建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問88 (空気環境の調整 問88)
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問88(空気環境の調整 問88) (訂正依頼・報告はこちら)
- 大気透過率が等しければ、太陽高度が高いほど直射日光による地上の水平面照度は大きくなる。
- 曇天の空は、白熱電球より色温度が高い。
- 設計用全天空照度は、快晴よりも薄曇りの方が高い。
- 直接昼光率は、直射日光による照度の影響を受ける。
- 同じ面積であれば、側窓よりも天窓の方が多く昼光を採り入れられる。
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この過去問の解説 (3件)
01
正解は、「直接昼光率は、直射日光による照度の影響を受ける。」です。
この問題は、昼光照明と窓に関するものです。
昼光照明は、自然光を利用して室内を照らす手法であり、
快適性や省エネルギーに寄与します。
照度は太陽高度や天候、窓の種類・配置によって変化し、
昼光率や全天空照度などの指標は、設計時の採光性能評価に用いられます。
特に「直接昼光率」は直射日光の影響を除いた値であり、誤解しやすいので気を付けましょう。
窓の形状や位置による採光効率の違いも理解しておく必要があります。
正しいです。太陽高度が高いほど、太陽光は地表に対して垂直に近い角度で入射するため、
照度が大きくなります。大気透過率が一定であれば、太陽光の減衰も一定であり、
入射角の違いによって照度が変化します。
昼間の高高度時には、直射日光による水平面照度は最大となります。
建築設計では、季節や時間帯による太陽高度の変化を考慮した採光計画が重要です。
正しいです。曇天の空は、太陽光が雲によって拡散されることで、
青白く見える光となり、色温度は約6,000〜7,000K程度と以外と高いです。
一方、白熱電球の色温度は約2,800〜3,000Kであり、暖色系の光を放ちます。
色温度が高いほど青白く、低いほど赤みがかっています。
照明設計では、昼光と人工照明の色温度の違いを理解し、
空間の印象や作業性に配慮しましょう。
正しいです。全天空照度とは、全天からの拡散光による照度を指し、
快晴時よりも薄曇りの方が空全体が均一に明るくなるため、
照度が高くなる傾向があります。
快晴時は直射日光が強いですが、全天空照度としては空の明るさが局所的であるため、値は低くなります。
設計用全天空照度は、安定した採光条件を想定するため、
薄曇りの状態が基準とされることが多いです。
夏空は典型ですね。
不適当です。直接昼光率とは、直射日光を除いた全天空光(拡散光)による、
照度の割合を示す指標であり、直射日光の影響は含まれません。
設計上は、安定した採光性能を評価するために、
直射光を除外して算出するのが一般的です。
正しいです。天窓は、空に向かって開口しているため、
全天からの光を効率的に取り込むことができます。
側窓は、建物の外壁に設置されるため、採光角度が限定され、
周囲の建物や庇などの影響も受けやすいです。
同じ面積で比較した場合、天窓の方が昼光率が高く、室内の奥まで光が届きます。
採光設計では、窓の配置と形状による光の分布特性を考慮することが重要です。
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02
昼光照明は、太陽光や天空光を利用して室内を明るくする方法です。昼光には、直射日光と天空光があり、照度や色温度は天候、太陽高度、窓の位置などによって変化します。昼光率は、一般に直射日光を除いた天空光による室内照度を基準に考える点が重要です。
適切です。太陽高度が高いほど、太陽光は大気中を通過する距離が短くなり、大気による吸収や散乱の影響が小さくなります。また、水平面に対して光がより垂直に近い角度で入射するため、単位面積当たりに受ける光の量が増えます。そのため、同じ大気透過率であれば、太陽高度が高いほど水平面照度は大きくなります。
適切です。色温度は、光の色味を表す指標で、値が低いほど赤みが強く、値が高いほど青白い光になります。白熱電球は暖かみのある黄色から赤みを帯びた光で、色温度は比較的低いです。一方、曇天の空からの光は青白い成分が多く、白熱電球よりも色温度が高くなります。
適切です。全天空照度は、空全体から届く光による水平面照度をいいます。快晴時は直射日光が強い一方で、天空全体からの拡散光は条件によって限られます。薄曇りでは雲によって太陽光が散乱され、空全体が明るくなるため、設計用全天空照度は快晴時より高く扱われることがあります。
不適切です。直接昼光率は、室内のある点に直接届く天空光による照度と、屋外の全天空照度との比率を示すものです。ここで対象とするのは直射日光ではなく、天空から拡散して届く昼光です。昼光率は直射日光の有無に大きく左右されないように考える指標であるため、直射日光による照度の影響を受けるという記述は誤りです。
適切です。天窓は屋根面に設けられるため、空に向かって開口しており、天空光を広い範囲から受けやすい特徴があります。側窓は壁面に設けられるため、方位、周囲の建物、庇などの影響を受けやすく、採光範囲も限定されます。同じ面積で比較すると、一般に天窓の方が多くの昼光を室内に取り入れやすいです。
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03
この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。「昼光率」は天空光(曇天の拡散光)を基準とした指標であり、直射日光は含みません。直接昼光率も同様に直射日光とは無関係な指標です。この定義の正確な理解が問われています。
正しいです。
太陽高度が高いほど大気中を通過する距離が短く吸収・散乱が少ないため、地表に届く直射日光のエネルギーは大きくなります。また太陽が高いほど水平面に対して光が垂直に近い角度で入射するため、水平面照度も大きくなります。
正しいです。
白熱電球の色温度は約2,700〜3,000K(暖かみのある黄白色)であるのに対し、曇天の空は約6,500〜7,000K(青みがかった白色)です。曇天の方が色温度は高くなります。
正しいです。
薄曇りでは雲が太陽光を全方向に散乱させるため、天空全体が輝いて全天空照度が高くなります。快晴時は直射日光は強いものの、天空照度は薄曇りほど高くありません。設計用全天空照度には薄曇りの値が基準として用いられます。
誤りです。
昼光率(直接昼光率を含む)は全天空照度(拡散天空光のみ、直射日光を含まない)を基準として算出します。直射日光は含まれないため、直接昼光率は直射日光の影響を受けません。
正しいです。
天窓(トップライト)は天空の広い範囲を直接受光できるうえ、空のどの方向からの光も採り込めます。側窓は天空の一部しか見えず建物などの遮蔽もあるため、同面積なら天窓の方が昼光の採り込み量は多くなります(一般に側窓の3〜5倍程度)。
昼光率(直接昼光率・全昼光率)は全天空照度(直射日光を除く拡散天空光)を基準とした比率です。「直射日光は昼光率の計算に含まない」という原則を覚えましょう。また、設計用全天空照度の基準が薄曇り、天窓の採光効率が側窓より高いことも頻出ポイントです。
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