JP5188535B2

JP5188535B2 - 取得日射エネルギー量表示装置

Info

Publication number: JP5188535B2
Application number: JP2010110816A
Authority: JP
Inventors: 祐子築山; 正雄柳沼; 滋高棹
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP2010169699A

Description

本発明は、建物、特に住宅の部屋において、日射を透過可能なガラス窓に代表される開口部からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示装置及び取得日射エネルギー量表示方法に関するものである。

建物を建築する地点（緯度、軽度）、開口部の方向、季節、時刻に基づいて開口部に対する太陽の位置を演算すると共に、その演算結果と開口部の外側に存在する日照障害物の情報から開口部に照射される日照の位置と面積を演算し、それ等の演算結果から開口部を通して照射された照度分布を演算すると共に、開口部面に入力される熱量を演算する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−００８４７６号公報

しかしながら、前述の従来例では、日射を透過可能なガラス窓等の開口部を有する部屋の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示するものがなく、夏季の例えば西日（日没前の日差し）で暑くなり過ぎる可能性のある部屋や冬季に太陽からの日差しが部屋に入り込む程度の部屋の検証が容易に出来る技術が望まれていた。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、日射を透過可能なガラス窓等の開口部を有する閉ざされた部屋の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示することが出来、夏季の例えば西日（日没前の日差し）で暑くなり過ぎる可能性のある部屋や冬季に日差しが差し込む部屋の検証が容易に出来る取得日射エネルギー量表示装置及び取得日射エネルギー量表示方法を提供せんとするものである。

言い換えれば、顧客が建物を建てようとしたとき、各部屋の夏の過剰な暑さを出来るだけ避けると共に冬の太陽からの日差しをも出来るだけ得るための開口部（ガラス窓）の構造、即ち、窓の大きさ、種類、遮光スクリーン、庇等を如何にすれば良いかが予測困難であった。このように開口部構造の組み合わせや周辺状況を色々変換させたとき、建物の各部屋の暑さや寒さの様子の変化がどうなるかを顧客に理解させることが出来る取得日射エネルギー量表示装置及び取得日射エネルギー量表示方法を提供せんとするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第１の構成は、日射を透過可能な開口部からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示装置であって、前記開口部からの取得日射エネルギー量を開口部単位毎且つ単位時間毎に取得する取得日射エネルギー量取得手段と、温度、日射量、期間のうちの少なくとも何れか１つによって定義される夏日を抽出する夏日抽出手段と、温度、日射量、期間のうちの少なくとも何れか１つによって定義される冬日を抽出する冬日抽出手段と、前記取得日射エネルギー量取得手段により取得された前記夏日及び前記冬日の取得日射エネルギー量をそれぞれ積算する取得日射エネルギー量積算手段と、前記取得日射エネルギー量積算手段によりそれぞれ積算された夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示する表示手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記取得日射エネルギー量積算手段により積算された夏日及び前記冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を該夏日及び前記冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出する時間当たり取得日射エネルギー量算出手段を有し、前記表示手段は、前記時間当たり取得日射エネルギー量算出手段によりそれぞれ算出された夏日と冬日の１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする。尚、総日照時間数は夏日、冬日の夫々の日数にわたって太陽が水平線から出ている時間数、即ち、太陽高度が０より大きいときの時間数である。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第３の構成は、前記第１の構成において、前記開口部が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算する取得日射エネルギー量算出手段を有し、前記表示手段は、前記取得日射エネルギー量算出手段により加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第４の構成は、前記第３の構成の前記取得日射エネルギー量算出手段により加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、前記第２の構成の時間当たり取得日射エネルギー量算出手段により該夏日と冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出し、前記表示手段は、その各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第５の構成は、前記第１〜第４の構成において、前記表示手段は、前記夏季及び冬季の取得日射エネルギー量をコンピュータ表示画面の建物図面上に一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第６の構成は、前記第１〜第５の構成において、前記エネルギー取得手段は、前記開口部からの取得日射を遮る周辺建物、又は前記開口部に設けられる日射遮蔽手段に基づいて前記開口部が受ける取得日射エネルギーを調整することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第７の構成は、前記第６の構成において、前記日射遮蔽手段は、前記開口部の遮蔽状態を前記夏日と前記冬日で変化させるものであることを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第１の構成は、日射を透過可能な開口部からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示方法であって、温度、日射量、期間のうちの少なくとも何れか１つによって定義される夏日と冬日を抽出し、その夏日と冬日の前記開口部からの取得日射エネルギー量を開口部単位毎且つ単位時間毎にそれぞれ積算し、それぞれ積算した夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第２の構成は、前記第１の構成において、前記夏日及び前記冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を該夏日及び前記冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出し、それぞれ算出された夏日と冬日の各１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第３の構成は、前記第１の構成において、前記開口部が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算し、前記加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第４の構成は、前記第１の構成において、前記開口部が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算し、その加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、該夏日と冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第５の構成は、前記第１〜第４の構成において、前記夏季及び冬季の取得日射エネルギー量を建物図面上に一同に表示することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第６の構成は、前記第１〜第５の構成において、前記開口部からの取得日射エネルギー量を積算するにつき、前記開口部からの取得日射を遮る周辺建物、又は前記開口部に設けられる日射遮蔽手段に基づいて前記開口部が受ける取得日射エネルギーを調整することを特徴とする。

