日光採集

日光採光システムは、日光を利用して、空間を適切に照らすために必要な電気照明の量を補い、エネルギー消費を削減します。これは、日光の利用状況の変化に応じて電気照明を暗くしたり切り替えたりできる照明制御システムを使用して実現されます。日光採光という用語は、照明、持続可能な建築、および積極的な採光産業 の分野で標準となっています。

日光採光システムは通常、推奨される最低照度レベルを維持するように設計されています。^{[1]この照度レベルは、スペースのニーズと用途によって異なります。たとえば、}オフィスで一般的に推奨される照度レベルは、デスクトップで500ルクス（または約50フットカンデラ）です。 ^[2]

すべての日光採光システムは、光レベルセンサー、フォトセンサーを使用して、オープンループシステムまたはクローズドループシステムで、支配的な光レベル、輝度、または明るさを検出します。フォトセンサーは、空間で利用可能な日光に基づいて電気照明を調整するために使用されます。 ^{[3] [4]}オープンループシステムでは、フォトセンサーは利用可能な日光の量のみを検出し、建物の外壁や屋根、または窓や天窓に面した建物の内側に配置できます。クローズドループシステムでは、フォトセンサーは空間の日光と電源の両方からの光の総測光量を検出します。 ^{[5] [6]}たとえば、オフィスでは、デスクトップ自体にセンサーを配置するのは非現実的であるため、作業面の光量を検出するために、クローズドループフォトセンサーをデスクトップに面した天井に配置できます。オフィスビルのデスクトップにセンサーを配置すると、エネルギー節約で 24% のペナルティが発生しました。^[7]オープンループ構成とクローズドループ構成の両方において、光センサーからの信号は、外部の日光の変化が空間内の「重要な機能」エリアの光レベルに与える影響を正確に示すために、慎重に調整されなければならない。^[8]

光センサーからの信号は、電気照明システム内の照明制御システムモジュール (自動照明切り替え装置) によって解釈され、必要に応じて器具を消灯または調光することで電気照明を減らすことができます。 ^{[9] [10]}電気照明が調光可能な場合は、人工照明は利用可能な日光の量に比例して継続的に調整できます。電気照明がオン/オフのみの場合は、日光がその空間の推奨光レベル全体を満たすまで、電気照明器具またはランプをフル出力でオンにしておく必要があります。調光しないバリエーションには、天井の「グリッド レイアウト」内の交互ユニットや、窓や天窓の近くの日光源に隣接する器具など、隣接していない複数の照明器具をリンクしてモジュールのオン/オフを切り替える方法があります。オン/オフ切り替えの別のバリエーションは、ステップ スイッチング (「バイレベル スイッチング」と呼ばれることもあります) で、単一の照明器具内の複数のランプを互いに独立してオン/オフに切り替えることができます。これにより、通常、フル出力とゼロの間で 1 つまたは 2 つのステップが可能になります。^{[11] [12]}

調光システムは、一般的にオンオフシステムよりも高価です。日光が空間のニーズを部分的にしか満たせない場合に電気照明の出力を減らすことができるため、より多くのエネルギーを節約できる可能性があります。ただし、調光システムは、基本的な動作に少し多くのエネルギーを必要とする場合もあります。^[13]調光システムが適切に調整されている場合、空間の居住者は日光の取り込みによる電気照明の変化に気付かないでしょうが、オンオフまたはステップ切り替えによる変化に気付く可能性が非常に高くなります。

いくつかの研究では、日光採光によるエネルギー節約が記録されています。電気照明のエネルギー節約は、20～60%の範囲が一般的です。 ^{[14]節約額は、光採光}制御システムが導入されている 空間の種類とその使用法に大きく依存します。^[4]明らかに、節約は、電気照明が使用されていれば十分な日光が入る空間でのみ得られます。したがって、日光採光は、従来の窓や高窓 、天窓、ライトチューブグループ、ガラスブロック壁、その他の太陽光による受動的な採光源にアクセスできる空間、および電気照明が長期間点灯されていたりする空間で最も効果的です。このような空間には、オフィス、アトリウム、公共の多階建ての広場やショッピングモールの中庭、学校などがあります。

