JP3871441B2

JP3871441B2 - Residential sunshine simulation equipment

Info

Publication number: JP3871441B2
Application number: JP18034098A
Authority: JP
Inventors: 哲郎蒲田
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: JP2000008476A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口部から建物の内部への日照の変化を季節、時刻に応じて演算し、この結果を表示することで、目的の建物に於ける開口部から建物内部への日照状態を知り得るようにした住宅用日照シュミレーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建物を建築する場合、隣地に対する日影の影響の範囲が法的に制限されており、この制限を満足し得るか否かを確認することを目的として、コンピューターを用いて目的の建物による影の状態をシュミレーションする日影シュミレーション装置が利用されている。
【０００３】
日影状態をシュミレーションする場合、隣地に対する日影の法的な制限を満足することを目的とするため、目的の建物はシュミレーション用のモデルとして形状を正確に構築する必要がある。即ち、建物の形状が変わると、この変化に対応して隣地に対する日影条件が変化し、その都度、シュミレーション用のモデルを再構築してシュミレーションしなければならなくなる。
【０００４】
このため、顧客との間で建物の間取りや高さ等の設計がある程度進行したとき、キャドシステム等を用いてシュミレーション用のモデルを構築し、このシュミレーション用のモデルに基づいてコンピューターを用いた日影シュミレーション装置を利用して日影のシュミレーションを実施するのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の日影シュミレーションは、目的の建物モデルの隣地に対する日影を検討して法的な制限を満足させることを主たる目的とするものであり、個々の建物に於ける居住環境の評価を目的とするものは少なかった。
【０００６】
特に、法的制限を検討する場合、検討対象となる建物は外部形状に対する計画の完成度が高いことが必要であり、顧客との間での検討が進行した後でなければ効果的なシュミレーションを実施することが出来ず、且つ検討対象となる建物をモデルとしてコンピューター内に構築するには、建築及びＣＡＤ等の専門的な知識を必要とし、更に、専門的な知識を有する者であっても多大な時間を必要とするという問題がある。
【０００７】
コンピューターを利用することなく日照の検討を行う場合、太陽位置の特定が難しく、更に、隣家の形状に応じて壁面に影を描くのは専門知識を有する者でないと困難であり、結果的に冬至の南中時の検討のみを行って、西日や東からの日照は検討されることが少ないという問題がある。
【０００８】
しかしながら、建物の検討を開始する時点に於いて、顧客から、建物を構成する個々の居住空間に対する日照状態を要求されることがあるが、従来の日影シュミレーションではこのような要求に対処し得ないという問題がある。
【０００９】
また屋内の「明るさ」を確保する場合、建築基準法の規定を遵守することが指針とされているが、同法の規定では、屋内の居住空間の採光環境を充分に担保出来ない場合がある。また屋内空間の「明るさ」は設計上人工照明によって確保することとなり、特に、小規模住宅に於ける自然光による「明るさ」の確保は実際問題として確立していないのが実情である。
【００１０】
本発明の目的は、開口部廻りのモデルにのみ限定することによってモデルの構築に要する時間を削減し、設計の初期段階であっても個々の居住空間に対する日照を容易にシュミレーションし得る住宅用日照シュミレーション装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る住宅用日照シュミレーション装置は、建物の開口部から内部への日照をシュミレーションする装置であって、建物が設置される緯度と経度、開口部の方向、季節、時刻を基に開口部に対する太陽位置を演算する太陽位置演算手段と、建物の開口部の形状及び開口部の外側に於ける日照障害物条件と前記太陽位置から開口部内に照射される日照の面積と位置を演算する日照演算手段と、前記開口部の形状の表示及び日照演算結果を該開口部内に表示する表示装置を備えて構成されるものである。
【００１２】
上記住宅用日照シュミレーション装置では、太陽位置演算手段によって、建物が設置される緯度と経度、開口部の方向、季節、時刻の条件に基づいて開口部に対する太陽の三次元位置を演算することが出来る。また日照演算手段によって、建物の開口部の形状、該開口部の外側に存在する庇や隣家等の日照障害条件と、太陽位置演算手段によって演算した太陽の三次元位置に基づいて、開口部の内部に照射される日照部の面積と位置を演算することが出来る。そして、開口部の形状や開口部内の日照の面積と位置を表示装置に表示することで、特定の開口部に対応した開口部内の日照をシュミレーションすることが出来る。
【００１３】
従って、建物の全体的な形状の如何に関わらず、形成された開口部の形状、開口部の外側にある日照障害条件、季節、時刻に基づいて、個々の居住空間に於ける日照の方向や面積及び位置を知ることが出来る。
【００１４】
上記住宅用日照シュミレーション装置に於いて、一日に於ける所定時間間隔毎の日照演算結果を記憶する記憶手段が設けられ、表示装置が複数の開口部の形状をマルチ表示すると共に、各開口部内に前記記憶装置に記憶された複数の日照演算結果を夫々表示するように構成されることが好ましい。
【００１５】
住宅用日照シュミレーション装置を上記の如く構成することによって、予め設定された時間間隔毎の日照を演算すると共に該日照演算結果を記憶手段に記憶させ、この日照演算結果を表示装置にマルチ表示させることで、形成された開口部の形状、その他の条件に基づいて、個々の居住空間に於ける日の出から日没までの間の日照の範囲と移り変わりの状態を表示することが出来る。
【００１６】
上記各住宅用日照シュミレーション装置に於いて、日照演算手段の演算結果と太陽位置演算手段の演算結果から開口部を通して照射される建物内の照度分布を演算する照度分布演算手段と、前記照度分布演算結果を表示する表示装置が設けられることが好ましい。
【００１７】
住宅用日照シュミレーション装置を上記の如く構成することによって、開口部が形成された個々の居住空間に於ける照度の分布状態を照度分布演算手段によって演算することが出来、且つ表示装置に前記演算結果に基づく照度の分布状態を表示することが出来る。
【００１８】
上記各住宅用日照シュミレーション装置に於いて、日照演算手段の演算結果と太陽位置演算手段の演算結果から開口部を通して建物内に入力される熱量を演算する熱量演算手段と、前記熱量演算結果を表示する表示装置が設けられることが好ましい。
【００１９】
住宅用日照シュミレーション装置を上記の如く構成することによって、開口部が形成された個々の居住空間に該開口部を通して入力される熱量を熱量演算手段によって演算することが出来、且つ演算結果を表示装置に表示することが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、上記住宅用日照シュミレーション装置の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は住宅用日照シュミレーション装置の外観の例を示す図、図２は住宅用日照シュミレーション装置の構成を説明するブロック図、図３は日照のシュミレーションを実行して結果を表示する手順を説明する図、図４は季節に対応した太陽の日影図、図５は目的の開口部に対する日照障害条件を説明する図、図６は開口部をグリッドに分割した状態を説明する図、図７は日照障害条件毎に変化する開口部の状態を説明する図、図８は場所，季節を特定したときの１時間毎に変化する日照状態をマルチ表示した図、図９は天空率を演算する際の建物と開口部との関係を説明する図、図10は床面の照度分布を表示した図、図11は床面の照度分布をマルチ表示した図である。