また、本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第７の構成は、前記第６の構成において、前記日射遮蔽手段は、前記開口部の遮蔽状態を前記夏日と前記冬日で変化させるものであることを特徴とする。

本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第１の構成によれば、例えば全国約１３００箇所に設置された自動気象観測システムであるアメダス（Automated Meteorological Data Acquisition System）の気象データを加工した拡張アメダス気象データを利用することにより、日射を透過可能な開口部からの取得日射エネルギー量を開口部単位毎且つ単位時間毎に演算した結果が取得日射エネルギー量取得手段に取得される。

一方、夏日抽出手段により夏日を抽出し、冬日抽出手段により冬日を抽出する。そして、取得日射エネルギー量積算手段により、夏日抽出手段により抽出された夏日の取得日射エネルギー量を積算すると共に、冬日抽出手段により抽出された冬日の取得日射エネルギー量を積算することが出来る。

ここでいう夏日とは、夏季において部屋が暑くなり過ぎるような日が何日あるかの合計日数であり、冬日とは冬季において寒いと思われる日が含まれる期間の日数である。

そして、取得日射エネルギー量積算手段によりそれぞれ積算された夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、表示手段により夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。

これにより、日射を透過可能なガラス窓等の開口部を有する領域（部屋等）の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示することが出来、例えば夏季の西日で暑くなり過ぎる可能性のある領域（部屋）や冬季に日差しが差し込む領域（部屋）の検証が容易に出来る。

また、夏日抽出手段により、気象データによる１日分の水平面全天日射量が所定値以上であるか、若しくは気象データによる１日分の平均気温が所定値以上である日を夏日とし、冬日抽出手段により、冬季の所定期間中を冬日とすることが出来る。

そして、取得日射エネルギー量積算手段により、夏日抽出手段により抽出された夏日の取得日射エネルギー量を積算すると共に、冬日抽出手段により抽出された冬日の取得日射エネルギー量を積算することが出来る。

そして、取得日射エネルギー量積算手段によりそれぞれ積算された夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、表示手段により、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第２の構成によれば、時間当たり取得日射エネルギー量算出手段により、取得日射エネルギー量積算手段により積算された夏日及び冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を該夏日及び冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量をそれぞれ算出することが出来る。

そして、時間当たり取得日射エネルギー量算出手段によりそれぞれ算出された夏日と冬日の１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、表示手段により、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。これにより、取り扱いやすい数値からなる夏日と冬日の１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第３の構成によれば、取得日射エネルギー量算出手段により建物内の所定の領域（部屋）に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算することが出来、加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。これにより、複数の開口部を有する領域（部屋等）の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示することが出来、例えば夏季の西日で暑くなり過ぎる可能性のある領域（部屋）や冬季に日差しが差し込む領域（部屋）の検証が容易に出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第４の構成によれば、取得日射エネルギー量算出手段により加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、時間当たり取得日射エネルギー量算出手段により該夏日及び冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量をそれぞれ算出し、その各積算取得日射エネルギー量を、表示手段により、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の第５の構成によれば、表示手段により、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量をコンピュータ表示画面の建物図面上に一同に表示することが出来る。これにより、各種の建物図面上の開口部の構造に対応して夏季及び冬季の取得日射エネルギー量を一同に表示することで、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量の変化を容易に検証することが出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第１の構成によれば、例えば拡張アメダス気象データ等を利用して、夏日と冬日を抽出し、その夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を積算し、それぞれ積算された夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として開口部の近傍に一同に表示することで、日射を透過可能なガラス窓等の開口部を有する領域（部屋等）の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示することが出来、例えば夏季の西日で暑くなり過ぎる可能性のある領域（部屋）や冬季に日差しが差し込む領域（部屋）の検証が容易に出来る。

