光ダクトとは?
光ダクトとは、内側を反射面とした管(ダクト)を利用して自然光を建物内部に取り込み、室内照明として利用する建築構造で、光ダクトシステムとも呼ばれます。
内側を反射面とした管そのものを指して光ダクトと呼ぶ場合もあります。
管の一方の端から自然光を取り込み、内側で反射を繰り返すことで自然光を運び、管のもう一方の端から自然光を放射します。
光ダクトを建物に設置することで、窓のない部屋や窓からはなれた光の届きにくい部屋奥へ、自然光を運びます。
光ダクトは、自然光を利用して室内を明るくするエコロジーな照明ですので電気は使いません。
また、電気で動かしたりする部品がなく、光ダクトの反射面は汚れない構造となっているため、メンテナンスフリーである、という特徴があります。
オフィスビルや工場建屋の省エネ設備として利用されるほか、環境教育の一貫として学校へ設置されたり、商業施設の意匠として導入されています。
最近では、一般住宅への導入例も増えてきていて、暗いお部屋の明るさ改善方法として認知されてきています。
光ダクトのメリット
光ダクトのメリットは、何と言っても自然光を利用していることです。
LEDのシーリングライトやダウンライトなどの照明器具とは違った光の印象が得られます。
光ダクトで得られる光は屋外の明るさに依存するため、屋外の天候や時刻の変化やゆらぎを室内にいながら屋外を感じられるという特徴もあり、デザイン性の高い空間を作ることもできます。
光の取り入れ方を工夫する建築家設計の住宅でも利用されています。
電気代がかからないのはもちろんですが、メンテナンスフリーであるため維持費がかかりません。
照明器具ですと、電気代のほかランプ交換や器具の交換が必要になりますが、光ダクトは電気代と維持費を必要とせず、長期間使用できます。
また、停電時でも真っ暗になることがないため、非常時の照明として利用できることもメリットの一つです。
窓のない中廊下や地下では、電気式の照明器具をつけている場合、災害などの緊急停電時に真っ暗になってしまいます。
光ダクトの光は自然光を利用しているため、曇りの日や朝・夕の時間帯でも、わずかな光を得ることができます。
光ダクトのデメリット
光ダクトのデメリットとしては、建物内に光ダクトを通すスペースが必要なことがあげられます。
光ダクトを導入する場合には、光ダクトを設置するためのスペースを作らなければならず、その部分は居住スペースとして利用できないため、部屋が狭くなってしまいます。
天井裏を利用する場合も、高さの調整が必要になってしまうこともあります。
安定した照明として使いにくい、というデメリットもあります。
屋外の変化によって明るさが変わってしまうため、常にある程度の照度が必要な個所では使えません。
また夜間は明るくないため、別途明るさを確保する必要があり、結局照明器具は必要となってしまいます。
光ダクト設置に初期費用がかかってしまうこともデメリットのひとつです。
光ダクトに用いる反射板が高価なことや、部材も照明器具と比べて大掛かりになってしまうこと、十分に普及していないことなどの理由から、市販の照明器具と比べると設置のための費用が大きくなってしまいます。
効率のよい大きさで光ダクトを設計するなどの工夫が必要になります。
光ダクトの基本構造
光ダクトの構成
光ダクトは、採光部、導光部、放光部という３つの要素から構成されます。
採光部とは、屋外の自然光を取り込む部分であり、窓や天窓(トップライト)があたります。
通常の窓や天窓ではなく、太陽光追尾や光の反射や屈折を組み合わせるなどした特殊な採光装置を設置する場合もあります。
特殊な採光装置を利用することで、取り込む光の光量を増やしたり、季節や時刻による変化を小さくしたりできるのです。
導光部は、内側を反射面とした管の部分であり、この部材を指して光ダクトと呼ぶこともあります。
ダクト状に加工しやすく安価な鋼板やアルミニウム板をベースに、光の反射率が高い銀やアルミニウムで表面を被覆することで鏡面加工した素材が利用されます。
放光部は、取り込んだ自然光を放射する部分で、光が欲しい暗いお部屋へ設置します。
光を効率よく拡散させ、かつ、光ダクトの部材が見えないようにするために、半透明な乳半板や凹凸加工の施された樹脂版やガラスで仕上げます。