【００２１】
本発明に係る住宅用日照シュミレーション装置は、例えば住宅展示場のような場所で顧客と対面しつつ操作することで、具体的に建物全体を設計することなく、個々の居住空間と該居住空間に形成する開口部の形状及び日照に対する障害物の条件を指定することによって、該開口部に対する日照の状態や照度の分布状態、更に、太陽からの入熱量を演算し得るように構成したものである。そして季節及び時刻に応じた開口部への日照の状態や照度分布を演算してシュミレーションすることで、個別の居住空間に対する居住性を認識することが可能である。
【００２２】
上記住宅用日照シュミレーション装置では、個別の居住空間と、該居住空間の壁面に形成された開口部の形状や寸法と、開口部の外側に存在する日照障害物の条件のみが必要であり、建築に対する専門的な知識やＣＡＤに対する専門的な知識がなくとも簡単且つ容易に日照状態をシュミレーションすることが可能である。
【００２３】
住宅用日照シュミレーション装置は、図１、図２に示すように、太陽位置演算手段１ａ、日照演算手段１ｂ、照度分布演算手段１ｃ、熱量演算手段１ｄや記憶手段１ｅ及び一時記憶装置１ｆ、演算装置１ｇからなる制御装置１と、表示装置を構成するディスプレイ２及びプリンター３と、日照シュミレーションを実行するのに必要な情報を入力する入力装置４を構成するキーボード４ａ及びマウス４ｂを有して構成されている。
【００２４】
各演算手段１ａ〜１ｄには夫々目的の演算内容を実行するプログラムが格納されており、入力装置４によって演算に必要な情報を入力すると共に演算を開始させると、指定された演算手段が作動して目的の内容を演算し、その結果をディスプレイ２に表示し、或いは指定に基づいてプリンター３で印刷し得るように構成されている。
【００２５】
太陽位置演算手段１ａは、目的の建物の地球上の位置（緯度、経度）、季節及び時刻に対応した太陽位置を演算するものである。
【００２６】
地球上の位置及び季節、時刻が指定されたとき、指定された各条件に対応した太陽の位置は一義的に決定される。前記太陽の位置は、太陽高度（ｈ°、地上に於ける特定の点と太陽を結ぶ線と該点に於ける水平線とのなす角）と、太陽の方位角（Ａ°、太陽が南中したときを０°とした子午線との角度をいい、西方向を正、東方向を負で表す）とによって特定されるものであり、夫々次式によって演算することが可能である。
【００２７】
sin（ｈ）＝ sin（φ）・ sin（δ）＋ cos（φ）・ cos（δ）・ cos（ｔ）
sin（Ａ）＝ cos（δ）・ sin（ｔ）・ sec（ｈ）
但し、ｈ：太陽高度（°）
φ：目的地の緯度（°）
δ：太陽の赤緯（°）、夏至δ＝23.45 、春・秋分δ＝０、冬至δ＝−23.45 、ｔ：時角（°）、１時間を15°とした真太陽時の時角Ａ：太陽の方位角（°）
である。
【００２８】
太陽位置演算手段１ａには上記各式を解くプログラムや三角関数表が格納され、入力装置４から、目的地の緯度、経度、季節及び時刻等の情報が入力されると、これらの情報は一時記憶装置１ｆに記憶され、プログラムの実行が指示されたとき、太陽位置演算手段１ａによって指定された条件に応じた太陽の位置を演算することが可能である。そして演算した結果を記憶し或いは一時記憶装置１ｆに記憶させておくことが可能である。
【００２９】
例えば、図４は東京（緯度、φ＝35.68 °、経度、139.77°）に於ける太陽日影図であり、原点Ｏに鉛直に立てた単位長さＵの棒の影を季節（冬至、春・秋分、夏至）及び時刻に対応した影の方向と長さを示すものである。即ち、上記各式に基づいて演算した太陽の方位角と太陽高度に応じて単位長さの棒が形成する影を示すものであり、建物に形成した開口部による日照シュミレーションの基本をなすものである。
【００３０】
従って、特定の緯度及び経度を持った地点に於ける壁面の方位角である壁方位（α）と、壁面の傾斜角度である壁傾角（θ）と、を設定することによって、この壁面と太陽のなす角である壁面交角（ｈｗ）を演算することが可能である。
【００３１】
即ち、sin（ｈｗ）＝ sin（ｈ）・ cos（θ）＋ cos（ｈ）・ sin（θ）・ cos（Ａ−α）
である。そして壁面交角ｈｗが90°を越えた場合、対象となる壁面には日が当たらないこととなる。
【００３２】
日照演算手段１ｂは、前述した太陽位置演算手段１ａによって演算した太陽の位置と、建物に形成する開口部の具体的な形状と、開口部の外側に存在する例えば庇や隣家の壁或いは立木等の日照障害条件に基づいて開口部に照射される日照の位置と面積を演算するものである。
【００３３】
例えば図５に示すような建物５に、出寸法ｄを持ったベランダや庇５ａ等のオーバーハングと、出寸法Ｗｄを持った袖壁５ｂと、開口部６が形成されており、且つ距離Ｗ離隔した位置に隣家７が存在するような場合、開口部６及び壁８の方向に基づいて、日照の位置と面積を演算することが可能である。尚、９は開口部６の内部に形成された床面である。
【００３４】
尚、本実施例では、図６（ａ）に示すように、壁８の面を縦方向をＨ＝100mm、横方向をＷ＝305 ／３mm（横方向の３個のグリッドが305mm ）の寸法を持った多数のグリッドに分割し、これらのグリッドに於ける開口部６の位置を１として設定（同図（ｂ）参照）すると共に該開口部６の横方向の中央部に縦方向のｙ軸を、且つ横方向のｘ軸を設定する。特に、本実施例では同図（ｂ）に示すように、６列，４行のグリッドを持った開口部６が設定されており、この開口部６の総面積は、１の数と、0.1 ×305 ／３の積となる。
【００３５】
壁８をグリッドに分割する際の寸法は、上記の如き寸法に限定するものではなく、縦横共に100mm であって良く、また他の寸法であっても良い。即ち、壁８を如何なる寸法を持ったグリッドに分割するかは、該壁８の面積や得るべき精度等の条件を考慮して設定すべき問題である。特に、横方向の寸法は、予め設定されたモジュール寸法と関連付けることが好ましく、個々のグリッドに於ける縦，横の寸法が異なっていても特別な問題はない。
【００３６】
そして、日照状態の検討を実施すべき、季節，時間を特定した後、庇５ａ，袖壁５ｂ，隣家７或いは立木等の影響を考慮しつつ、日照の位置と面積を演算している。尚、同図に示すグリッドは模式的なものであり、実際は、目的の壁の幅及び高さとに対応する数のグリッドが形成され、且つ目的の開口部の幅と高さとに対応する数のグリッドが形成されている。
【００３７】
図７（ａ）〜（ｄ）は、上記の如くして特定された季節，時刻に対応して図５に示す開口部６の日照状態を演算する手順と過程を示すものである。
【００３８】
即ち、同図（ａ）は隣家７による影の部分をチェックした図であり、太陽高度（tan h ）、隣家７の高さ（H2）、開口部６が設計された部屋のＦＬ高さ（H1）、開口部６の方位角（α）として、次式により各グリッド毎に判定する。
【００３９】
tan h ＜（H2−H1−Ｙ座標）／｛Ｗ・sec(Ａ−α) ｝
但し、Ｗは隣家との距離上記式を満足したグリッドは隣家７に影響されて日影となる。このため、開口部６の対象部分（日影の部分）を空白とし、影にならない部分、即ち、日照部分を１とする。
【００４０】
上記の如き演算を各グリッド毎に実施し、該演算結果を一時記憶装置１ｆに記憶させ、更に、ディスプレイ２に表示することによって、例えば同図（ａ）のように、各列４行目のグリッドが日影になっていることが明瞭になる。
【００４１】
次に、同図（ｂ）は、袖壁５ｂによる影の部分をチェックした図であり、袖壁５ｂの出寸法（Ｗｄ）、開口部６の中央から袖壁５ｂまでの距離（Ｗｋ）として、次式により各グリッド毎に判定する。
