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) 大気透過率が等しければ、太陽高度が高いほど直射日光による地上の水平面照度は大きくなる。
(2) 曇天の空は、白熱電球より色温度が高い。
(3) 設計用全天空照度は、快晴よりも薄曇りの方が高い。
(4) 直接昼光率は、直射日光による照度の影響を受ける。
(5) 同じ面積であれば、側窓よりも天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
ビル管過去問｜昼光照明と窓計画｜太陽高度・昼光率・天窓の採光効果を解説
この問題は、昼光照明の基本である太陽高度と水平面照度の関係、光の色温度、設計用全天空照度、昼光率の定義、さらに側窓と天窓の採光性能の違いを問う問題です。正答は(4)です。昼光率は直射日光を含まない天空光だけを対象とする指標であるため、直射日光の影響を受けると考えてしまうと誤りです。昼光や窓計画の問題では、日常感覚で判断せず、用語の定義を正確に押さえることが得点につながります。
(1) 大気透過率が等しければ、太陽高度が高いほど直射日光による地上の水平面照度は大きくなる。
適切です。太陽高度が高くなるほど、太陽光は地表に対してより垂直に近い角度で入射します。そのため、地上の水平面が受ける光の量は大きくなります。逆に、太陽高度が低いと光は斜めから当たるため、同じ太陽光でも水平面に有効に届く成分は小さくなります。また、問題文では大気透過率が等しいという条件が与えられているため、大気中での減衰の差を除いて純粋に太陽高度の影響を考えればよく、この記述は正しいです。
(2) 曇天の空は、白熱電球より色温度が高い。
適切です。色温度は、光の色味を数値で表したもので、一般に赤みの強い光ほど低く、青みを帯びた光ほど高くなります。白熱電球は暖かみのある赤っぽい光で、色温度はおおむね低めです。一方、曇天の空からの光は白熱電球より青みを帯びており、色温度は高くなります。昼光は人工照明と比較して色温度が高いことが多く、この知識は照明計画でも重要です。
(3) 設計用全天空照度は、快晴よりも薄曇りの方が高い。
適切です。全天空照度とは、空全体から地表面に届く光の明るさを表す考え方です。快晴時は直射日光は強いものの、天空全体からの拡散光だけで見ると、薄曇りのほうが雲による散乱の影響で空全体が明るく見えることがあります。そのため、設計用全天空照度としては快晴時より薄曇り時のほうが高く扱われることがあります。このあたりは直射日光の強さと、空全体の明るさを分けて考えることが大切です。
(4) 直接昼光率は、直射日光による照度の影響を受ける。
不適切です。昼光率とは、室内のある点の昼光照度を、そのときの屋外水平面全天空照度で割った値を百分率で示したものです。ここでいう昼光は、直射日光ではなく、天空光による照明を前提にしています。直接昼光率も、窓を通して直接入る天空光の成分を表すものであり、直射日光による照度は含みません。したがって、直射日光の影響を受けるとするこの記述は誤りです。昼光率は、直射日光を除いた天空光を基準にした指標であることをしっかり覚えておくことが重要です。
(5) 同じ面積であれば、側窓よりも天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
適切です。天窓は屋根面に設けられるため、空を広い範囲で見込むことができ、効率よく昼光を取り入れられます。これに対して側窓は壁面に設けられるため、建物周辺の状況や窓の向きの影響を受けやすく、取り込める昼光量にも限界があります。そのため、同じ面積で比較すると、一般に天窓のほうが採光効果は大きいです。ただし、天窓は日射取得が大きくなりやすく、夏季の熱負荷やまぶしさへの配慮も必要です。
この問題で覚えるポイント
昼光率は、室内照度を屋外の全天空照度で割って求める指標であり、直射日光を含めず、天空光を基準にすることが重要です。したがって、昼光率に関する問題では、直射日光の影響を受けるという表現が出たらまず疑うべきです。また、太陽高度が高いほど、水平面が受ける直達日射の成分は大きくなります。色温度については、白熱電球は低く、昼光や曇天光は高いという比較を押さえると判断しやすくなります。さらに、採光計画では、同一面積なら側窓より天窓のほうが採光効率が高いことも頻出です。ただし、採光量が大きいことと、熱的に有利であることは別問題なので、採光と日射熱負荷は分けて整理することが大切です。全天空照度では、快晴時の強い直射日光の印象に引っ張られず、空全体の拡散光としては薄曇りのほうが高くなる場合があると理解しておくと対応しやすいです。
ひっかけポイント
この問題の最大のひっかけは、昼光率と直射日光を混同させる点にあります。受験者は、昼間の明るさ全般をまとめて昼光と捉えやすいため、直射日光も含むように感じてしまいがちです。しかし、試験では定義が最優先であり、昼光率はあくまで天空光を基準とする指標です。また、快晴のほうが明るいはずだという日常感覚も誤答を誘います。確かに体感としては快晴のほうが強い日差しを感じますが、それは直射日光が強いからであり、全天空照度とは別に考えなければなりません。さらに、天窓は採光が多い一方で熱負荷やまぶしさの問題があるため、その欠点を思い出して採光量まで否定してしまう人もいます。このように、ある性質が不利だから別の性質まで不利だと早合点するのも典型的な思考の罠です。