また、例えば拡張アメダス気象データを利用して、気象データによる１日分の水平面全天日射量が所定値以上、或いは気象データによる１日分の平均気温が所定値以上である日を夏日とし、冬季の所定期間中を冬日とする。そして、その夏日と冬日の前記開口部からの取得日射エネルギー量を開口部単位毎且つ単位時間毎にそれぞれ積算し、それぞれ積算された夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することで、日射を透過可能なガラス窓等の開口部を有する領域（部屋等）の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示することが出来、例えば夏季の西日で暑くなり過ぎる可能性のある領域（部屋）や冬季に日差しが差し込む領域（部屋）の検証が容易に出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第２の構成によれば、夏日と冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を該夏日と冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量をそれぞれ算出し、算出された１時間当たりの夏日及び冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することで、取り扱い易い数値からなる夏日及び冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第３の構成によれば、建物内の所定の領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算し、加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することで、複数の開口部を有する領域（部屋等）の夏季の暑さの様子と、冬季の寒さの様子とを明確に対比して表示することが出来、例えば夏季の西日で暑くなり過ぎる可能性のある領域（部屋）や冬季に日差しが差し込む領域（部屋）の検証が容易に出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第４の構成によれば、複数の開口部毎に加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、該夏日及び冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量をそれぞれ算出し、その各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することが出来る。

また本発明に係る取得日射エネルギー量表示方法の第５の構成によれば、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量を建物図面上に一同に表示することが出来、各種の建物図面上の開口部に対応して夏季及び冬季の取得日射エネルギー量を一同に表示することで、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量の変化を容易に検証することが出来る。

本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の制御系の構成を示すブロック図である。拡張アメダスの気象データの一例をグラフ化して示す図である。拡張アメダスの気象データの一例をグラフ化して示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により建物の夏季及び冬季の検証を行う様子を示すフローチャートである。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により建物が設置された方位を設定する様子を示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。

図により本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置及び取得日射エネルギー量表示方法の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置の制御系の構成を示すブロック図、図２及び図３は拡張アメダスの気象データをグラフ化した一例を示す図、図４は本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により建物の夏季及び冬季の検証を行う様子を示すフローチャート、図５は本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により建物が設置された方位を設定する様子を示す図、図６〜図11は本発明に係る取得日射エネルギー量表示装置により表示された画像の一例を示す図である。

図１において、１は日射を透過可能なガラス窓等の開口部26で通風のないように締め切った状態における該開口部26からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示装置であり、建物等の建築物が建築された地域での日射や外気温等の気象データは無人自動気象観測装置であるアメダス（Automated Meteorological Dataa Acquisition System；地域気象観測システムの略称）気象データを加工した拡張アメダス気象データを利用することが出来る。

拡張アメダス気象データは、日本建築学会が作成したもので、気象庁が公開しているアメダス気象データの欠測、およびアメダスで観測されていない日射量や湿度などの気象データを補充して汎用性を高めた気象データのことである。その内容としては日本全国８４２地点の気温、絶対湿度、水平面全天日射量、大気放射量、風向、風速、降水量、日照時間の時別値で１９８１年から１９９５年の１５年分のデータと標準年のデータを含んでいる。標準年データとは１５年間の気象データから月別にそれぞれ平均的な年（月）を選択してつなぎ合わせた仮想の１年間の気象データで概ねその地点での標準的な気象データと推測されるものである。本実施形態においては標準年での気温と水平面全天日射量を用いている。

拡張アメダス気象データは、０．１℃単位で１時間毎の気温、０．１℃単位で１日の平均気温、０．０１ＭＪ／ｍ^２ｈ単位で１時間毎の水平面全天日射量、０．１ＭＪ／ｍ^２ｄ単位で１日の積算値等が含まれている。図２は拡張アメダス気象データの一例として東京の年間平均気温を示し、図３は拡張アメダス気象データの一例として東京の７月〜９月の平均気温と、１日の積算日射量を示す。これ等の拡張アメダス気象データは、取得日射エネルギー量表示装置１に設けられた拡張アメダス気象情報データベース（以下、「拡張アメダス気象情報ＤＢ」という）２に記憶される。

取得日射エネルギー量表示装置１に設けられた演算装置には太陽位置演算部３が設けられている。太陽位置演算部３は、目的の建物の地球上の位置（緯度、経度、或いは所在住所等）、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。

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、以下の数１式によって演算することが可能である。

〔数１〕
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。

太陽位置演算部３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、入力部４から、図５に示すように、検証する建物が建設される目的地の緯度、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５に一時記憶され、プログラムの実行が指示されたとき、太陽位置演算部３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５に一時記憶させておくことが可能である。

そして、特定の緯度及び経度を持った地点における建物の開口部26面の法線方向の方位角である開口部26面方位（α）と、開口部26面の傾斜角度である開口部26面傾角（θ）と、を設定することによって、この開口部26面と太陽とのなす角である開口部26面交角（ｈｗ）を以下の数２式により演算することが可能である。