【００４２】
tan（Ａ−α）＞｜Ｗｋ−Ｘ座標｜／Ｗｄ上記式を満足したグリッドは、袖壁の影響を受けて日影となるため、開口部６の対象部分（日影の部分）を空白とし、影にならない部分、即ち、日照部分を１とする。
【００４３】
上記の如き演算を各グリッド毎に実施し、該演算結果を一時記憶装置１ｆに記憶させ、更に、ディスプレイ２に表示することによって、例えば同図（ｂ）のように、左側の２列のグリッドが日影になっていることが明瞭になる。
【００４４】
次に、同図（ｃ）は、ベランダや庇５ａ等のオーバーハングによる影の部分をチェックした図であり、庇５ａの出寸法（Ｏｄ）、庇５ａの下端高さ（ＯＨ）として、次式により各グリッド毎に判定する。
【００４５】
tanｈ＞（ＯＨ−Ｙ座標）／｛ｄ・ sec（Ａ−α）｝
上記式を満足したグリッドは、オーバーハングの影響を受けて日影となるため、開口部６の対象部分（日影の部分）を空白とし、影にならない部分、即ち、日照部分を１とする。
【００４６】上記の如き演算を各グリッド毎に実施し、該演算結果を一時記憶装置１ｆに記憶させ、更に、ディスプレイ２に表示することによって、例えば同図（ｃ）のように、各列１行目のグリッドが日影になっていることが明瞭になる。
【００４７】
上記の如き、各日照障害物条件に対応させた各式を解くプログラムや三角関数表は予め日照演算手段１ｂに格納されている。そして、入力装置４から入力された日照障害物条件の情報を一時記憶装置１ｆに記憶した後、太陽位置演算手段１ａによって演算された太陽位置の演算結果に応じて開口部に設定された各グリッド毎に演算し、演算した結果を記憶し或いは一時記憶装置１ｆに記憶させておくことが可能である。そして目的の開口部６に対する日照障害物条件による影響を演算することで、予め特定した季節と時刻に対応し、且つ個別の日照障害条件に起因する開口部６の日照状態を判定することが可能である。
【００４８】
個別の日照障害条件に起因する日照状態の演算結果を一時記憶部１ｆに記憶させ、全ての演算が終了した後、各グリッド毎の数値を確認し、数値が４となったグリッドは各日照障害条件にも関わらず影にならなかった部分として、また数値が３以下のグリッドは何れかの日照障害条件により影になった部分として判定する。
【００４９】
そして、同図（ｄ）に示すように、開口部６の数値が４になったグリッドを１とし、数値が１，２，３のグリッドを塗りつぶしてディスプレイ２に表示することで、目的の開口部６に対する特定の季節，時刻に於ける日照障害条件に伴う日照状態をシュミレーションすることが可能である。更に、時刻を変化させて夫々の時刻毎のシュミレーション結果を同一のディスプレイ２に表示し、或いはプリンター３によって記録することで経時的に変化する日照状態をシュミレーションすることが可能である。
【００５０】
更に、日照されたグリッド数を演算し、この数値と、0.1 ×0.305 ／３との積によって日照面積ｆｍを演算することが可能である。
【００５１】
図８は、午前８時から午後４時の間で１時間毎にシュミレーションした結果を表示した図である。尚、シュミレーション時の各条件を、場所，東京、季節，冬至、開口部の方位角０度（真南向き）、開口部の幅1648mm，高さ天1994mm，下端124mm 、隣家の条件として８ｍ離隔した位置に２階建、開口部の天と一致して出寸法447mm のオーバーハング、屋内側から見て開口部の中心から左側に915mm の位置に出寸法1830mmの袖壁として設定している。
【００５２】
図に於いて、左列１行目は午前８時に於ける開口部の日照状態を示し、２行目が９時，３行目が10時というように配列されている。このシュミレーションの結果、目的の開口部では、午前10から徐々に日が当たりだし、12時，午後１時に最も日照状態が良く、午後３時以降は影となることが判明する。このように、建物の全体構成を考慮することなく、目的の開口部の条件と日照障害条件を適宜設定することで、季節，時刻に応じた日照状態をシュミレーションすることが可能である。
【００５３】
照度分布演算手段１ｃは、太陽位置演算手段１ａと日照演算手段１ｂの演算結果から、開口部６を通して床面９の照度分布を演算するものである。開口部６が窓であり、該開口部６を通して床面に照射された日射の照度分布を演算する場合、開口部６を天空光による窓面の輝度を基準とした長方形光源として想定すると共に床面上を一辺が305mm で区切られた多数の格子を想定し、各格子毎に該格子から開口部６までの距離に基づいて照度Ｅｓ（Ｌｘ）を数式２により演算することが可能である。
【００５４】
先ず、天空率の演算について説明する。開口部６に於ける点Ｐの天空率Ｕｐは数式１の（１）式で与えられ、また隣家７に於ける点Ｐと対向する点ＰＰの天空率Ｕｐｐは（２）式で与えられる。ここで、全天空照度をＥｏとしたとき、Ｐ点の直接昼光照度Ｅｐ、及びＰＰ点の直接昼光照度Ｅｐｐは、Ｅｐ＝Ｕｐ・ＥｏＥｐｐ＝Ｕｐｐ・Ｅｏで与えられる。またＵｐ，Ｕｐｐは、夫々数式１の（１）式，（２）式で与えられる。
【００５５】
【数１】

【００５６】
隣家７の壁面の反射率をＲとし、該壁面の反射光が全てＰ点に入射するものとすると、Ｐ点に於ける反射光照度Ｅｓｐは、Ｅｓｐ＝Ｅｐｐ・Ｒとなる。そして開口部６の透過率をＴとしたとき、Ｐ点に於ける全透過昼光照度Ｅｐｔは、Ｅｐｔ＝（Ｅｐ＋Ｅｓｐ）・Ｔとなり、開口部６の平均全透過昼光照度は、数式１に於ける（３）式で与えられる。
【００５７】
従って、開口部６を上記平均全透過照度を持った光源として想定することで、開口部６から距離Ｌ離隔した位置に於ける格子の照度を数式２により演算することで、床９の照度分布を演算することが可能である。
【００５８】
【数２】

【００５９】
照度分布演算手段１ｃには上記各式を解くプログラムが格納され、入力装置４から入力された季節，時刻、床面９からの高さや開口部６自体の寸法の情報が一時記憶装置１ｆにされた後、太陽位置演算手段１ａと日照演算手段１ｂによって演算された演算結果に応じて床面９に於ける照度分布を演算することが可能である。そして床面に設定した各格子毎に照度を演算した結果を一時記憶装置１ｆに記憶させておき、全ての格子の照度を演算した後、この演算結果をディスプレイ２に表示させ、或いはプリンター３によって記録させることで、図10，図11に示す照度分布をシュミレーションすることが可能である。
【００６０】
尚、図10，図11は、図８と同一の条件で演算した結果を表すものであり、特に、図10は午前10時の照度分布を拡大した図である。また図11は午前８時から午後４時までの間を１時間毎に演算した結果得られた照度分布図である。このように、開口部６から室内に照射された照度分布のシュミレーションを実施することが可能である。
【００６１】
熱量演算手段１ｄは、太陽位置演算手段１ａと日照演算手段１ｂの演算結果から、開口部６に入力される熱量を演算するものである。例えば図５に示す開口部６が形成された建物に於いて、開口部６に対する入熱量Ｊαθ（kcal/m2 h ）は次式で与えられる。
【００６２】
Ｊαθ＝（Ｊ０／ｒ2 ）・Ｐcosec(h)・ sin( ｈｗ)但し、Ｊ０：太陽定数（1164kcal/m2 h ）
ｒ：地球の軌道半径の平均値に対する割合夏至；ｒ＝1.0164春分；ｒ＝0.9662秋分；ｒ＝1.0033冬至；ｒ＝0.9836Ｐ：大気の透過率（Ｐ＝0.7 ）
ｈ：太陽高度ｈｗ：壁面交角特に、開口部６としての窓を透過する日射量は、Ｊｒ＝Ｊαθ・ａ・ｐ但し、ａ：開口部６の面積ｐ：窓ガラスの透過率
【００６３】
次に、上記の如き各演算部１ａ〜１ｄを有する住宅用日照シュミレーション装置によって、開口部５を通した日照のシュミレーションを実行する手順について図３を用いて説明する。
【００６４】
先ず、入力装置４によって目的の建物を建築すべき地球上の位置を緯度と経度で入力すると共に日照シュミレーションを実行すべき季節と時刻の各情報を入力し、更に、開口部５の方向（方位角、傾斜角）、開口部６の形状（寸法）、開口部６の外側に存在する日照障害物の条件（隣家７，庇５ａ等のオーバーハング，袖壁５ｂ等）等の情報を入力する。
