アルゴリズムを用いた集合住宅の設計手法の提案と環境性能評価
第4報

密集市街地の建替えをケーススタディとした光井戸を用いた低層部の照度改善
214-119 細川 智絵(共同研究者

214-083 中島 咲希

1. はじめに

214-016 江守 哲彰

214-104 早瀬 利宇)

表 1 光井戸挿入前の 2 層目共用部床面照度(冬至)第 3 報で案出した住戸配置等の最適化では共用部床面平均照度

100 lx 以上の面積100 lx 以上の割合

昼光率の改善を試みたが、改善幅には限界が見られた。

直射光無し

558 [lx]

7,717.5 [㎡]59.5 [％]

最適化後においても低層部にあたる第 2 層の共用部床面直射光有り

981 [lx]

7,681.5 [㎡]59.2 [％]

は、設計基準照度 5,000 lx 換算で 200 lx を下まわる。
第 4 報では、特に採光を得難い建替え建物の低層部に光井戸を設置することによる共用部および住戸内の照度環境の改善について検証を行う。

94.5m

2. 2 層目共用部床面照度の改善
まず、周辺建物の影響で光環境的に不利になり易い 2

直達光無し層目・2 階(住戸ブロック最下階)の共用部床面について、どの程度照度が期待できるか確認を行う。加えて、光井戸利用時の照度改善効果につき検証する。
94.5m

2.1 建物モデル
第 3 報の昼光率解析で使用した建直達光有り

物、周辺街区モデ

図 3 2 層目共用部床面照度

ルに、光井戸を追直射光無し・有りいずれの場合も、歩行に必要な 100lx加したモデルを用を超える面積は約 60％にとどまる。直射光有りの場

注２）いる(図 1)。
図 1 建物モデル

2.2 解析概要

照度解析には Rhinoceros のプラグインである DIVAfor-Rhino(内部の計算プログラムは Illuminance)を使用した。日時は冬至(12 月 22 日)の正午とし、周辺建物や躯体の反射率は安全側に考え、暗めとなる 0％とし、天候は通常の晴れ(IntermediateSky)とする。解析面のグリッ合、平均照度は高いものの上層のスラブが庇となり、外周より 10ｍ以上奥では 1,000 lx を下回る。よって、直射光が無しの場合は勿論、有りの場合でも全てにおいて十分な明るさの確保は難しい。
光井戸を設置すべく照度が低くかつ 2 層目～5 層目まで住戸が重ならない箇所を抽出した(図 4)。

ド間隔は 1.5m、総グリッド数は 5,760 個である。
2.3 光井戸の構成・配置
共用部に用いる光井戸の構成を図 2 に示す。光井戸の設置可能な箇所を抽出するため、全ての階の住戸を重ねて表示している

構成は、厚さ 0.3m の角筒の内面を反射率 100％の鏡面とし、屋根面から 3 層目床スラブまで貫通させる。光
図 2 住戸外光井戸構成

井戸の最上部には、単板ガ

図 4 光井戸設置位置(図中の○印)

2.4.2 光井戸設置後の共用部床面照度ラス(可視光透過率 88％)を被せる。光井戸の底部は(1)開放、(2)拡散性の高いガラスを設置注 1)の 2 パターンとした。
2.4 解析結果
2.4.1 光井戸設置前の共用部床面照度
共用部床面の平均照度を表 1 に示す。また冬至の床面照度分布について図 3 に示す。
図 5 解析位置と光井戸設置位置

光井戸近傍床面(共用部のうち図 5 のエリア 1~7)に限定して解析を行う。光井戸設置前、設置後の底部開放と底3. 居室照度の改善
3.1 住戸内光井戸の構成・配置、解析概要

部拡散ガラス有りの平均照度を表 2 に示す。

住戸内に用いる光井戸の構成を図 8 に示す。3 階住

表 2 光井戸設置前後の 2 層目共用部床面照度(冬至)①光井戸設置前[lx]②底部開放[lx]③底部拡散ガラス[lx]304.8363.1

321.5

エリア１
エリア 2766.4

850.9784.7

エリア 31481.8

1493.41490.5

エリア 4184.9

214.7204.5

エリア 5133.6

176.1

163.9

エリア 61417.9

1466.41449.3

エリア 7667.0

727.6

711.4

ロ型住戸同士が近接し、暗くなるエリア 4 とエリア 5に着目する。光井戸設置前の照度分布を図 6 に示す。
光井戸設置前でもロ型住棟の中庭側と外側は明るいこと
エリア 4’から、光井戸設置前で 200 lx
エリア 5’以下の箇所を抽出し、「エリア4’」「エリア 5’」とし比較を行う。解析結果を表 3 に示す。

