JP2005071706A - Lighting control method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地下室等の無窓の空間で擬似窓を用いるような場合の他、オフィスビル等で
窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るのに役立つ照明制御方法およびシステムに関するものである。
The present invention relates to a lighting control method useful for saving energy by controlling indoor lighting according to natural light from a window in an office building or the like in addition to a case where a pseudo window is used in a windowless space such as a basement. It is about the system.
地下室等の無窓の空間における心理的な圧迫感を改善するために、壁面に光源を埋め込
む等の擬似窓を設置する場合があった。その場合、擬似窓光源を調光して擬似窓面の明る
さを調節できるようにする手法が取られることがあったが、その際天井光源は一定の明る
さのままで、疑似窓面の明るさが明るすぎて違和感を感じるような場合や、逆に明るさが
足らず効果を感じられないような場合があった。
In order to improve the psychological pressure in a windowless space such as a basement, a pseudo window such as a light source embedded in a wall surface has been installed. In that case, there was a technique to adjust the brightness of the simulated window surface by adjusting the brightness of the simulated window light source. There were cases where the brightness was too bright and the user felt uncomfortable, and conversely, the brightness was insufficient and the effect could not be felt.
また、オフィスビル等で省エネルギの観点から、窓からの自然光に応じて室内の照明を制御する場合があった。この場合、センサ等で室内の明るさを検知し、あらかじめ設定した照度レベルに室内が均一に照明されるように室内照明を制御する手法が取られることが一般的であった。室内をどこも均一に照明するというニーズは、オフィスのレイアウト変更にフレキシブルに対応できるようにということからきたもので、必ずしも在室者の快適性に配慮した理由からではなかった。 In some office buildings and the like, from the viewpoint of energy saving, indoor lighting may be controlled according to natural light from windows. In this case, it is common to use a method of detecting the brightness of the room with a sensor or the like and controlling the room lighting so that the room is uniformly illuminated at a preset illuminance level. The need to uniformly illuminate the interior of the room came from the need to be able to flexibly respond to changes in the office layout, not necessarily because of the comfort of the occupants.
また太陽光の変化に応じて室内空間を調光制御し、無窓の室内の昼夜をより自然に近い状態にする照明方法があったが(特許文献1参照)、オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るものでなく、また在室者の快適性の向上を図るものではない。
本発明は、地下室等の無窓の空間において、擬似窓光源と天井光源を最適に制御するこ
とによって、在室者の心理的な圧迫感の改善や快適性向上を図ることを目的とすることの
他、オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るような場合において、自然光の入射量と天井光源を最適に制御することによって、在室者の快適性の向上を図ることを目的とする。
It is an object of the present invention to improve the psychological pressure of the occupants and improve the comfort by optimally controlling the pseudo window light source and the ceiling light source in a windowless space such as a basement. In other cases, such as office buildings, where indoor lighting is controlled in response to natural light from windows to save energy, the amount of incident natural light and the ceiling light source are optimally controlled to improve the comfort of occupants. The purpose is to improve.
この発明の照明制御方法は、壁面に設けられ窓状をなした窓光源と、天井面に照明用の天井光源を有する室内空間において、前記窓光源および前記天井光源を完全拡散光源とみなし、かつ、前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなし、前記窓光源をフル出力したときに前記窓光源のみから得られる前記室内の照度分布Ew(X)とし、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内の照度分布Ec(X)とするとき、前記室内の照度分布E(X)が
E(X)=kEw(X)+(1−k)Ec(X) …(式1)
(ただし、0≦k≦1)
となるように、前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とするものである。
The illumination control method of the present invention regards the window light source and the ceiling light source as a completely diffusing light source in an indoor space having a window-shaped window light source provided on a wall surface and a ceiling light source for illumination on the ceiling surface, and When each inner surface of the indoor space is regarded as a complete diffusion surface, when the window light source is fully output, the indoor illuminance distribution Ew (X) obtained only from the window light source is obtained, and when the ceiling light source is fully output. Assuming that the indoor illuminance distribution Ec (X) obtained only from the ceiling light source, the indoor illuminance distribution E (X) is E (X) = kEw (X) + (1-k) Ec (X). (Formula 1)
(However, 0 ≦ k ≦ 1)
As described above, the window light source and the ceiling light source are dimmed and controlled.