窓を大きくすることでエネルギー節約を増やすというのはあまりに単純すぎる。日光が過剰に当たると居住者に眩しさを与え、ブラインドやその他の窓用遮光装置を設置することになり、日光採光システムが損なわれる可能性がある。部分的に設置されたベネチアンブラインドでもエネルギー節約は半分に減る可能性がある。 ^[15]

エネルギー節約の見積もりは、システムの設計、調整、試運転が不十分なために、実際には実現できない可能性があります。電気照明を暗くしたり切り替えたりするシステム、または全体的な照明レベルが低すぎると感じるシステムは、居住者によって妨害される可能性があります。 ^[16] （たとえば、センサーをテープで覆うだけで、最大出力で一定の電気照明が作成されます。）

日光採集技術の導入は、コストの高さと技術の不完全な性能によって妨げられてきました。しかし、研究によると、日光採集技術を使用することで、所有者は年間平均24％のエネルギー節約を実現できることがわかっています。^[17]

エネルギー節約を予測する方法の一つは、熱負荷を考慮したTRACE 700や（フリーウェアの）DOE-2などの市販のソフトウェアプログラムを使用することです。^[18]

日光採光システムには、追加コストがかかります。このコストを年間のエネルギー節約で割ると、「単純回収」、つまりシステムが元を取るのに必要な年数が得られます。^{[19]計算された}回収期間が短いほど、建物の所有者がシステムに投資する可能性が高くなります。コストはさまざまな地域要因によって異なりますが、一般的にエネルギーコストが上昇したり、制御ハードウェアと設置のコストが下がったりすると、回収期間は短縮されます。

グリーンビルディング- 持続可能なビルディング運動は、持続可能な建築設計と建築慣行を奨励しています。LEED 、BOMA Best、BREEAM、HKBeam、Green Starなど、さまざまなグリーンビルディングエコラベル認証マークが世界中に存在します。これらのプログラムはすべて、持続可能性を促進するさまざまな建物設計機能に対してポイントを提供し、指定されたポイント数に達するとさまざまなレベルの認証が授与されます。ポイントを獲得する主な方法の1つは、省エネ対策です。 ^[20] したがって、日光採光はグリーンビルディングの一般的な機能です。 ^[21] このように、グリーンビルディングの慣行により、日光採光コンポーネントの生産が増加し、価格の低下につながっています。 多くの電力会社は、顧客がエネルギーを節約するための金銭的インセンティブを提供しています。そのようなインセンティブの1つは、日光採光システムに対するリベートであり、^[22]これも投資回収期間を短縮します。

さらに、エネルギーコードや基準でも日光採光が取り上げられ始めている。たとえば、カリフォルニアエネルギーコードタイトル24-2008では、一次日光採光ゾーンと二次日光採光ゾーンが認められている。一次ゾーンの一般照明の少なくとも50%は、他の照明とは別に制御する必要があり、より大きなゾーンでは自動制御が求められる。このコードでは、照明設計に適用できる電力調整係数クレジットを付与することで、二次ゾーンでの自動日光採光を促進している。^{[23] 2009年国際エネルギー保存コード（IECC）では、垂直窓や天窓の周囲の日光採光ゾーンが認められ}ており、これらのゾーンの照明は、空間の一般照明とは別に制御することが求められている。^[要出典] 2010年秋に発行予定の^[要更新] 2010ASHRAE90.1エネルギー基準でも、日光採光が取り上げられると予想される。一方、持続可能な建築基準法の第一世代である ASHRAE 189.1 では、日光ゾーンを定義し、日光採光制御を義務付けています。^{[引用が必要]}

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• コスト効率の高い、日光採光のための簡略化された制御^{[ permanent dead link ‍ ]}カリフォルニア照明技術センター、カリフォルニア大学デービス校
• 日光採集を簡単にアーカイブ 2012年2月25日Wayback Machineカリフォルニア州エネルギー委員会
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