〔数２〕
sin（ｈｗ）＝ sin（ｈ）・ cos（θ）＋ cos（ｈ）・ sin（θ）・ cos（Ａ−α）

そして開口部26面交角ｈｗが９０°を越えた場合、対象となる開口部26面には日射が当たらないこととなる。

ここで、開口部26面は例えば２０ｃｍ角を一単位のセル領域とする仮想パネルとして分割される。その仮想パネルと太陽との間に直線を引いた際にその直線上に隣家や庇等の障害物が入り込まなければその仮想パネルは日射を受けるものと判断できる。そして、その日射を受ける仮想パネルへの日射量を合計することにより、その開口部26からの取得日射エネルギー量が演算される。尚、仮想パネルの大きさは適宜設定することが出来る。

具体的には太陽からの直達日射の方向ベクトルと、開口部26面の建物外側方向の法線ベクトルとのベクトル積から日射が与えられるか否かを判断し、日射が与えられた場合に直達日射が開口部26面に対してどのような角度を持つのかを算出し、投影面積の効果、ガラスの透過特性、日射遮蔽手段の効果を考慮することが出来る。開口部26の大きさが一様でないことや高低差があるために開口部26面を複数に分割された仮想パネルとして取り扱うことにより日射計算の簡便さと精度を実現することが出来る。

ここで、直達日射量とは、太陽から直接照射される日差しであり、拡張アメダス気象データによる水平面全天日射量は、該直達日射量と、拡散日射量との和で表わされる。拡散日射量とは、日射が周囲に反射した結果、間接的に検出され、特定の方向を持たず拡散的に認識される日射量である。

本実施形態では、一時間毎の拡張アメダス気象データを利用しており、例えば西日のような日差しを検査するために直接の計算は水平面全天日射量の中で直達日射量のみを対象としている。

水平面全天日射量を直達日射量と拡散日射量とに分離する場合には、直散分離法が知られており、直散分離法には、Nagataモデル、Udagawaモデル、Erbsモデル、Watanabeモデル、Perezモデルなどの各モデルが知られている。本実施形態ではWatanabeモデルを採用して拡張アメダス気象データとして水平面全天日射量を直達日射量と拡散日射量とに分離して直達日射量を採用して開口部26からの取得日射エネルギー量を計算した一例である。尚、精度を上げるために直達日射量に拡散日射量を加えて開口部26からの取得日射エネルギー量を計算することも出来る。

取得日射エネルギー量表示装置１の演算装置27に設けられた間取り作成部８は、図５〜図11に示す建物の間取り図を作成するものであり、間取り図データベース（以下、「間取り図ＤＢ」という）９から適宜選択して参照することが出来、参照して更新した新たな間取り図を間取り図ＤＢ９に格納することも出来る。また作成した間取り図の中から取得日射エネルギー量表示装置１により取得日射エネルギー量を表示する部屋或いはワンルームの一部の領域を選択する機能も備えている。また開口部26面の分割されたパネルの単位面積や枚数等も適宜設定出来る。

また、周辺建物情報作成部12は、建設される建物の周辺隣家や立木等の日射障害物に関する周辺情報図を作成するものであり、周辺建物情報データベース（以下、「周辺建物情報ＤＢ」という）13から参照して作成することも出来る。図11は隣家18を作成した一例である。

図５に示す方位設定画面10を利用して建設される建物の緯度、経度、及び真北を０°としたときの開口部26の戸外に向かう法線方向の角度を入力し、前述した太陽位置演算部３によって演算した太陽の位置と、各開口部26の複数に分割された各仮想パネルの位置とを結んだ直線上に、周辺建物情報作成部12により作成した開口部26の外側に存在する例えば庇や隣家18の壁或いは立木等の日射障害物が在るか無いかの条件に基づいて開口部26の各仮想パネルに取得される日射があるか否かを求め、取得日射がある仮想パネルの日射量を合計することによりその開口部26からの取得日射エネルギー量を演算することが出来る。

そして、各開口部26からの取得日射エネルギー量を開口部26単位毎で且つ単位時間毎に取得日射エネルギー量取得手段となる取得日射エネルギー量取得部28により取得される。

ここで、夏日抽出手段となる夏日抽出部14により、取得日射エネルギー量取得部28により取得され、拡張アメダス気象情報ＤＢ２に記憶して格納された気象データによる１日分の水平面全天日射量が所定値以上、或いは気象データによる１日分の平均気温が所定値以上である日を夏日として抽出し、夏日対象日数を算出する。これは夏季に過剰な日射取得がないかどうかを検証するためのものである。本実施形態では、１日分の水平面全天日射量が所定値以上で且つ１日分の平均気温が所定値以上である日を夏日として抽出した一例について説明するが、１日分の水平面全天日射量が所定値以上か、若しくは１日分の平均気温が所定値以上かのいずれか一方の条件である日を夏日とすることも出来る。拡張アメダス気象情報には０．１℃単位で１日の平均気温の統計データが含まれており、このデータを利用することが出来る。