【００６５】
ステップＳ１では、入力された前記各情報に基づいて太陽位置演算手段１ａにより、太陽高度（ｈ°）と太陽方位角（Ａ°）からなる太陽位置を演算する。この太陽高度と太陽方位角は日照をシュミレーションするに際し、最も基本となる情報であり、以後実行される全ての演算に関わるものである。
【００６６】
ステップＳ２では、上記ステップＳ１に引き続き該ステップＳ１の演算結果と開口部６の方向から、該開口部６に対する太陽位置を演算する。このステップＳ２を経ることによって、目的の建物に於ける特定の開口部６に対応させて該開口部６と太陽との関係を設定することが可能となる。従って、以後実行される開口部６に対する日照の位置と面積の演算、開口部６を透過した床面の照度分布の演算、開口部６に入力される熱量の演算の全てに利用される。このため、ステップＳ２による演算結果は一時記憶装置１ｆに記憶され、前記各ステップを実行する際に読み出されて利用される。
【００６７】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２の演算結果と、開口部６の形状と該開口部６の外側に存在する日照障害物の条件とに基づいて日照演算手段１ｂにより、開口部６の日照の位置と面積を演算する。ステップＳ３による日照の位置と面積の演算結果はステップＳ４に伝達され、ディスプレイ２に表示される。またステップＳ３に於ける演算結果はステップＳ４と同時にステップＳ５に伝達され、該ステップＳ５で記憶装置１ｅに記憶される。
【００６８】
特に、ステップＳ３では、日照の位置と面積を季節毎、時刻毎に演算し、この演算結果をステップＳ５で記憶装置１ｅに記憶すると共に季節及び時刻に対する全条件の演算が終了した後、ステップＳ６で記憶した全てのデータをマルチ表示することによって、図８に示すような季節と時刻に応じて変化する日照の位置と面積を１つの画面上に、或いは１枚の図面上に表示することが可能である。
【００６９】
開口部６を通して床面に照射される照度分布を演算する場合には、ステップＳ７に移行し、入力装置４から窓ガラスの透過係数を入力すると、ステップＳ７では、ステップＳ２で得た開口部６に対する太陽位置の演算結果、或いはステップＳ３で得た開口部６に対する太陽位置の演算結果から照度分布演算手段１ｃにより、床面上での照度分布を演算する。この演算結果は、ステップＳ８でディスプレイ２に表示され、或いはプリンター３によって記録され、全てのデータをマルチ表示することで図11に示す照度分布を１つの画面上に、或いは１枚の図面上に表示することが可能である。
【００７０】
また開口部６を通して床面に入力される熱量を演算する場合には、ステップＳ９に移行し、入力装置４から入力された窓ガラスの透過係数と、ステップＳ２で得た開口部６に対する太陽位置の演算結果、或いはステップＳ３で得た開口部６に対する太陽位置の演算結果から熱量演算手段１ｄにより床面に対して入力された熱量を演算する。この演算結果は、ステップＳ10でディスプレイ２に表示され、或いはプリンター３によって記録される。
【００７１】
上記の如くして建物の建築地点（緯度、経度）が決定し、且つ該建物に於ける開口部６の方向、更に、開口部６の外側に存在する隣家７や、ベランダや庇５ａ等のオーバーハング部或いは袖壁５ｂ、更に立木等の日照障害物の条件が決定すると、季節や時刻に応じた開口部６に照射される日照の位置や面積の変化をシュミレーションすることが可能である。更に、開口部６を構成する材質、例えば開口部６が窓である場合、窓ガラスの透過率を決定することで、床面の照度分布を演算して照度の変化をシュミレーションすることが可能であり、且つ開口部６に入力される熱量を演算することが可能である。
【００７２】
上記の如く、本実施例に係る住宅用日照シュミレーション装置では、建物全体の設計の如何に関わらず、開口部６と空間を想定すると共に該開口部６の外側に存在する日照障害物を想定することによって日照のシュミレーションを実行することが可能である。
【００７３】
本実施例に於いて、開口部６を通した日照に基づく照度分布のシュミレーションを実行する場合、床面を例えば一辺の長さを100mm 、或いは305mm に設定した格子状に区切り、夫々の格子毎の照度を演算することが好ましい。このように、床面を格子状に分割して演算することで、照度分布演算手段１ｃに於ける演算を合理的に処理することが可能となる。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る住宅用日照シュミレーション装置では、建物全体のシュミレーション用のモデルを構築することなく、開口部廻りに限定したシュミレーション用のモデルを構築することで日照のシュミレーションを実行することが出来る。このため、建物全体のシュミレーション用のモデルを構築するのに必要な諸要素を大幅に削減することが出来る。従って、開口部廻りに限定したシュミレーション用のモデルの構築を短時間で行うことが出来、且つ設定の初期段階での検討に逐次対応することが出来る。
【００７５】
特に、構築すべきシュミレーション用のモデルが開口部廻りのみに限定するものであるため、建築の専門知識を有することのない営業員であっても、簡単に構築することが出来る。このため、住宅展示場等に於いて、顧客の要望や条件を聞き取りつつ、その場でシュミレーションを実行することが出来る。
【００７６】
そして日照のシュミレーションを実行した結果、顧客は、目的の建物の建築地点、季節、時刻等に対応して日当たりや、この日当たり状態の変化、更に、明るさを知ることが出来る。このため、開口部の位置や形状を次々に変えてシュミレーションすることが出来、顧客の満足する日照状態を容易に且つ短時間で実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】住宅用日照シュミレーション装置の外観の例を示す図である。
【図２】住宅用日照シュミレーション装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】日照のシュミレーションを実行して結果を表示する手順を説明する図である。
【図４】季節に対応した太陽の日影図である。
【図５】目的の開口部に対する日照障害条件を説明する図である。
【図６】開口部をグリッドに分割した状態を説明する図である。
【図７】日照障害条件毎に変化する開口部の状態を説明する図である。
【図８】場所，季節を特定したときの１時間毎に変化する日照状態をマルチ表示した図である。
【図９】天空率を演算する際の建物と開口部との関係を説明する図である。
【図10】床面の照度分布を表示した図である。
【図11】床面の照度分布をマルチ表示した図である。
【符号の説明】
１制御装置
１ａ太陽位置演算手段
１ｂ日照演算手段
１ｃ照度分布演算手段
１ｄ熱量演算手段
１ｅ記憶手段
１ｆ一時記憶装置
１ｇ演算装置
２ディスプレイ
３プリンター
４入力装置
４ａキーボード
４ｂマウス
５建物
５ａ庇
５ｂ袖壁
６開口部
７隣家
８壁
９床面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention calculates the change of sunshine from the opening to the inside of the building according to the season and time, and displays the result to know the sunshine condition from the opening to the inside of the building in the target building. The present invention relates to a residential sunshine simulation apparatus.