このように、この発明の照明制御方法は、地下室等の無窓の空間において擬似窓を設置した場合に、天井面の光源を完全拡散光源と見なし、かつ内装各面を完全拡散面と見なした時に、窓光源のみから得られる照度分布Ew(X)、天井光源のみから得られる照度分布Ec(X)とすると、室内の照度分布E(X)が上記式で示したような関係となるように窓光源と天井光源を調光制御することを特徴としている。 As described above, in the lighting control method of the present invention, when a pseudo window is installed in a windowless space such as a basement, the light source on the ceiling surface is regarded as a completely diffusing light source, and each interior surface is regarded as a completely diffusing surface. Sometimes, the illuminance distribution Ew (X) obtained only from the window light source and the illuminance distribution Ec (X) obtained only from the ceiling light source are such that the indoor illuminance distribution E (X) has the relationship shown by the above formula. It is characterized by dimming control of the window light source and the ceiling light source.
ここで、窓光源のみから得られる照度分布Ew(X)、天井光源のみから得られる照度分布Ec(X)については、各光源の光束と内装各面の反射率が一意に決まれば、ラジオシティ法等を用いることにより数値計算することが可能である。図1に窓光源から得られる室内照度分布をラジオシティ法を用いて計算した具体例を示す。図1(a)は部屋条件、図1(b)は照度分布計算結果、図1(c)は平均、最小、最大の照度計算結果を示している。計算条件は、窓光源配光BZ5(国際照明第1員会(CIE)で決められた配光)、窓光源光束10000lm、窓取付高さ1.6m、保守率1.0である。 Here, regarding the illuminance distribution Ew (X) obtained only from the window light source and the illuminance distribution Ec (X) obtained only from the ceiling light source, the radiosity is determined if the luminous flux of each light source and the reflectance of each interior surface are uniquely determined. Numerical calculation is possible by using a method or the like. FIG. 1 shows a specific example in which the indoor illuminance distribution obtained from the window light source is calculated using the radiosity method. FIG. 1A shows room conditions, FIG. 1B shows illuminance distribution calculation results, and FIG. 1C shows average, minimum, and maximum illuminance calculation results. The calculation conditions are: window light source light distribution BZ5 (light distribution determined by the International Commission on Illumination (CIE)), window light source luminous flux of 10000 lm, window mounting height of 1.6 m, and maintenance rate of 1.0.
窓からの光と天井からの光の最適なバランスを調べるために、片側採光窓を有し、天井に人工照明を設置したような室内空間を想定した図2に示した模型を用いた被験者実験を実施した。図2(a)は模型概要図、図2(b)は模型上部の光源の状況を示す断面図、図2(c)は観測位置から見た模型内写真である。この実験で被験者は、窓側、中央、室奥と3ブロックに分割された天井光源1a〜1cの出力を、窓2からの光も含めた室全体の光のバランスが調和するように任意に調節した。そこで、室内の照度分布E(X)が、窓2のみから得られる照度分布Ew(X)と、天井光源1a〜1cのみから得られる照度分布Ec(X)との合成として上記式で表される時に室内の光は調和すると仮定し、被験者が調光して得られた実際の室内の照度分布と上記式1によって近似された仮想の照度分布との残差を分析した。ここで、実際の室内の照度分布の実験値をE(Xi)、上記式1によって近似された仮想の照度分布をE′(Xi)とした場合、残差率ηは下記式2で表される。
In order to investigate the optimal balance between the light from the window and the light from the ceiling, the subject experiment using the model shown in FIG. 2 assuming an indoor space with a one-side lighting window and artificial lighting installed on the ceiling Carried out. 2A is a schematic diagram of the model, FIG. 2B is a cross-sectional view showing the state of the light source at the top of the model, and FIG. 2C is a photograph inside the model viewed from the observation position. In this experiment, the subject arbitrarily adjusts the output of the
η=Σn i=1|E(Xi)−E′(Xi)|/Σn i=1E(Xi) …(式2)
図3にその残差率を横軸に、被験者の調和感の評価値を縦軸にとったグラフを示す。ここで図中の各プロットは、照明条件を様々に変えた場合の各条件での残差率ηとその場合の被験者の調和感についての主観評価値を示している。この結果から、実際の室内の照度分布と式1によって近似された仮想の照度分布との残差率が小さい時、すなわち室内の照
度分布が、窓のみから得られる照度分布と天井光源のみから得られる照度分布との合成と
して近似できる場合に、室内の照明環境の調和感が高くなることが分かった。この実験結
果にもとづいて、この発明の照明制御方法は、式1の関係を満足するように調光制御することを特徴としている。
η = Σ n i = 1 | E (Xi) -E '(Xi) | / Σ n i = 1 E (Xi) ... ( Equation 2)
FIG. 3 shows a graph in which the residual rate is plotted on the horizontal axis and the evaluation value of the subject's sense of harmony is plotted on the vertical axis. Here, each plot in the figure shows the residual evaluation rate η under each condition when the illumination conditions are variously changed and the subjective evaluation value regarding the subject's sense of harmony in that case. From this result, when the residual ratio between the actual indoor illuminance distribution and the virtual illuminance distribution approximated by