出典：建築物衛生管理技術者試験令和3年度(2021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) 大気透過率が等しければ、太陽高度が高いほど直射日光による地上の水平面照度は大きくなる。
(2) 曇天の空は、白熱電球より色温度が高い。
(3) 設計用全天空照度は、快晴よりも薄曇りの方が高い。
(4) 直接昼光率は、直射日光による照度の影響を受ける。
(5) 同じ面積であれば、側窓よりも天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
ビル管過去問｜昼光照明と窓計画｜太陽高度・昼光率・天窓の採光効果を解説
この問題は、昼光照明の基本である太陽高度と水平面照度の関係、光の色温度、設計用全天空照度、昼光率の定義、さらに側窓と天窓の採光性能の違いを問う問題です。
正答は(4)です。
昼光率は直射日光を含まない天空光だけを対象とする指標であるため、直射日光の影響を受けると考えてしまうと誤りです。
昼光や窓計画の問題では、日常感覚で判断せず、用語の定義を正確に押さえることが得点につながります。
(1) 大気透過率が等しければ、太陽高度が高いほど直射日光による地上の水平面照度は大きくなる。
適切です。
太陽高度が高くなるほど、太陽光は地表に対してより垂直に近い角度で入射します。
そのため、地上の水平面が受ける光の量は大きくなります。
逆に、太陽高度が低いと光は斜めから当たるため、同じ太陽光でも水平面に有効に届く成分は小さくなります。
また、問題文では大気透過率が等しいという条件が与えられているため、大気中での減衰の差を除いて純粋に太陽高度の影響を考えればよく、この記述は正しいです。
(2) 曇天の空は、白熱電球より色温度が高い。
適切です。
色温度は、光の色味を数値で表したもので、一般に赤みの強い光ほど低く、青みを帯びた光ほど高くなります。
白熱電球は暖かみのある赤っぽい光で、色温度はおおむね低めです。
一方、曇天の空からの光は白熱電球より青みを帯びており、色温度は高くなります。
昼光は人工照明と比較して色温度が高いことが多く、この知識は照明計画でも重要です。
(3) 設計用全天空照度は、快晴よりも薄曇りの方が高い。
適切です。
全天空照度とは、空全体から地表面に届く光の明るさを表す考え方です。
快晴時は直射日光は強いものの、天空全体からの拡散光だけで見ると、薄曇りのほうが雲による散乱の影響で空全体が明るく見えることがあります。
そのため、設計用全天空照度としては快晴時より薄曇り時のほうが高く扱われることがあります。
このあたりは直射日光の強さと、空全体の明るさを分けて考えることが大切です。
(4) 直接昼光率は、直射日光による照度の影響を受ける。
不適切です。
昼光率とは、室内のある点の昼光照度を、そのときの屋外水平面全天空照度で割った値を百分率で示したものです。
ここでいう昼光は、直射日光ではなく、天空光による照明を前提にしています。
直接昼光率も、窓を通して直接入る天空光の成分を表すものであり、直射日光による照度は含みません。
したがって、直射日光の影響を受けるとするこの記述は誤りです。
昼光率は、直射日光を除いた天空光を基準にした指標であることをしっかり覚えておくことが重要です。
(5) 同じ面積であれば、側窓よりも天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
適切です。
天窓は屋根面に設けられるため、空を広い範囲で見込むことができ、効率よく昼光を取り入れられます。
これに対して側窓は壁面に設けられるため、建物周辺の状況や窓の向きの影響を受けやすく、取り込める昼光量にも限界があります。
そのため、同じ面積で比較すると、一般に天窓のほうが採光効果は大きいです。
ただし、天窓は日射取得が大きくなりやすく、夏季の熱負荷やまぶしさへの配慮も必要です。
この問題で覚えるポイント
昼光率は、室内照度を屋外の全天空照度で割って求める指標であり、直射日光を含めず、天空光を基準にすることが重要です。
したがって、昼光率に関する問題では、直射日光の影響を受けるという表現が出たらまず疑うべきです。
また、太陽高度が高いほど、水平面が受ける直達日射の成分は大きくなります。
色温度については、白熱電球は低く、昼光や曇天光は高いという比較を押さえると判断しやすくなります。
さらに、採光計画では、同一面積なら側窓より天窓のほうが採光効率が高いことも頻出です。
ただし、採光量が大きいことと、熱的に有利であることは別問題なので、採光と日射熱負荷は分けて整理することが大切です。
全天空照度では、快晴時の強い直射日光の印象に引っ張られず、空全体の拡散光としては薄曇りのほうが高くなる場合があると理解しておくと対応しやすいです。
ひっかけポイント
この問題の最大のひっかけは、昼光率と直射日光を混同させる点にあります。
受験者は、昼間の明るさ全般をまとめて昼光と捉えやすいため、直射日光も含むように感じてしまいがちです。
しかし、試験では定義が最優先であり、昼光率はあくまで天空光を基準とする指標です。
また、快晴のほうが明るいはずだという日常感覚も誤答を誘います。
確かに体感としては快晴のほうが強い日差しを感じますが、それは直射日光が強いからであり、全天空照度とは別に考えなければなりません。
さらに、天窓は採光が多い一方で熱負荷やまぶしさの問題があるため、その欠点を思い出して採光量まで否定してしまう人もいます。
このように、ある性質が不利だから別の性質まで不利だと早合点するのも典型的な思考の罠です。