光を出す位置は、天井面や壁面など、建築や室内のデザインによって自由に変更可能できます。
管の末端だけでなく、光ダクトに開口を開けて放光部とすることも可能です。
光ダクトの形状
光ダクトは、通常丸型もしくは角型の管状です。
管状に加工した部材を接続して光ダクトを形成します。
また、大きな光ダクトになると壁で囲われた箇所をつくり、壁に鏡面の板状またはパネル状のまま貼り付けることで光ダクトとする場合もあります。
光ダクトは曲げたり、分岐させることが可能で、建築物に合わせて自由に形状を設計できます。
よく見られる形状として、屋上や屋根の天窓から光を取り込み、光ダクトを地面と垂直に設置して下の階まで伸ばす「垂直型光ダクト」、壁面の窓から光を取り込み天井裏などで光ダクトを水平に伸ばして、窓から離れた部屋まで伸ばす「水平型光ダクト」、光ダクトを建築内で曲げる「L字型光ダクト」などがあります。
しかし、高い反射率を有する反射板を利用しているとはいえ、光の反射率は100％になりません。
光ダクトの導光部が長くなるほど、また、曲がる構造を多く作るほど、光量は減衰していきます。そのため、形状は比較的シンプルな垂直型や水平型が多くなります。
光ダクトの導入事例
光ダクトの学校事例
〇岩国市立玖珂小学校
学校に光ダクトを導入し、階段踊り場を明るくした事例です。
1Fの天井放光部だけでなく、2F、3Fにも壁面の放光部を設けることで、1本の光ダクトで各階を明るくしています。
屋上に設置したトップライトを採光部として、光ダクトに光を取り込んでいます。安全上の観点から、周囲に策を設けています。
1Fの放光部から、光ダクトを見上げた写真になります。垂直型のため、まっすぐ採光部と空が見えています。
2F、3Fにも放光部のためのダクト開口が設けられています。
1F天井放光部の写真です。比較的大きな空間ですが、大きな光ダクトのため十分な明るさが得られています。放光部を天井面で仕上げているため、すっきりとした印象となっています。
光ダクトの商業施設事例
〇みやざきアートセンター
商業施設に光ダクトを設置して、建築のデザインの一つとして利用した事例です。
垂直型のダクトで、1Fの天井放光部だけでなく、各階にもスリット状の放光部を設けて、アクセントにしています。
この導入事例では、直射光をあえて入れないように設計されていて、光ダクトの採光部は建屋の影になるテラスに設置しています。
また、この光ダクトはデザイン性を重視し、円筒型で作成しています。
光ダクトを壁内内に隠すのではなく、円筒型のダクトに仕上げをすることで吹き抜けを貫通する柱のような意匠になっています。
階段の高さに合わせて開口部を設け、放光部の素材を透明にすることで、光ダクトの内側が見えるデザインになっています。
放光部は、２層吹き抜けの上部に位置しています。
空間自体が広く、屋外からの光も十分に得られる箇所ですので、光ダクトからの強い明るさを感じることはできません。
ですが、下から放光部を見上げた時に、空が見えるようになっていて、建築物内でも屋外を感じるられるようにしています。
光ダクトの住宅事例
〇木造一戸建て住宅
既設の木造一戸建ての一般住宅に全体のリフォームに合わせて光ダクトを導入した事例です。
壁窓を採光部として、水平型光ダクトを設置し、明るくしたいリビング上部で曲げ、天井面放光部としています。
瓦屋根の住宅で、雨漏りの心配のある天窓を使わずに、壁から採光しています。
軒の出が多少あるため、太陽高度の高い夏場はあまり光が入りません。
光ダクトを設置した小屋裏の様子です。リフォームでしたが、広い空間があるため、光ダクトの設置スペースも問題になりませんでした。
天井放光部の写真です。
太陽高度の低い冬場から中間期にかけて十分な明るさがとれています。
まとめ
光ダクトの基本的な構造や目的、用途などについて解説しましたが、ご理解いただけましたでしょうか?
窓がない部屋にも自然光を取り入れる光ダクトは、学校や商業施設などの非住宅の建築物だけでなく、一戸建て住宅にも導入され始めています。
窓があっても日中電気の照明を点けて生活しなければならない、部屋が暗くてお困りの方は、是非一度検討してみてはいかがでしょうか。