図 6 設置前照度分布

表 3 光井戸設置前後の特に暗いエリアの床面照度(冬至)①光井戸設置前[lx]②底部開放[lx]③底部拡散ガラス[lx]

エリア４’

58.5

93.481.6

エリア５’

46.3

93.8

79.3

戸においても、側壁面からの採光を期待し、光井戸底部のみならず、側壁面に2.3 節と同じ拡散性の強い
図 8 住戸内光井戸構成

光部は、直射光が鏡面に当たった後、極力、反射回数を増やすことなく、下層まで光が届く形状とした。
この光井戸を、LDK 床面の照度が最も低い「西棟 2 層目東側 3LDK」と「東棟 2 層目西側 3LDK」に設置する(図 5)。設置に伴い、上層の住戸位置の調整を行った。また、居室の照度は 300 lx 注２）必要なため、直射光有りとした晴れ条件で、冬至の正午について解析を行う。解析面は、住戸内 LDK 床面とし、解析グリッド間隔は 0.5mとする。
3.2 住戸内光井戸

度が低く、かつ直射光無しの場合でも、100 lx 弱の照度を確保することができる。

を行う。
表 4 光井戸挿入前後の LDK 床面照度(冬至)[lx]
棟

階数2F

西棟
3F

また、光井戸が解析エリアのほぼ中心に位置するエリア 5’で、設置後に 50 lx を超える面積の増加量について比較を行う。結果を表 4 と図 7 に示す。

エリア 5’

2F
東棟
3F

表 4 光井戸設置後に 50 lx 以上となる面積の増加量
光井戸面積

底部開放
（②－①）

底部拡散ガラス
（③－①）

10 ㎡

63.5 ㎡

82.75 ㎡

解析結果

表 4 に解析結果を示し、住戸内光井戸挿入前後で比較

光井戸を設置することで、底部開放では約 90 lx、底部拡散ガラスでは約 80 lx に照度を改善することができ、照ガラスを設置する。また導住戸位置

光井戸設置前[lx]光井戸設置後[lx]南63.5393.0

北58.9295.5

南53.11333.5

北48.7976.7

南54.5481.4

北51.2335.6

南41.9

1744.0北41.31241.3

光井戸を設置する前は約 50 lx と低い照度だったが、設置後は、低くても約 300 lx ほどに改善された。3 階に比べ 2 階の照度が低いのは、3 階に多くの光が分散されたため、2 階に届く光の量が少なくなったためと考えられる。
今後の課題として、拡散ガラスの位置や性能、光井戸側壁面の開口部の大きさ等について検討し、組み合わせを最適化していく必要がある。

底部開放拡散ガラス有り

図 7 光井戸利用時の照度分布

4. まとめ・第 3・4 報では密集市街地の建替えをケーススタディとして、日照・通風解析を評価軸とした住戸配置と開口部

底部開放は光井戸面積の約 6 倍、底部拡散ガラスは約 8配置の決定、光井戸による照度改善を実施した。

倍の範囲で照度を改善することができる。このことか・本研究では、2 通りの集合住宅の設計プロセスを対象にら、拡散ガラス使用時には、改善量は少ないものの、環境性能を評価軸とするアルゴリズムを用いた設計手法

光の拡散幅が広がり、より広い範囲の照度の向上が可能を提案し、適用事例を示した。提案手法を用いることでである。

設計案を環境工学の面から改善することが可能である。
脚注
注 1) 拡散ガラスは、透明に極めて近い白色を仮定し、鏡面反射率：0％、表面の粗さ：0％、可視光透過率：100％、透過光のうち拡散しない割合：0％とした。
注 2） 『JIS Z 9110:2011 照明基準総則』より引用した。

(岡山研究室)