[0002]
[Prior art]
When building a building, the scope of the influence of the shadow on the adjacent land is legally limited, and in order to confirm whether or not this restriction can be satisfied, the shadow of the target building is checked using a computer. A shadow simulation device that simulates the state is used.
[0003]
When simulating the shaded state, the purpose is to satisfy the legal restrictions of the shade on the adjacent land, so the target building needs to be accurately constructed as a simulation model. That is, when the shape of the building changes, the shadow conditions for the adjacent land change corresponding to this change, and each time a simulation model needs to be rebuilt and simulated.
[0004]
For this reason, when the design of the building layout, height, etc. has progressed to some extent with the customer, a simulation model is built using a cad system, etc., and a computer is used based on this simulation model. It is common to perform a shadow simulation using a shadow simulation apparatus.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional shadow simulation is mainly aimed at satisfying legal restrictions by examining the shadow on the adjacent land of the target building model. Few were intended for evaluation.
[0006]
In particular, when considering legal restrictions, it is necessary that the building under consideration has a high degree of completeness of the plan for the external shape, and effective simulation should only be conducted after consideration has been made with the customer. In order to build a building to be considered as a model in a computer that cannot be implemented, specialized knowledge such as architecture and CAD is required, and even those who have specialized knowledge There is a problem of requiring a lot of time.
[0007]
When examining sunshine without using a computer, it is difficult to specify the position of the sun, and it is difficult to draw shadows on the wall according to the shape of the neighboring house unless you have expertise. There is a problem that the sunshine from the west and the east is rarely considered only by considering the south-central time of the country.
[0008]
However, at the time of starting the study of the building, the customer may be required to have sunshine conditions for the individual living spaces that make up the building. However, the conventional shadow simulation can cope with such a requirement. There is no problem.
[0009]
In addition, when ensuring indoor "brightness", it is a guideline to comply with the provisions of the Building Standards Law, but the provisions of the law may not be able to adequately secure the lighting environment of indoor living spaces. is there. In addition, the “brightness” of the indoor space is to be secured by artificial lighting by design. In particular, the fact that securing “brightness” by natural light in a small-scale house has not been established as a practical problem.
[0010]
The object of the present invention is to reduce the time required for building a model by limiting the model only to the model around the opening, and the residential sunshine that can easily simulate the sunshine for individual living spaces even in the initial stage of the design. It is to provide a simulation device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a residential sunshine simulation device according to the present invention is a device for simulating sunshine from the opening of a building to the interior, the latitude and longitude at which the building is installed, the direction of the opening, the season , Solar position calculating means for calculating the sun position relative to the opening based on the time, the shape of the opening of the building and the sunlight obstacle condition outside the opening, and the sunshine irradiated into the opening from the sun position A sunshine calculation means for calculating the area and the position, and a display device for displaying the shape of the opening and the sunshine calculation result in the opening are configured.
[0012]
In the residential sunshine simulation apparatus, the solar position calculation means can calculate the three-dimensional position of the sun with respect to the opening based on the latitude and longitude where the building is installed, the direction of the opening, the season, and the time. . Also, by the sunshine calculation means, based on the shape of the opening of the building, sunshine obstacle conditions such as a fence or a neighbor existing outside the opening, and the three-dimensional position of the sun calculated by the sun position calculation means, The area and position of the sunshine irradiated inside can be calculated. And the sunlight in the opening part corresponding to a specific opening part can be simulated by displaying the shape of an opening part, and the area and position of the sunlight in an opening part on a display apparatus.
[0013]
Therefore, regardless of the overall shape of the building, the direction of sunshine in the individual living space, based on the shape of the formed opening, the conditions of sun disturbance outside the opening, the season, and the time You can know the area and position.
[0014]
In the above-mentioned residential sunshine simulation apparatus, storage means for storing sunshine calculation results at predetermined time intervals in a day is provided, and the display device multi-displays the shape of a plurality of openings, Preferably, a plurality of sunshine calculation results stored in the storage device are respectively displayed.
[0015]
By constructing the residential sunshine simulation device as described above, the sunshine is calculated for each preset time interval, the sunshine calculation result is stored in the storage means, and the sunshine calculation result is displayed in a multi-display on the display device. Thus, based on the shape of the formed opening and other conditions, it is possible to display the range of sunlight and the transition state from sunrise to sunset in each living space.
[0016]
In each of the residential sunshine simulation devices, the illuminance distribution calculation means for calculating the illuminance distribution in the building irradiated through the opening from the calculation result of the sunshine calculation means and the calculation result of the solar position calculation means, and the illuminance distribution calculation A display device for displaying the results is preferably provided.
[0017]
By configuring the residential sunshine simulation apparatus as described above, the distribution state of the illuminance in each living space in which the opening is formed can be calculated by the illuminance distribution calculating means, and the calculation result is displayed on the display device. It is possible to display the illuminance distribution state based on.
[0018]
In each residential sunshine simulation device, the calorific value calculating means for calculating the amount of heat input into the building through the opening from the calculation result of the sunshine calculating means and the calculated result of the solar position calculating means, and the calorific value calculation result are displayed. Preferably, a display device is provided.
[0019]
By configuring the residential sunshine simulation device as described above, the amount of heat input through the opening to each living space in which the opening is formed can be calculated by the heat amount calculation means, and the calculation result is displayed on the display device. Can be displayed.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the above-mentioned residential sunshine simulation apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the appearance of a residential sunshine simulation apparatus, FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a residential sunshine simulation apparatus, and FIG. 3 illustrates a procedure for executing a sunshine simulation and displaying the results. FIG. 4, FIG. 4 is a sun shadow diagram corresponding to the season, FIG. 5 is a diagram for explaining the sun damage condition for the target opening, FIG. 6 is a diagram for explaining the state in which the opening is divided into grids, and FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the state of the opening that changes depending on the sunshine disturbance condition, FIG. 8 is a diagram that displays the sunshine state that changes every hour when the place and season are specified, and FIG. 9 is when calculating the sky rate FIG. 10 is a diagram illustrating the illuminance distribution on the floor surface, and FIG. 11 is a diagram displaying multiple illuminance distributions on the floor surface.
[0021]
The residential sunshine simulation apparatus according to the present invention is operated in a place such as a residential exhibition hall while facing a customer, so that the individual building space and the living space are not specifically designed without designing the entire building. By specifying the shape of the opening to be formed and the conditions of obstacles to sunlight, the state of sunlight and the distribution of illuminance to the opening, and the amount of heat input from the sun can be calculated. . Then, by calculating and simulating the sunshine state and the illuminance distribution on the opening according to the season and time, it is possible to recognize the habitability of the individual living space.
