透過日射量

1 はじめに

本節では、透過日射量の計算方法について記述する。

本節の計算の結果、次の項目が得られる。

  1. ステップ \(n\) における境界 \(j\) の透過日射量 \(q_{trs,sol,j,n}\)

透過日射量の計算と計算に必要な値は、境界の種類に応じて異なる。

「透明な開口部」以外の場合又は「透明な開口部」であって日射が当たらない場合は計算に値を必要としない。

「透明な開口部」(external_transparent_part)であって日射があたる場合は次の値を必要とする。

  1. 境界 \(j\) の傾斜面の方位角 \(\alpha_{w,j}\), rad

  2. 境界 \(j\) の傾斜面の傾斜角 \(\beta_{w,j}\), rad

  3. 境界 \(j\) の日よけの形状

  4. 境界 \(j\) の窓の仕様

  5. ステップ \(n\) における法線面直達日射量 \(I_{dn,n}\), W / m2

  6. ステップ \(n\) における水平面天空日射量 \(I_{sky,n}\), W / m2

  7. ステップ \(n\) における太陽方位角 \(a_{sun,n}\), rad

  8. ステップ \(n\) における太陽高度 \(h_{sun,n}\), rad

  9. ステップ \(n\) における境界 \(j\) の面積 \(A_{s,j}\), m2

2 「透明な開口部」以外の場合又は「透明な開口部」であって日射が当たらない場合の透過日射量

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の透過日射量 \(q_{trs,sol,j,n}\) は次式により表される。

\begin{align*} q_{trs,sol,j,n} = 0 \tag{1} \end{align*}
ここで
\(q_{trs,sol,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の透過日射量, W
である。

3 「透明な開口部」の場合であって日射が当たる境界の場合の透過日射量

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の透過日射量 \(q_{trs,sol,j,n}\) は次式により表される。

\begin{align*} q_{trs,sol,j,n} = q'_{trs,sol,dn,j,n} + q'_{trs,sol,sky,j,n} + q'_{trs,sol,ref,j,n} \tag{2} \end{align*}
ここで、
\(q_{trs,sol,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の透過日射量, W
\(q'_{trs,sol,dn,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の直達日射に起因する単位面積当たりの透過日射量, W / m2
\(q'_{trs,sol,sky,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の天空日射に起因する単位面積当たりの透過日射量, W / m2
\(q'_{trs,sol,ref,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の地盤反射日射に起因する単位面積当たりの透過日射量, W / m2
である。

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の直達日射に起因する単位面積当たりの透過日射量 \(q_{trs,sol,dn,j,n}\) は次式により表される。

\begin{align*} q_{trs,sol,dn,j,n} = \tau_{w,d,j,n} \cdot (1 - f_{ss,d,j,n}) \cdot I_{s,dn,j,n} \tag{3} \end{align*}
ここで、
\(\tau_{w,d,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の開口部の直達日射に対する日射透過率, -
\(f_{ss,d,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) の直達日射に対する日よけの影面積比率, -
\(I_{s,dn,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) に入射する日射量の直達成分, W / m2
である。

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の天空日射に起因する単位面積当たりの透過日射量 \(q_{trs,sol,sky,j,n}\) は次式により表される。

\begin{align*} q_{trs,sol,sky,j,n} = \tau_{w,s,j,n} \cdot (1 - f_{ss,s,j,n}) \cdot I_{s,sky,j,n} \tag{4} \end{align*}
ここで、
\(\tau_{w,s,j}\) : 境界 \(j\) の開口部の天空日射に対する日射透過率, -
\(f_{ss,s,j}\) : 境界 \(j\) の天空日射に対する日よけの影面積比率, -
\(I_{s,sky,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) に入射する日射量の天空成分, W / m2
である。

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の地盤反射日射に起因する単位面積当たりの透過日射量 \(q_{trs,sol,ref,j,n}\) は次式により表される。

\begin{align*} q_{trs,sol,ref,j,n} = \tau_{w,r,j,n} \cdot (1 - f_{ss,r,j,n}) \cdot I_{s,ref,j,n} \tag{5} \end{align*}
ここで、
\(\tau_{w,r,j}\) : 境界 \(j\) の開口部の地盤反射日射に対する日射透過率, -
\(f_{ss,r,j}\) : 境界 \(j\) の地盤反射日射に対する日よけの影面積比率, -
\(I_{s,ref,j,n}\) : ステップ \(n\) における境界 \(j\) に入射する日射量の地盤反射成分, W / m2
である。

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の開口部の直達日射に対する日射透過率 \(\tau_{w,d,j,n}\) 、 境界 \(j\) の開口部の天空日射に対する日射透過率 \(\tau_{w,s,j}\) 及び 境界 \(j\) の開口部の地盤反射日射に対する日射透過率 \(\tau_{w,r,j}\) は、 境界 \(j\) の開口部の仕様及び ステップ n の境界 j における傾斜面に入射する太陽の入射角 \(\phi_{j,n}\) を用いて「窓」により定義される。

ステップ n の境界 j における傾斜面に入射する太陽の入射角 \(\phi_{j,n}\) は、 ステップ \(n\) の太陽方位角 \(a_{sun,n}\) 、 ステップ \(n\) の太陽高度 \(h_{sun,n}\) 、 境界 \(j\) の傾斜面の方位角 \(\alpha_{w,j}\) 及び 境界 \(j\) の傾斜面の傾斜角 \(\beta_{w,j}\) を用いて「傾斜面日射量」により定義される。

ステップ \(n\) における境界 \(j\) に入射する日射量の直達成分 \(I_{s,dn,j,n}\) 、 ステップ \(n\) における境界 \(j\) に入射する日射量の天空成分 \(I_{s,sky,j,n}\) 及び ステップ \(n\) における境界 \(j\) に入射する日射量の地盤反射成分 \(I_{s,ref,j,n}\) は、 ステップ \(n\) の法線面直達日射量 \(I_{dn,n}\) 、 ステップ \(n\) の水平面天空日射量 \(I_{sky,n}\) 、 ステップ \(n\) の太陽方位角 \(a_{sun,n}\) 、 ステップ \(n\) の太陽高度 \(h_{sun,n}\) 、 境界 \(j\) の傾斜面の方位角 \(\alpha_{w,j}\) 及び 境界 \(j\) の傾斜面の傾斜角 \(\beta_{w,j}\) を用いて「傾斜面日射量」により定義される。

ステップ \(n\) における境界 \(j\) の直達日射に対する日よけの影面積比率 \(f_{ss,d,j,n}\) 、 ステップ \(n\) における境界 \(j\) の天空日射に対する日よけの影面積比率 \(f_{ss,d,j,n}\) 及び ステップ \(n\) における境界 \(j\) の地面反射日射に対する日よけの影面積比率 \(f_{ss,d,j,n}\) は、 境界 \(j\) の日よけの形状、 ステップ \(n\) の太陽方位角 \(a_{sun,n}\) 及び ステップ \(n\) の太陽高度 \(h_{sun,n}\) により「日よけの影面積比率」により計算される。