例えば、１日分の水平面全天日射量の判定基準値を１４ＭＪ／ｍ^２ｄとし、１日分の平均気温の判定基準値を２５℃として、１日分の水平面全天日射量が１４ＭＪ／ｍ^２ｄ以上で且つ１日分の平均気温が２５℃以上である日を夏日とするか、もしくは、１日分の水平面全天日射量が１４ＭＪ／ｍ^２ｄ以上または１日分の平均気温が２５℃以上の何れかである日を夏日とすることが出来る。尚、夏日の条件は他の種々の条件に設定することも出来、例えば、１日の最低気温が２５℃以上、夜間の最低気温が２５℃以上、１日分の直達日射量が７ＭＪ／ｍ^２ｄ以上等のようにこれ等の各条件で所定の数値に適宜設定し、更に適宜組み合わせて夏日を抽出することも出来る。

過剰な日射取得を検証する場合、比較的温和な日のデータを含むと全体の平均像としては曖昧になるため夏日を設定することが有効である。また、その夏日の日数が少ない場合は気候が比較的温暖で仮に検査した夏日は大きな値を示してもコストをかけてまで日射緩和処置が必ずしも得策でない場合もある。その判断目安として夏日の対象日数を算出し、夏日が少なければ日射緩和を処置しないで済む。即ち、過剰対応を防止することが出来る。

例えば、図３において、15は１日分の平均気温が２５℃以上で且つ１日分の水平面全天日射量が１４ＭＪ／ｍ^２ｄ以上となる夏日を示す。水平面全天日射量を１４ＭＪ／ｍ^２ｄ以上と定めたのは鉄骨系ＡＬＣ(軽量気泡コンクリート）建物において、実態に合うことを日射量の変化とこれに応答する室温の関係により確認したからである。

また、冬日抽出手段となる冬日抽出部19により、取得日射エネルギー量取得手段となる取得日射エネルギー量取得部28により取得し、拡張アメダス気象情報ＤＢ２に記憶して格納された気象データによる所定期間中を冬日として抽出し、冬日対象日数を算出する。冬季は例えば図２に示すように、年間平均気温が低くなる１２月〜２月の３ヶ月間の取得日射エネルギー量を積算する。冬季にはどれ位日射を得るかを算出するのが目的である。

取得日射エネルギー量積算手段となる取得日射エネルギー量積算部11は、開口部26からの取得日射エネルギー量を開口部26単位毎で且つ単位時間毎に取得する取得日射エネルギー量取得手段となる取得日射エネルギー量取得部28により取得され、拡張アメダス気象情報ＤＢ２に記憶された前記夏日15及び冬季の所定期間中の冬日の取得日射エネルギー量を積算する。

時間当たり取得日射エネルギー量算出手段となる時間当たり取得日射エネルギー量算出部16により、取得日射エネルギー量積算部11により積算された夏日15及び冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を夏日15及び冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出する。尚、日照時間数は太陽が水平線から出ている時間数、即ち、太陽高度が０より大きいときの時間数である。

そして、表示手段となる表示部17は、図５〜図11に示すように、時間当たり取得日射エネルギー量算出部16によりそれぞれ算出された１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として、建物図面上の各開口部26の近傍に一同に表示する。

また取得日射エネルギー量算出手段となる取得日射エネルギー量算出部20により、開口部26が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部26から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算し、その加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として、建物図面上の各部屋や例えばワンルームの一部の領域等に一同に表示する。

次に図４を用いて、取得日射エネルギー量表示装置１により建物の夏季及び冬季の検証を行う様子について説明する。先ず、ステップＳ_１において、周辺建物情報作成部12により周辺建物情報を入力する。このとき周辺建物情報ＤＢ13に格納された周辺建物情報を参照することも出来る。また間取り作成部８により間取り図ＤＢ９に格納された間取り図サンプルを参照して間取り入力を行う。このとき、検証する部屋やワンルーム内の一部の領域を領域指定することで検証領域の選択を行うことが出来る。

また図５に示す方位設定画面10を利用して建物位置情報を入力する。建物の位置情報としては、建物の緯度、経度を入力するか若しくは建物の住所を入力する。建物の位置情報（緯度、経度）と月日時間から太陽位置演算部３により太陽高度と太陽方位角を求め、直達日射の方向角、高度とする。