[0022]
In the above-mentioned residential sunshine simulation apparatus, only the individual living space, the shape and size of the opening formed in the wall surface of the living space, and the condition of the sunshine obstacle existing outside the opening are necessary. It is possible to simulate the sunshine condition easily and easily even without specialized knowledge about CAD or CAD.
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, the residential sunshine simulation apparatus includes a solar position calculation means 1a, a sunshine calculation means 1b, an illuminance distribution calculation means 1c, a calorific value calculation means 1d, a storage means 1e, a temporary storage device 1f, and a calculation device. 1 g of control device 1, a display 2 and a printer 3 constituting a display device, and a keyboard 4 a and a mouse 4 b constituting an input device 4 for inputting information necessary for executing sunshine simulation. ing.
[0024]
Each of the arithmetic means 1a to 1d stores a program for executing a target arithmetic content, and when the information necessary for the arithmetic operation is input by the input device 4 and the arithmetic operation is started, the designated arithmetic means is operated. The content of the target is calculated and the result is displayed on the display 2 or printed by the printer 3 based on the designation.
[0025]
The sun position calculating means 1a calculates the sun position corresponding to the position (latitude, longitude), season and time of the target building on the earth.
[0026]
When the position on the earth, season, and time are specified, the position of the sun corresponding to each specified condition is uniquely determined. The position of the sun is the solar altitude (h °, the angle between a line connecting a specific point on the ground and the sun and the horizontal line at the point) and the azimuth angle of the sun (A °, the sun is in the south The west direction is positive and the east direction is negative), and can be calculated by the following equations, respectively.
[0027]
sin (h) = sin (φ) · sin (δ) + cos (φ) · cos (δ) · cos (t)
sin (A) = cos (δ) · sin (t) · sec (h)
Where h: solar altitude (°)
φ: Latitude of destination (°)
δ: sun declination (°), summer solstice δ = 23.45, spring / autumn δ = 0, winter solstice δ = -23.45, t: hour angle (°), hour angle during true sun with 15 ° for 1 hour : Sun azimuth (°)
It is.
[0028]
A program for solving the above equations and a trigonometric function table are stored in the sun position calculation means 1a. When information such as the latitude, longitude, season, and time of the destination is input from the input device 4, these information are temporarily stored. When stored in the storage device 1f and instructed to execute the program, it is possible to calculate the position of the sun according to the conditions specified by the sun position calculating means 1a. Then, the calculated result can be stored or stored in the temporary storage device 1f.
[0029]
For example, FIG. 4 is a sun shadow map in Tokyo (latitude, φ = 35.68 °, longitude, 139.77 °). The shadow of a bar of unit length U set up vertically at the origin O is shown in the season (winter solstice, spring (Autumn, summer solstice) and the direction and length of the shadow corresponding to the time. That is, it shows the shadow formed by the bar of unit length according to the azimuth angle and solar altitude calculated based on the above formulas, and forms the basis of sunshine simulation by the opening formed in the building. is there.
[0030]
Therefore, by setting the wall orientation (α), which is the azimuth angle of the wall surface at a point having a specific latitude and longitude, and the wall inclination angle (θ), which is the inclination angle of the wall surface, It is possible to calculate a wall surface intersection angle (hw) that is an angle formed by
[0031]
That is, sin (hw) = sin (h) · cos (θ) + cos (h) · sin (θ) · cos (A−α)
It is. When the wall surface intersection angle hw exceeds 90 °, the target wall surface is not exposed to the sun.
[0032]
The sunshine calculation means 1b includes the position of the sun calculated by the above-described solar position calculation means 1a, the specific shape of the opening formed in the building, and the walls, standing trees, etc. that exist outside the opening. The position and area of the sunshine irradiated to the opening are calculated based on the sunshine disturbance condition.
[0033]
For example, a building 5 as shown in FIG. 5 is provided with an overhang such as a veranda or a ridge 5a having a protruding dimension d, a sleeve wall 5b having a protruding dimension Wd, an opening 6, and a distance W When the neighbor 7 exists in a separated position, the position and area of the sunshine can be calculated based on the direction of the opening 6 and the wall 8. Reference numeral 9 denotes a floor surface formed inside the opening 6.
[0034]
In this embodiment, as shown in FIG. 6 (a), the surface of the wall 8 has a dimension of H = 100 mm in the vertical direction and W = 305/3 mm in the horizontal direction (three grids in the horizontal direction are 305 mm). And the position of the opening 6 in these grids is set to 1 (see FIG. 5B), and the y in the vertical direction is set at the center in the horizontal direction of the opening 6. Set the axis and the x-axis in the horizontal direction. In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, openings 6 having 6 columns and 4 rows of grids are set, and the total area of the openings 6 is the number of 1 and 0.1. It is the product of × 305/3.
[0035]
The dimensions for dividing the wall 8 into grids are not limited to the above dimensions, and may be 100 mm both vertically and horizontally, and may be other dimensions. In other words, what size the wall 8 is to be divided into is a problem to be set in consideration of conditions such as the area of the wall 8 and the accuracy to be obtained. In particular, the horizontal dimension is preferably associated with a preset module dimension, and there is no particular problem even if the vertical and horizontal dimensions of each grid are different.
[0036]
Then, after specifying the season and time when the sunshine condition should be examined, the position and area of the sunshine are calculated in consideration of the influence of the ridge 5a, the sleeve wall 5b, the neighbor 7 or the standing trees. The grid shown in the figure is schematic, and in actuality, a number of grids corresponding to the width and height of the target wall are formed, and the number corresponding to the width and height of the target opening is set. A grid is formed.
[0037]
FIGS. 7A to 7D show procedures and processes for calculating the sunshine state of the opening 6 shown in FIG. 5 corresponding to the season and time specified as described above.
[0038]
That is, FIG. 5A is a diagram in which the shadow portion by the neighbor 7 is checked. The solar altitude (tan h), the height of the neighbor 7 (H2), and the FL height of the room in which the opening 6 is designed ( H1) The azimuth angle (α) of the opening 6 is determined for each grid by the following equation.
[0039]
tan h <(H2-H1-Y coordinate) / {W · sec (A-α)}
However, W is the distance to the neighbor. The grid satisfying the above formula is affected by the neighbor 7 and becomes a shadow. For this reason, the target portion (the shaded portion) of the opening 6 is blank, and the portion that is not shaded, that is, the sunshine portion is set to 1.
[0040]
The calculation as described above is performed for each grid, the calculation result is stored in the temporary storage device 1f, and further displayed on the display 2, so that, for example, as shown in FIG. It becomes clear that the grid is shaded.
[0041]
Next, FIG. 5B is a diagram in which a shadow portion by the sleeve wall 5b is checked. As a projected dimension (Wd) of the sleeve wall 5b, and a distance (Wk) from the center of the opening 6 to the sleeve wall 5b. The determination is made for each grid by the following equation.
[0042]
tan (A−α)> | Wk−X coordinate | / Wd Since the grid satisfying the above expression becomes a shade due to the influence of the sleeve wall, the target portion of the opening 6 (the shaded portion) is blank. And a portion that does not become a shadow, that is, a sunshine portion is set to 1.
[0043]
The calculation as described above is performed for each grid, the calculation result is stored in the temporary storage device 1f, and further displayed on the display 2, for example, two grids on the left side as shown in FIG. It becomes clear that is in the shade.
[0044]
Next, FIG. 10C is a diagram in which the shadow portion due to the overhang of the veranda, the ridge 5a, etc. is checked. As the protruding dimension (Od) of the ridge 5a and the lower end height (OH) of the ridge 5a, Each grid is determined by an expression.
