.5 Ｒ 4.5 / 14 黄赤 2.5 ＹＲ 6.5 / 13 黄 防火 停止 禁止 高度の危険 備 考 補助色 白 危険 航空 船舶の保安施設 黒 2.5 Ｙ８ / 13 注意 黒 緑 ５Ｇ 5.5 / ６ 安全 衛生 進行 白 青 2.5 ＰＢ 5.5 / ６ 用心 白 赤紫 2.5 ＲＰ 4.5 / 12 放射能 白 Ｎ 9.5 通路 整とん 黒 Ｎ 1.5 安全標識板 鉱山保安警備などの文字 記号 矢印 演習問題 問１ 日照に関する記述として 最も不適当なものはどれか １ 太陽が子午線上にきた時を南中といい 南中から次の南中までが１真太陽日で ある ２ 真南に面する垂直壁の可照時間は 夏至より冬至の方が長い ３ 太陽方位角は太陽の方向と東西軸とがなす角度で示される ４ 太陽高度は太陽光線と地平面がなす角度で示され 南中時が最大である 解 説 １級 １ 適当である 子午線とは ある観測地点から真北と真南とを結んだ経度のことを いう また 南中時から次の南中時までを１真太陽日という ２ 適当である 垂直壁の可照時間は 壁面の方位によって異なるが 南壁面の場合 は 冬至においては長い時間日照を受け 逆に夏至での可照時間は短くなる

16 ３ 不適当である 太陽方位角とは 観測点からの太陽方向と 真南 南北軸 との 地平面上でのなす角を表す 東西軸とのなす角ではない ４ 適当である 太陽高度とは 観測点からの太陽と地平面とのなす角を表す 正解 ３ 問２ 図に示す水平面日影曲線図の中心に棒を立てたときの日影に関する次の 記述のうち 不適当なものはどれか ただし 時刻は地方真太陽時を表すもの とする １ 同じ日の 10 時と 14 時の日影の長さは 同じである ２ １年のうち 同じ時刻の日影の長さが最大となるのは 12 月 22 日である ３ 10 月 24 日と２月 19 日の同じ時刻の日影の長さは 同じである ４ 冬至の９時の影の長さは 棒の長さの約 2.3 倍である 解 説 ２級 日影曲線とは 平面上に立てた垂直棒の先端がその平面上に投ずる日影が太陽の 運行に従って描く曲線で 平面を水平面としたものが水平面日影曲線図である

17 日影曲線と時刻線との交点から棒の位置まで引いた線がその時刻における日影に なる また 棒の位置を中心とした同心円は 棒の長さを１としたときの影の長 さを示している 地方真太陽時は 太陽が南中した瞬間を12時とするもので 地 域により異なる 日本では東経135 の明石市の南中時刻を標準時という １ 適当である 図から 南中時をはさんで 10時と14時は対称であるから影の長さ は等しい ２ 適当である 図から 同じ時刻であれば 12月22日(冬至)の線と交わる点は棒の 位置から一番遠くなっており 日影が長くなる ３ 適当である 図から ２月19日と10月24日の日影線は同じ曲線で表されているた め 日影の長さは同じである ４ 不適当である 図から 冬至の９時の影の長さは3.2倍程度である 正解 ４ 問３ 日影及び日射に関する次の記述のうち 不適当なものはどれか １ 建物の日影の方向と長さは 太陽の方位角と高度により決まる ２ 日影曲線図により 建物の日影の方向と長さを 時刻ごとに求めることができ る ３ 直達日射量とは 大気や塵埃がないと仮定した場合の 太陽から地上に達する 日射量のことである ４ 日射量は ある面が単位面積当り単位時間内に太陽から受ける熱量で表される 解 説 ２級 １ 適当である 建物の日影の方向は太陽の方位角から また日影の長さは 太陽の 高度から決まる ２ 適当である 建物の日当たりや日影の状況を検討するのに利用されるものに日影 曲線図がある これにより 建物の日影の方向と長さを時刻ごとに求めることが できる ３ 不適当である 直達日射量とは 大気圏を通り抜けて直接地表面に達する日射量 である 大気中に乱反射した日射量を天空放射量といい 直達日射量と天空放射 量とを合計したものを全天日射量という 直達日射量は 大気や塵埃がないと仮 定したものではない ４ 適当である 日射量 ｋcal/ ｈ とは ある面が単位面積当たり単位時間内 に受ける熱量をいう 正解 ３-17 -

18 問４ 図は 我が国の建築物の東 西面 南面 北面及び水平面が受ける全日 の直達日射量を示すグラフである 図中のイ ロ ハ ニの曲線に該当する各 面の組合せのうち適当なものはどれか 解 説 ２級 直達日射量とは 日射が大気層を通り抜けて直接地表に達する太陽光線の日射 量である 一般的な傾向は夏至では 水平面に対する日射量がもっとも大きく 鉛直面では東 西面が最大で 南 北面は少ない また 冬至では 南面する鉛 直面がもっとも大きく 北面は皆無に近い 従って 図のイは水平面 ロは南面 ハは東 西面 ニは北面となる ２ が適当である 正解 ２ 問５ 照明又は採光に関する次の記述のうち 最も不適当なものはどれか １ 演色性とは 物体の色の見え方の変化を起こさせる光源の性質をいう ２ 光度とは 反射面を有する受照面の光の面積密度をいう ３ 光束とは 単位時間当り 発散 透過又は入射する光のエネルギー量をいう ４ 照度とは 受照面の単位面積当りの入射光束をいう 解 説 １級 １ 適当である 演色性とは 照明設備による違いによる物の色の見え方をいう ２ 不適当である 光度 cd カンデラ は 光源から発散する光の強さをいい 光 束 立体角 で表す ３ 適当である 光束 ｌm ルーメン は 光の放射エネルギーが ある面を通過 する割合 光のエネルギー量 をいう ４ 適当である 照度 lx ルックス は 照明を受けている面の明るさ 単位面積 あたりの入射光束 をいい 光束 入射面積 で表す 正解 ２-18 -