次にステップＳ_２において、気象データ参照地点を指定する。図示しないホップアップメニューをクリックし、建物の設置場所に最も近い気象条件であるアメダス観測点を選択する。

次にステップＳ_３において、気象データから検査対象期間のデータを抽出する。このとき、１日分の平均気温が２５℃以上で且つ１日分の水平面全天日射量が１４ＭＪ／ｍ^２ｄ以上となる夏日15を抽出すると共に、年間平均気温が低くなる１２月〜２月の３ヶ月間を冬日として抽出する。

次にステップＳ_４において、夏日と冬日の検査期間の初期時刻から最終時刻までの取得日射エネルギー量を演算し、ステップＳ_５において、最終時刻になった時点で全開口部26毎に夏季と冬季の取得日射エネルギー量を一同に表示する（ステップＳ_６）。ステップＳ_５において、最終時刻になるまでは全ての開口部26毎に夏季と冬季の取得日射エネルギー量をそれぞれ積算し（ステップＳ_７）、ステップＳ_４〜Ｓ_５を繰り返す。

尚、以下の図６〜図11では、取得日射エネルギー量は開口部26を透過した後の部屋等の領域に供給されるエネルギー量を指しており、特別な遮光手段を用いない場合でも開口部26により閉じられた空間に、通常の開口部26を透過して供給される取得日射エネルギー量を計算している。また種々の遮光手段を用いた場合でも、検査している空間は開放されておらず、何らかの形態で開口部26に存在して日射が部分的に遮蔽されるものである。

図６は開口部26に特別な遮光手段を設けずに低放射ペアガラスで構成された開口部26であり、該開口部26からの夏季と冬季の取得日射エネルギー量をそれぞれ棒グラフで各開口部26毎に表示すると共に、１領域（例えば１つの部屋）に複数の開口部26を有する場合には、各開口部26の夏季と冬季の各取得日射エネルギー量を取得日射エネルギー量算出部20により加算して、それぞれに加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として各領域（部屋）に一同に表示したものである。尚、図６に表示された夏季及び冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量は、取得日射エネルギー量積算部11により積算された夏日及び冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を夏日及び冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量としている。

夏季と冬季の各取得日射エネルギー量を表す棒グラフは、特定の開口部26毎に１つ作成されて引き出し線で連結される。またグラフの初期位置は建物全体の重心と各開口部26の中心とを結んだ線分上で建物から適度に離れた位置に表示され、画面上でドラッグすることで移動出来、必要に応じて消去することも出来る。

開口部26に何もない単なる開け放たれた開口部26面と比較すると、低放射ペアガラスで構成された開口部26だけで日射遮蔽率は３５％である。即ち、６５％だけ日射を透過する。

図７は遮光手段の一例として部屋６の低放射ペアガラスで構成された開口部26に固定式日射遮蔽部材21を取り付けた場合の夏季と冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量を図６と同様に棒グラフでその開口部26に表示したものである。低放射ペアガラスの開口部26で日射が６５％透過し、更に固定式日射遮蔽部材21で日射が６５％透過するため、全体で４２．３％（６５％×６５％＝４２．３％）の日射が透過する。即ち、日射遮蔽率としては５８％である。

図８は遮光手段の一例として部屋６の開口部26に遮熱ガラス22を取り付けた場合の夏季と冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量を図６と同様に棒グラフでその開口部26に表示したものである。遮熱ガラス22によりガラスの熱遮蔽効果が増大し、開口部26に何もない単なる開け放たれた開口部26面と比較すると、開口部26だけで日射遮蔽率は６０％である。即ち、４０％だけ日射を透過する。

図９は遮光手段の一例として部屋６の低放射ペアガラスで構成された開口部26に可動式日射遮蔽部材23を取り付けた場合の夏季と冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量を図６と同様に棒グラフでその開口部26に表示したものである。低放射ペアガラスの開口部26で日射が６５％透過し、更に可動式日射遮蔽部材23で日射が３０％透過するため、全体で２０％（６５％×３０％＝２０％）の日射が透過する。即ち、日射遮蔽率としては８０％である。但し、可動式日射遮蔽部材23は夏季にのみ有効にしており、熱遮蔽効果は夏季のみに影響する。

尚、固定式日射遮蔽部材21、遮熱ガラス22、可動式日射遮蔽部材23等の日射遮蔽機能情報は日射遮蔽機能情報データベース（以下、「日射遮蔽機能情報ＤＢ」という）25に記憶して格納されており、取得日射エネルギー量積算部11により夏日及び冬日の取得日射エネルギー量を積算する際に各日射遮蔽率が利用される。