[0045]
tanh> (OH-Y coordinate) / {d · sec (A−α)}
Since the grid satisfying the above formula becomes a shade due to the influence of the overhang, the target portion (the shade portion) of the opening 6 is left blank, and the portion that does not become a shadow, that is, the sunshine portion is set to 1. .
The calculation as described above is performed for each grid, the calculation result is stored in the temporary storage device 1f, and further displayed on the display 2, so that, for example, as shown in FIG. It becomes clear that the grid on the line is shaded.
[0047]
As described above, a program and a trigonometric table that solves each equation corresponding to each sunlight obstacle condition are stored in advance in the sunlight calculation means 1b. And after memorize | storing the information of the sunlight obstacle condition input from the input device 4 in the temporary memory | storage device 1f, each grid set to the opening part according to the calculation result of the solar position calculated by the solar position calculating means 1a It is possible to calculate each time and store the calculated result or store it in the temporary storage device 1f. Then, by calculating the influence of the sunshine obstacle condition on the target opening 6, it is possible to determine the sunshine state of the opening 6 corresponding to the season and time specified in advance and resulting from the individual sunshine obstacle conditions. It is.
[0048]
The calculation result of the sunshine state caused by the individual sunshine disturbance condition is stored in the temporary storage unit 1f, and after all the calculations are completed, the numerical value for each grid is confirmed. It is determined as a portion that did not become a shadow despite the conditions, and a grid having a numerical value of 3 or less is determined as a portion that has become a shadow due to any sunshine disturbance condition.
[0049]
Then, as shown in FIG. 4D, the grid with the numerical value of the opening 6 set to 4 is set to 1, and the grid with numerical values of 1, 2 and 3 is painted and displayed on the display 2 to display the target opening. It is possible to simulate the sunshine condition associated with the sunshine disturbance condition in a specific season and time for the unit 6. Furthermore, by changing the time and displaying the simulation result for each time on the same display 2 or by recording with the printer 3, it is possible to simulate a sunshine state that changes over time.
[0050]
Furthermore, it is possible to calculate the number of grids sunshine and calculate the sunshine area fm by the product of this value and 0.1 × 0.305 / 3.
[0051]
FIG. 8 is a diagram showing the result of simulation every hour from 8 am to 4 pm. In addition, each condition at the time of the simulation is as follows: place, Tokyo, season, winter solstice, opening azimuth angle 0 degrees (facing south), opening width 1648mm, height 1994mm, bottom edge 124mm It is set up as a two-story building with an overhang of 447mm in size, aligned with the top of the opening, and a sleeve wall with an output of 1830mm at a position of 915mm on the left side from the center of the opening when viewed from the indoor side.
[0052]
In the figure, the first line in the left column shows the sunshine state of the opening at 8 am, and the second line is arranged at 9 o'clock and the third line at 10 o'clock. As a result of this simulation, it is found that the sun gradually starts from 10 am in the target opening, and the sunshine condition is best at 12:00 and 1 pm, and it becomes a shadow after 3 pm. In this way, it is possible to simulate the sunshine state according to the season and time by appropriately setting the target opening condition and the sunshine obstacle condition without considering the entire structure of the building.
[0053]
The illuminance distribution calculating means 1c calculates the illuminance distribution of the floor surface 9 through the opening 6 from the calculation results of the solar position calculating means 1a and the sunshine calculating means 1b. When the opening 6 is a window and the illuminance distribution of the solar radiation irradiated on the floor surface through the opening 6 is calculated, the opening 6 is assumed to be a rectangular light source based on the brightness of the window surface by skylight and the floor. It is possible to calculate the illuminance Es (Lx) by Equation 2 based on the distance from the lattice to the opening 6 for each lattice, assuming a large number of lattices whose sides are divided by 305 mm on the surface.
[0054]
First, calculation of the sky factor will be described. The sky factor Up of the point P in the opening 6 is given by equation (1), and the sky factor Up of the point PP facing the point P in the neighbor 7 is given by equation (2). Here, when the whole sky illuminance is Eo, the direct daylight illuminance Ep at the point P and the direct daylight illuminance Ep at the point PP are given by Ep = Up · EoEpp = Upp · Eo. In addition, Up and Upp are given by Equations (1) and (2) of Equation 1, respectively.
[0055]
[Expression 1]

[0056]
Assuming that the reflectance of the wall surface of the neighbor house 7 is R, and all the reflected light of the wall surface is incident on the point P, the reflected light illuminance Esp at the point P is Esp = Epp · R. When the transmittance of the opening 6 is T, the total transmitted daylight illuminance Ept at the point P is Ept = (Ep + Esp) · T, and the average total transmitted daylight illuminance of the opening 6 is given by Equation 1. It is given by equation (3).
[0057]
Accordingly, assuming that the opening 6 is a light source having the above average total transmitted illuminance, the illuminance distribution of the floor 9 is calculated by calculating the illuminance of the grid at the position separated from the opening 6 by the distance L by Equation 2. Can be calculated.
[0058]
[Expression 2]

[0059]
The illuminance distribution calculating means 1c stores a program for solving the above equations, and the temporary storage device 1f stores information on the season, time, height from the floor 9, and dimensions of the opening 6 itself, which are input from the input device 4. After that, it is possible to calculate the illuminance distribution on the floor surface 9 according to the calculation results calculated by the solar position calculation means 1a and the sunshine calculation means 1b. Then, the result of calculating the illuminance for each grid set on the floor is stored in the temporary storage device 1f, and after calculating the illuminance of all the grids, the calculation result is displayed on the display 2 or by the printer 3. By recording, the illuminance distribution shown in FIGS. 10 and 11 can be simulated.
[0060]
10 and 11 show the results of calculation under the same conditions as in FIG. 8, and in particular, FIG. 10 is an enlarged view of the illuminance distribution at 10:00 am. FIG. 11 is an illuminance distribution diagram obtained as a result of calculating every hour from 8 am to 4 pm. In this way, it is possible to carry out a simulation of the illuminance distribution irradiated into the room from the opening 6.
[0061]
The calorific value calculating means 1d calculates the amount of heat input to the opening 6 from the calculation results of the solar position calculating means 1a and the sunshine calculating means 1b. For example, in a building in which the opening 6 shown in FIG. 5 is formed, the heat input Jαθ (kcal / m 2 h) to the opening 6 is given by the following equation.
[0062]
Jαθ = (J0 / r2) ・ Pcosec (h) ・ sin (hw) However, J0: Solar constant (1164kcal / m2h)
r: percentage of the Earth's orbit radius relative to the average summer solstice; r = 1.0164 spring equinox; r = 0.9662 fall equinox; r = 1.0033 winter solstice; r = 0.9836 P: atmospheric transmittance (P = 0.7)
h: solar altitude hw: wall crossing angle In particular, the amount of solar radiation that passes through the window as the opening 6 is Jr = Jαθ · a · p, where a: the area of the opening 6 p: the transmittance of the window glass
[0063]
Next, a procedure for performing sunshine simulation through the opening 5 by the residential sunshine simulation apparatus having the respective calculation units 1a to 1d as described above will be described with reference to FIG.
[0064]
First, the position on the earth where the target building is to be built is input by the input device 4 in latitude and longitude, and information on the season and time at which the sunshine simulation is to be performed is input. Further, the direction of the opening 5 (azimuth) Information such as corners, inclination angles), shape (dimensions) of the opening 6, and conditions of sunlight obstacles existing outside the opening 6 (neighboring 7, overhangs of the heel 5 a, sleeve walls 5 b, etc.) .