また、室内空間における窓2からの光と天井光源1a〜1cからの光の照度の比(式1の係数k)を変化させた場合の室内照明環境の心理評価についての被験者実験を実施した。被験者が評価した項目は暗い一明るい等の空間雰囲気に対する12項目で、照明条件は、机上面平均照度が700、300、100 lxの場合の3段階とし、各照度レベルで窓2からの光と天井光源1a〜1cからの光の照度の比の組み合わせを6通り評価した。図4に机上面平均照度700 lxの場合の各条件の照度分布を示す。W:Cは窓光源:天井光源の照度比を示す。評価結果から窓からの光と天井からの光の割合が視覚心理的な評価に影響を及ぼすことが分かり、特に図5(a)に示した明るさ感(明るい−暗い)、図5(b)の活気感(活気のある−ない)、図5(c)の好ましさ(好き一嫌い)に対して顕著な影響を与え、窓からの光と天井からの光の照度の比が20:80から40:60に対して評価がピークをなすことが分かった。この実験結果にもとづいて、この発明の照明制御方法は、式1における係数k=0.2〜0.4であることが好ましい。
Moreover, the subject experiment about the psychological evaluation of the indoor lighting environment when the ratio of the illuminance between the light from the
オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るような場合において、従来のように室内を全て一定の照度レベルに制御するシステムではなく、擬似窓の場合と同様、窓からの光と天井からの光のバランスを考慮して、天井の人工照明の出力を最適に制御することによって在室者の快適性向上を図ることを目的に、この照明制御方法の一態様として、擬似窓の場合の照明制御方法の特徴を実際の自然光の入射する窓を有する室内空間に応用し、窓光源を自然光の入射する窓としている。さらにこの照明制御方法の一態様として、窓にブラインド等の制御手段を設けて自然光の入射する量を制御して照度分布E(X)を実現するものである。例えば窓に自動制御ブラインドを設置して、窓からの自然光の入射量を制御して擬似窓の場合の照明制御方法の特徴を実現する。 In an office building, etc., where indoor lighting is controlled according to the natural light from the window to save energy, the system is not a system that controls the entire room to a constant illuminance level as in the past, but a pseudo window. Similarly, in consideration of the balance between light from the window and light from the ceiling, this lighting control method is designed to improve the comfort of occupants by optimally controlling the output of artificial lighting on the ceiling. As one aspect, the feature of the illumination control method in the case of a pseudo window is applied to an indoor space having a window through which actual natural light is incident, and the window light source is a window through which natural light is incident. Further, as one aspect of this illumination control method, a control means such as a blind is provided on the window to control the amount of incident natural light to realize the illuminance distribution E (X). For example, an automatic control blind is installed in the window to control the amount of natural light incident from the window, thereby realizing the characteristics of the illumination control method in the case of a pseudo window.
また、この発明の照明制御システムは、室内空間の壁面に設けられ窓状をなした窓光源と、前記室内空間の天井面に設けられた天井光源と、前記窓光源と前記天井光源の光出力を制御する制御装置とを備えた照明制御システムにおいて、
前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなして、前記窓光源をフル出力にしたときに前記窓光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ew(X)、および、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ec(X)を測定する測定手段と、
測定された前記照度分布Ew(X)、Ec(X)を記憶する記憶部と、
この記憶部のデータを読み取り、下記式
E(X)=kEw(X)+(1−k)Ec(X) …(式1)
(ただし、0≦k≦1)
を満たす前記室内の照度分布E(X)を求める演算部とを設け、
前記制御装置は、前記演算部が計算した照度分布E(X)となるように前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とするものである。
The illumination control system according to the present invention includes a window light source provided on a wall surface of an indoor space, a ceiling light source provided on a ceiling surface of the indoor space, and a light output of the window light source and the ceiling light source. In a lighting control system comprising a control device for controlling
Considering each inner surface of the indoor space as a complete diffusing surface, the illumination distribution Ew (X) of the indoor space obtained only from the window light source when the window light source is at full output, and the ceiling light source at full output Measuring means for measuring the illuminance distribution Ec (X) of the indoor space obtained only from the ceiling light source,
A storage unit for storing the measured illuminance distributions Ew (X) and Ec (X);
The data in this storage unit is read, and the following formula E (X) = kEw (X) + (1-k) Ec (X) (Formula 1)
(However, 0 ≦ k ≦ 1)
A calculation unit that calculates an illuminance distribution E (X) in the room that satisfies
The control device performs dimming control on the window light source and the ceiling light source so that the illuminance distribution E (X) calculated by the arithmetic unit is obtained.