図10は遮光手段の一例として部屋６の低放射ペアガラスで構成された開口部26の上部に付け庇24を取り付けた場合の夏季と冬季の取得日射エネルギー量を図６と同様に棒グラフでその開口部26に表示したものである。低放射ペアガラスの開口部26で日射が６５％透過し、更に付け庇24の存在によって直達日射の方向によっては日射が遮蔽される。付け庇24の場合の日射遮蔽率は単純には表現できず、時々刻々の太陽の位置や開口部26周辺の遮蔽物の影響を考慮して積算される。

また図11は低放射ペアガラスで構成された開口部26の正面の隣接地に隣家18がある場合の夏季と冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量を図６と同様に棒グラフでその開口部26に表示したものである。隣家18により開口部26から取得される日射が部分的に遮蔽されており、隣家18が庇の役目を果す。

付け庇24や隣家18は、目的の建物の地球上の位置（緯度、経度、或いは所在住所等）、季節及び時刻に対応した太陽位置を太陽位置演算部３により演算し、時々刻々と移動する太陽の位置と、各開口部26の複数に分割された各仮想パネルの位置とを結んだ直線上に、周辺建物情報作成部12により作成した開口部26の外側に存在する隣家18や付け庇24が在るか無いかの条件に基づいて開口部26の各仮想パネルに取得される日射があるか否かを求め、取得日射がある仮想パネルへの日射量を合計することによりその開口部26からの取得日射エネルギー量を演算する。

例えば、可動式日射遮蔽部材23と遮熱ガラス22とを組み合わせると、日射透過率としては１２％である。即ち、日射遮蔽率としては８８％である。このように夏季冬季の目的に応じて種々の遮光手段を適宜組み合わせることが出来る。

また開口部26の大きさを変更した場合にどうなるかも容易に推測出来る。更に各図中の建物方位が変化したとき日射遮蔽効果がどう変化するかも分かり易い。

ここで、夏季と冬季の取得日射エネルギー量をそれぞれ別個に算出し、同時に表示する効果は以下の通りである。即ち、図６〜図11で明らかな様に、様々な遮光手段の利用や周辺建物の影響で取得日射エネルギー量は変化する。この変化の程度は各遮光手段に応じてそれぞれ異なっている。

例えば可動式日射遮蔽部材23を利用した場合には夏季の取得日射エネルギー量は低減するが冬季の取得日射エネルギー量は変化しない。一方、固定式日射遮蔽部材21と遮熱ガラス22では夏季と冬季の取得日射エネルギー量を概ね同程度に減少させる。但し、可動式日射遮蔽部材23は開口部26を通して外部の状況を見ることは困難になり、逆に言えば外から内部を見ることは困難になるのに対して遮熱ガラス22を用いた場合には外部を見ることに特段の障害が発生することはない。

また付け庇24を適宜調整することが出来れば冬季の取得日射エネルギー量の低減に比べて夏季の取得日射エネルギー量をより多く遮蔽することが出来ることが分かる。また隣接建物の影響は逆に夏季の取得日射エネルギー量の低減以上に冬季の取得日射エネルギー量低減に影響してしまうことが分かる。

各遮光手段には上述した特性があるために、取得日射エネルギー量が大きいからといって闇雲に遮光手段を講じると、冬季の取得日射エネルギー量も減じてしまい冬季にはむしろ多く取り入れたい取得日射エネルギー量を有効に活用出来なくなる。このため、それぞれの遮光手段の特性を活かしながら取得日射エネルギー量を制御するために多様な遮光手段の準備とその特性を活かすために夏季と冬季の取得日射エネルギー量の評価を同時に表示することが不可欠となる。

また、付け庇24や隣家18等の隣接建物の効果はその配置や寸法、建物自身がどの方向にどの種類の開口部を有するかでその影響程度が様々に変化する。一般的に付け庇24は夏季の南向きの日射を遮蔽するには有効であることが知られているが、例えば開口部26が南から３０°傾いた方向を向いているとすれば一体どの程度に遮蔽効果を有するのか容易には判断出来ない。従って、上記のような取得日射エネルギー量表示装置１を構築して始めて簡便な検討が可能となる。

尚、本発明は共同住宅・寄宿舎・学校・老人ホーム・保育所・ホテル又は旅館等、住宅という建物用途に関わらず部屋単位の日射取得エネルギー評価を必要とする空間に用いることが出来る。

本発明の活用例として、日射を透過可能な開口部からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示装置及び取得日射エネルギー量表示方法は建物以外にも適用出来る。