[0065]
In step S1, the solar position consisting of the solar altitude (h °) and the solar azimuth angle (A °) is calculated by the solar position calculation means 1a based on the input information. The solar altitude and the solar azimuth are the most basic information for simulating sunshine, and are related to all calculations performed thereafter.
[0066]
In step S2, the sun position with respect to the opening 6 is calculated from the calculation result of step S1 and the direction of the opening 6 following step S1. By passing through this step S2, it becomes possible to set the relationship between the opening 6 and the sun in correspondence with the specific opening 6 in the target building. Therefore, it is used for all of the calculation of the position and area of sunshine for the opening 6, the calculation of the illuminance distribution on the floor surface that has passed through the opening 6, and the calculation of the amount of heat input to the opening 6. For this reason, the calculation result by step S2 is memorize | stored in the temporary memory device 1f, and is read and utilized when performing each said step.
[0067]
Next, in step S3, the sunshine calculation means 1b uses the calculation result of step S2, the shape of the opening 6 and the condition of the sunshine obstacle existing outside the opening 6 to adjust the sunshine of the opening 6. Calculate position and area. The calculation result of the position and area of sunshine in step S3 is transmitted to step S4 and displayed on the display 2. The calculation result in step S3 is transmitted to step S5 simultaneously with step S4, and stored in the storage device 1e in step S5.
[0068]
In particular, in step S3, the position and area of sunshine is calculated for each season and time, and the calculation result is stored in the storage device 1e in step S5. By displaying all the data stored in the multi-display, the position and area of the sunshine changing according to the season and time as shown in FIG. 8 can be displayed on one screen or on one drawing. Is possible.
[0069]
When calculating the illuminance distribution irradiated on the floor surface through the opening 6, the process proceeds to step S 7, and when the transmission coefficient of the window glass is input from the input device 4, the opening 6 obtained in step S 2 is obtained in step S 7. The illuminance distribution on the floor is calculated by the illuminance distribution calculation means 1c from the calculation result of the sun position with respect to or the calculation result of the sun position with respect to the opening 6 obtained in step S3. The calculation result is displayed on the display 2 or recorded by the printer 3 in step S8, and the illuminance distribution shown in FIG. 11 is displayed on one screen or on one drawing by displaying all data in a multi display. It is possible to display.
[0070]
Moreover, when calculating the calorie | heat amount input into a floor surface through the opening part 6, it transfers to step S9, the transmission coefficient of the window glass input from the input device 4, and the solar position with respect to the opening part 6 obtained at step S2 The amount of heat input to the floor surface is calculated by the amount-of-heat calculating means 1d from the result of the above calculation or the calculation result of the sun position with respect to the opening 6 obtained in step S3. The calculation result is displayed on the display 2 in step S10 or recorded by the printer 3.
[0071]
The building construction point (latitude, longitude) is determined as described above, and the direction of the opening 6 in the building, and the neighbor 7 existing outside the opening 6, the veranda, the fence 5a, etc. If the conditions of the sun-hung obstacle such as the overhang portion or the sleeve wall 5b and further standing trees are determined, it is possible to simulate the change in the position and area of the sunlight irradiated to the opening 6 according to the season and time. Furthermore, when the material constituting the opening 6, for example, when the opening 6 is a window, it is possible to calculate the illuminance distribution on the floor surface and simulate the change in illuminance by determining the transmittance of the window glass. It is possible to calculate the amount of heat input to the opening 6.
[0072]
As described above, in the residential sunshine simulation apparatus according to the present embodiment, the opening 6 and the space are assumed and the sunshine obstacle existing outside the opening 6 is assumed regardless of the design of the entire building. It is possible to carry out a sunshine simulation.
[0073]
In the present embodiment, when simulating the illumination distribution based on sunlight through the opening 6, the floor is divided into a grid with a side length set to 100 mm or 305 mm, for example. It is preferable to calculate the illuminance. In this way, by dividing the floor surface into a lattice shape and calculating, the calculation in the illuminance distribution calculating means 1c can be reasonably processed.
[0074]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the residential sunshine simulation apparatus according to the present invention, the sunshine simulation can be performed by constructing a simulation model limited to around the opening without constructing a simulation model for the entire building. Can be executed. For this reason, it is possible to drastically reduce various elements necessary for building a model for simulation of the entire building. Therefore, the simulation model limited to the area around the opening can be constructed in a short time, and the examination at the initial stage of setting can be sequentially handled.
[0075]
In particular, since the simulation model to be constructed is limited to the area around the opening, even a salesperson who does not have architectural expertise can easily construct it. For this reason, it is possible to perform simulation on the spot while listening to customer requests and conditions at a housing exhibition hall or the like.
[0076]
As a result of executing the sunshine simulation, the customer can know the sunlight, the change in the sunlight condition, and the brightness according to the construction point, season, time, etc. of the target building. For this reason, it is possible to perform simulation by changing the position and shape of the opening one after another, and it is possible to easily realize a sunshine state that satisfies the customer in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the appearance of a residential sunshine simulation apparatus.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a residential sunshine simulation apparatus.
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure for executing a sunshine simulation and displaying a result.
FIG. 4 is a sun shadow map corresponding to a season.
FIG. 5 is a diagram for explaining a sunshine obstacle condition for a target opening.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state where an opening is divided into grids.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of an opening that changes for each daylight obstacle condition.
FIG. 8 is a diagram showing a multi-display of a sunshine state that changes every hour when a place and season are specified.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a building and an opening when calculating a sky ratio.
FIG. 10 is a diagram showing the illuminance distribution on the floor surface.
FIG. 11 is a diagram in which the illuminance distribution on the floor surface is multi-displayed.
[Explanation of symbols]
1 Control device
1a Solar position calculation means
1b Sunlight calculation means
1c Illuminance distribution calculation means
1d calorie calculation means
1e storage means
1f Temporary storage device
1g arithmetic unit
2 display
3 Printer
4 input devices
4a keyboard
4b mouse
5 Building
5a 庇
5b Sleeve wall
6 opening
7 Neighbor
8 walls
9 Floor

Claims

A device for simulating sunlight from the opening of a building to the inside, and a solar position calculating means for calculating the solar position relative to the opening based on the latitude and longitude where the building is installed, the direction of the opening, the season, and time , The shape of the opening of the building and the sunshine obstacle condition outside the opening, the sunshine calculation means for calculating the area and position of the sunshine irradiated into the opening from the sun position, and display of the shape of the opening And a sunshine simulation device for a house, comprising a display device for displaying the result of sunshine calculation in the opening.

Storage means for storing sunshine calculation results at predetermined time intervals in one day is provided, and the display device multi-displays the shape of a plurality of openings, and a plurality of storage devices stored in the storage device in each opening. 2. The residential sunshine simulation apparatus according to claim 1, wherein the sunshine calculation result is displayed respectively.

Illuminance distribution calculation means for calculating the illuminance distribution in the building irradiated through the opening from the calculation result of the sunshine calculation means and the calculation result of the solar position calculation means, and a display device for displaying the illuminance distribution calculation result are provided. The residential sunshine simulation apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is characterized in that:

A calorific value calculating means for calculating the amount of heat input into the building through the opening from the calculation result of the sunshine calculating means and the calculation result of the solar position calculating means, and a display device for displaying the calorific value calculation result are provided. The residential sunshine simulation apparatus according to any one of claims 1 to 3.