この発明の照明制御方法によれば、地下室等の無窓の空間において、擬似窓からの光と天井からの光の割合が式1の関係となるように、擬似窓光源と天井光源を制御することによって、違和感を少なくでき、在室者の心理的な圧迫感の改善や快適性向上を実現することができる。また、この照明制御方法によれば、オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るような場合において、自然光の入射量と天井からの光の割合が式1の関係となるように、天井光源の出力あるいは窓からの自然光の入射を制御することによって、省エネルギを図りつつ在室者の快適性向上を実現することができる。とくに、k=0.2〜0.4とするとより好ましい。この発明の照明制御システムも上記と同様の効果がある。
According to the illumination control method of the present invention, in a windowless space such as a basement, the pseudo window light source and the ceiling light source are controlled so that the ratio of the light from the pseudo window and the light from the ceiling has the relationship of
この発明の第1の実施の形態の照明制御システムを図6に示す。この照明制御システムは、窓無し室3内を対象としている。室3内を照明する天井照明器具1a〜1f、窓2を模した擬似窓用の光源4、室内照度を測定する測定手段である例えば室内照度を感知する明るさセンサ5を図のように配置する。9は机、10は椅子であり、それぞれ光源4に近い位置から離れた位置まで複数並べられている。すなわち、疑似窓用の光源4は室3内の一側壁に設置する。天井照明器具1a〜1fは光源4に近い位置から離れた室3内の他側壁に近い位置まで複数並設する。明るさセンサ5も光源4に近い位置から離れた位置まで複数設置し、とくに各天井用照明器具1a〜1fの近傍に設置している。
A lighting control system according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. This lighting control system is intended for the inside of the
照明制御システムは、さらに各明るさセンサ5から信号を受信するとともに各照明器具1a〜1fおよび擬似窓用光源4に対して調光信号を発信する信号制御部6、信号制御部6を介して、明るさセンサ5からの室内照度の情報、各照明器具1a〜1fおよび擬似窓用光源4の出力情報を受け、室内の照度分布が予め設定した式1の関係を満足するようにフィードバック演算を行う演算部7と記憶部8で構成される。各照明器具1a〜1fおよび擬似窓用光源4は連続調光可能なものである。
The illumination control system further receives a signal from each
このように、明るさセンサ5より信号制御部6に入力される信号は、室内空間の各内面を完全拡散面とみなして、窓光源4をフル出力にしたときに窓光源4のみから得られる室内空間の照度分布Ew(X)、天井光源1a〜1fをフル出力したときに天井光源1a〜1fのみから得られる室内空間の照度分布Ec(X)、および窓光源4と天井光源1a〜1fから得る照度分布E(X)であり、感知された照度分布Ew(X)、Ec(X)およびE(X)を記憶部8に記憶する。演算部7は記憶部8のデータを読み取り、下記式
E(X)=kEw(X)+(1−k)Ec(X) …(式1)
(ただし、0≦k≦1)
を満たす室内の照度分布E(X)を求める。制御装置である信号制御部6は、照度分布e(X)が演算部7が計算した照度分布E(X)となるように窓光源4と天井光源1a〜1fを調光制御する。
Thus, the signal input to the
(However, 0 ≦ k ≦ 1)
An indoor illuminance distribution E (X) that satisfies the above is obtained. The
この発明の第2の実施の形態を図7に示す。第1の実施の形態において、複数の明るさセンサ5は室内照度を感知するように机面に設置し、室内照度の情報を信号制御部6と無線でやり取りするものである。また信号制御部6を介して明るさセンサ5からの室内照度の情報、各照明器具1a〜1fおよび疑似窓用光源4の出力情報を受け、演算部7は室内の照度分布E(X)が式1の関係において、k=0.2〜0.4 で得られるようにフィードバック演算を行い、信号制御部6により各照明器具1a〜1fおよび疑似窓用光源4を調光制御する。
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the first embodiment, the plurality of
この発明の第3の実施の形態を図8に示す。第1の実施の形態と異なる点は光源4に代えて、自然光の入射する採光窓2としていることである。したがって、信号制御部6を介して明るさセンサ5からの室内照度の情報、および各照明器具1a〜1fの出力情報を受けて記憶部8に記憶し、室内の照度分布E(x)が予め設定した式1の関係を満足するように演算部7でフィードバック演算を行い、信号制御部6により、窓2より取り入れる明るさに応じて式1を満たすように照明器具1a〜1fが調光制御される。
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. The difference from the first embodiment is that instead of the
この発明の第4の実施の形態を図9に示す。第3の実施の形態において、窓2の入射光量制御手段として、信号制御部6からの信号でスラット角を自動調整する自動制御ブラインド10を採光窓2に追加設置している。信号制御部6は、各照明器具1a〜1f、明るさセンサ5および自動制御ブラインド10に対して調光信号を受発信する。したがって、信号制御部6を介して、明るさセンサ5からの室内照度の情報、各照明器具1a〜1fの出力情報、ブラインド10のスラット角の情報を受けて記憶部8に記憶し、室内の照度分布E(X)が予め設定した式1の関係を満足するように演算部7でフィードバック演算を行い、信号制御部6で照度分布E(X)が式1を満足するように照明器具1a〜1fおよびブライド10のスラット角を調光制御する。