１…取得日射エネルギー量表示装置
２…拡張アメダス気象情報ＤＢ
３…太陽位置演算部
４…入力部
５…一時記憶装置
６，７…部屋
８…間取り作成部
９…間取り図ＤＢ
10…方位設定画面
11…取得日射エネルギー量積算部
12…周辺建物情報作成部
13…周辺建物情報ＤＢ
14…夏日抽出部
15…夏日
16…時間当たり取得日射エネルギー量算出部
17…表示部
18…隣家
19…冬日抽出部
20…取得日射エネルギー量算出部
21…固定式日射遮蔽部材
22…遮熱ガラス
23…可動式日射遮蔽部材
24…付け庇
25…日射遮蔽機能情報ＤＢ
26…開口部
27…演算装置
28…取得日射エネルギー量取得部

Claims

日射を透過可能な開口部からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示装置であって、
前記開口部からの取得日射エネルギー量を開口部単位毎且つ単位時間毎に取得する取得日射エネルギー量取得手段と、
温度、日射量、期間のうちの少なくとも何れか１つによって定義される夏日を抽出する夏日抽出手段と、
温度、日射量、期間のうちの少なくとも何れか１つによって定義される冬日を抽出する冬日抽出手段と、
前記取得日射エネルギー量取得手段により取得された前記夏日及び前記冬日の取得日射エネルギー量をそれぞれ積算する取得日射エネルギー量積算手段と、
前記取得日射エネルギー量積算手段によりそれぞれ積算された夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示する表示手段と、
を有することを特徴とする取得日射エネルギー量表示装置。
前記取得日射エネルギー量積算手段により積算された夏日及び前記冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を該夏日及び前記冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出する時間当たり取得日射エネルギー量算出手段を有し、
前記表示手段は、前記時間当たり取得日射エネルギー量算出手段によりそれぞれ算出された夏日と冬日の１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季のそれぞれの取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする請求項１に記載の取得日射エネルギー量表示装置。
前記開口部が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算する取得日射エネルギー量算出手段を有し、
前記表示手段は、前記取得日射エネルギー量算出手段により加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする請求項１に記載の取得日射エネルギー量表示装置。
請求項３に記載の前記取得日射エネルギー量算出手段により加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、請求項２に記載の時間当たり取得日射エネルギー量算出手段により該夏日と冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出し、前記表示手段は、その各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする取得日射エネルギー量表示装置。
前記表示手段は、前記夏季及び冬季の取得日射エネルギー量をコンピュータ表示画面の建物図面上に一同に表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の取得日射エネルギー量表示装置。
前記エネルギー取得手段は、前記開口部からの取得日射を遮る周辺建物、又は前記開口部に設けられる日射遮蔽手段に基づいて前記開口部が受ける取得日射エネルギーを調整することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の取得日射エネルギー量表示装置。
前記日射遮蔽手段は、前記開口部の遮蔽状態を前記夏日と前記冬日で変化させるものであることを特徴とする請求項６に記載の取得日射エネルギー量表示装置。
日射を透過可能な開口部からの取得日射エネルギー量を表示する取得日射エネルギー量表示方法であって、
温度、日射量、期間のうちの少なくとも何れか１つによって定義される夏日と冬日を抽出し、その夏日と冬日の前記開口部からの取得日射エネルギー量を開口部単位毎且つ単位時間毎にそれぞれ積算し、
それぞれ積算した夏日と冬日の各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする取得日射エネルギー量表示方法。
前記夏日及び前記冬日のそれぞれの積算取得日射エネルギー量を該夏日及び前記冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を算出し、
それぞれ算出された夏日と冬日の各１時間当たりの各積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする請求項８に記載の取得日射エネルギー量表示方法。
前記開口部が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算し、
前記加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする請求項８に記載の取得日射エネルギー量表示方法。
前記開口部が設けられた建物内の所定の領域毎に該領域に含まれる複数の開口部から取得されるそれぞれの夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を加算し、その加算された夏日と冬日の各取得日射エネルギー量を、該夏日と冬日のそれぞれの総日照時間数で割った１時間当たりの積算取得日射エネルギー量を、夏季及び冬季の取得日射エネルギー量として一同に表示することを特徴とする請求項８に記載の取得日射エネルギー量表示方法。
前記夏季及び冬季の取得日射エネルギー量を建物図面上に一同に表示することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の取得日射エネルギー量表示方法。
前記開口部からの取得日射エネルギー量を積算するにつき、
前記開口部からの取得日射を遮る周辺建物、又は前記開口部に設けられる日射遮蔽手段に基づいて前記開口部が受ける取得日射エネルギーを調整することを特徴とする請求項８〜１２の何れか１項に記載の取得日射エネルギー量表示方法。
前記日射遮蔽手段は、前記開口部の遮蔽状態を前記夏日と前記冬日で変化させるものであることを特徴とする請求項１３に記載の取得日射エネルギー量表示方法。