出典：建築物衛生管理技術者試験令和6年度(2024年)｜空気環境の調整第88問
問題
昼光照明と窓に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 直射日光による水平面照度は、地表での直射日光による法線面照度にcosh（h：太陽高度）を乗じたものである。
(2) 間接昼光率は、室内反射率の影響を受ける。
(3) 昼光率は、窓ガラスの透過率の影響を受ける。
(4) 同じ面積であれば、側窓より天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
(5) グローバル照度は、直射日光照度と天空光照度の合計である。
ビル管過去問｜昼光照明と窓の採光特性を解説
この問題は、昼光照明の基本式と、窓の種類ごとの採光特性、さらに昼光率の意味を正しく理解しているかを問う問題です。正しい選択肢は、間接昼光率は室内反射率の影響を受けること、昼光率は窓ガラスの透過率の影響を受けること、同じ面積なら一般に側窓より天窓の方が採光に有利であること、そしてグローバル照度は直射日光照度と天空光照度の合計であることを述べたものです。一方で、最も不適当なのは、水平面照度の算定でcoshを用いるとしている記述です。水平面への直射日光照度は、法線面照度に太陽高度の正弦、すなわち sinh を乗じて求めるのが基本です。ここを正確に押さえておくことが合格への近道です。
(1) 直射日光による水平面照度は、地表での直射日光による法線面照度にcosh（h：太陽高度）を乗じたものである。
不適切です。その理由は、水平面に入射する直射日光の照度は、太陽高度 h に応じて、法線面照度に sinh を掛けて求めるからです。法線面照度とは、太陽光に直角な面で受ける照度です。一方、水平面は地面と平行な面なので、太陽が低い位置にあるときは光が浅い角度で当たり、受ける照度は小さくなります。逆に、太陽高度が高いほど、水平面はより多くの光を受けます。この関係を表すのが sinh です。cosh を使うのは、鉛直面など他の面との関係を考える場面で混同しやすいのですが、少なくとも水平面に対する直射日光照度の基本式としては誤りです。この問題の中心はまさにここで、公式をあいまいに覚えていると誤答しやすいところです。
(2) 間接昼光率は、室内反射率の影響を受ける。
適切です。その理由は、間接昼光率が、窓から入った光が天井、壁、床などの室内表面で反射を繰り返した結果として生じる明るさを表すためです。室内の反射率が高い、つまり明るい色や反射しやすい仕上げ材が使われているほど、入った光が室内の奥まで広がりやすくなります。反対に、濃い色や反射率の低い仕上げでは、光が吸収されやすくなり、間接昼光は小さくなります。したがって、間接昼光率は室内反射率の影響を明確に受けます。昼光率を考えるときは、単に窓の大きさだけでなく、室内の仕上げ条件も大切であると理解しておくことが重要です。
(3) 昼光率は、窓ガラスの透過率の影響を受ける。
適切です。その理由は、昼光率が屋外の照度に対して室内のある点の照度がどの程度得られるかを示す割合であり、窓を通過する光の量が直接関係するからです。窓ガラスの透過率が高ければ、より多くの昼光が室内に入るため、室内照度は高くなりやすく、昼光率も大きくなります。逆に、熱線反射ガラスや着色ガラスなど、透過率の低いガラスでは、入射する光が減るため昼光率も低下します。実務でも、日射遮へい性能や断熱性能だけでなく、可視光透過率とのバランスを考えることが重要です。採光計画は、単に窓を設ければよいのではなく、どのようなガラスを使うかによって結果が変わるということです。
(4) 同じ面積であれば、側窓より天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
適切です。その理由は、天窓は空に向いているため、天空の広い範囲から光を受けやすく、昼光を効率よく取り込みやすいからです。側窓は壁面に設けられるため、見える天空の範囲が限定されやすく、周辺建物や庇の影響も受けやすくなります。それに対して天窓は、同じ開口面積でも天空光を多く取り込めるため、一般に採光上有利です。建築計画では、建物の中央部など側窓から離れた場所へ自然光を導く方法として天窓が有効です。ただし、実務上は夏季の日射取得やまぶしさ、断熱性、雨仕舞いなど別の配慮も必要になりますが、純粋な採光性能としては天窓が有利と理解して問題ありません。
(5) グローバル照度は、直射日光照度と天空光照度の合計である。
適切です。その理由は、グローバル照度が、ある面に到達する昼光の総量を表し、その内訳が直射日光による成分と、天空からの散乱光による成分だからです。屋外で私たちが受ける明るさは、太陽から直接届く光だけではなく、大気中で散乱された天空光によっても成り立っています。この二つを合わせたものがグローバル照度です。昼光計算や採光評価では、このように成分を分けて考えることで、窓の向きや天候条件、遮へい条件の影響を整理しやすくなります。用語としてはシンプルですが、直射と天空光の両方を含むという点を正確に押さえておくことが大切です。
この問題で覚えるポイント
水平面に対する直射日光照度は、法線面照度×sinh で求めます。太陽高度が高いほど水平面照度は大きくなります。 法線面照度は、太陽光に直角な面で受ける照度です。水平面照度や鉛直面照度とは区別して覚えることが重要です。 昼光率は、室内照度を屋外照度で割った割合で、窓の大きさ、窓の位置、ガラスの透過率、室内反射率などの影響を受けます。 間接昼光率は、室内表面での反射によって生じる成分なので、天井、壁、床の反射率が高いほど大きくなりやすいです。 同じ面積の開口部なら、一般に側窓より天窓の方が多くの昼光を取り込みやすいです。特に建物中央部の採光に有利です。 グローバル照度は、直射日光照度と天空光照度の合計です。直射だけでも、天空光だけでもない点を区別して覚えましょう。 採光の問題では、公式だけでなく、どの面にどの方向から光が当たっているかを立体的にイメージすると正誤判断しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題の典型的な罠は、三角関数の取り違えです。sinh と cosh は見た目がよく似ているため、公式を文字だけで丸暗記していると簡単に入れ替えてしまいます。特に、法線面、水平面、鉛直面という面の違いを理解せずに覚えていると、どの関数を使うべきか判断できません。 また、昼光率に関する問題では、窓の性能だけが影響すると考えてしまい、室内反射率の影響を軽視しやすいです。しかし実際には、室内に入った光がどう広がるかは反射条件に大きく左右されます。 さらに、天窓は日射や暑さの問題があるため、日常感覚で「側窓の方が無難」と感じてしまう人もいますが、設問で問われているのは採光量です。採光性能と日射負荷や断熱性の話を混同しないことが大切です。 この種の問題では、一部は正しいが、核心となる用語や数式がわずかにずれている文章がよく出ます。用語の定義、式、成分の内訳をそれぞれ分けて整理して覚えることが、再現性のある対策になります。