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the third embodiment, an automatic control blind 10 that automatically adjusts the slat angle with a signal from the
1a〜1f 天井光源
2 窓
3 室
4 窓光源
5 明るさセンサ
6 信号制御部
7 演算部
8 記憶部
9 机
DESCRIPTION OF
Claims (5)
E(X)=kEw(X)+(1−k)Ec(X)
(ただし、0≦k≦1)
となるように、前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とする照明制御方法。 In an indoor space having a window-shaped window light source provided on the wall surface and a ceiling light source for illumination on the ceiling surface, the window light source and the ceiling light source are regarded as complete diffused light sources, and each inner surface of the indoor space is It is regarded as a complete diffusing surface, and the indoor illuminance distribution Ew (X) obtained only from the window light source when the window light source is fully output, and obtained only from the ceiling light source when the ceiling light source is fully output. When the illuminance distribution Ec (X) in the room is used, the illuminance distribution E (X) in the room is E (X) = kEw (X) + (1−k) Ec (X)
(However, 0 ≦ k ≦ 1)
The lighting control method is characterized in that dimming control is performed on the window light source and the ceiling light source.
前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなして、前記窓光源をフル出力にしたときに前記窓光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ew(X)、および、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ec(X)を測定する測定手段と、
測定された前記照度分布Ew(X)、Ec(X)を記憶する記憶部と、
この記憶部のデータを読み取り、下記式
E(X)=kEw(X)+(1−k)Ec(X)
(ただし、0≦k≦1)
を満たす前記室内の照度分布E(X)を求める演算部とを設け、
前記制御装置は、前記演算部が計算した照度分布E(X)となるように前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とする照明制御システム。 A window light source provided on the wall surface of the indoor space and having a window shape, a ceiling light source provided on the ceiling surface of the indoor space, and an illumination device comprising: the window light source; and a control device that controls light output of the ceiling light source In the control system,
Considering each inner surface of the indoor space as a complete diffusing surface, the illumination distribution Ew (X) of the indoor space obtained only from the window light source when the window light source is at full output, and the ceiling light source at full output Measuring means for measuring the illuminance distribution Ec (X) of the indoor space obtained only from the ceiling light source,
A storage unit for storing the measured illuminance distributions Ew (X) and Ec (X);
The data in this storage unit is read, and the following formula E (X) = kEw (X) + (1-k) Ec (X)
(However, 0 ≦ k ≦ 1)
A calculation unit for obtaining an illuminance distribution E (X) in the room that satisfies
The said control apparatus performs dimming control of the said window light source and the said ceiling light source so that it may become the illumination intensity distribution E (X) which the said calculating part calculated, The illumination control system characterized by the above-mentioned.
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