コケ植栽による屋上緑化システムの熱的性能に関する研究

（第 4 報）長短波放射量と蒸散量測定実験

Study on the Thermal Characteristics of Rooftop Greening System of Moss planting

(Part4)Measurement of Quantity of Solar Radiation and Thermal Radiation and Evapotranspiration

学生会員 ○馬 蓉 蓉（明治大学） 正会員 加治屋 亮一（明治大学）

正 会 員 酒井 孝司（明治大学） 正会員 臼倉 拓人（田島ルーフィング株式会社）

Rongrong MA *1 Ryoichi KAJIYA*

1 Koji SAKAI*

1 Takuto USUKURA *

2

*1

Meiji University *2 Tajima Roofing Inc

This paper presents some experimental of results measurement with quantity of solar radiation and thermal radiation and

quantity of evapotranspiration of a moss planting system and examined an effect of environment improvement of roof-top

green planting system by moss planting.

はじめに

既報 1),2) 3)では、コケ植栽による屋上緑化システムの測

定実験を行い、焼け込み防止・照り返し防止効果がある

ことを確認した。また、蒸発散実験により、コケ植栽の

蒸発散能力が優れており、冷却効果があることを示した。

本報では、長短波放射量、蒸発散量について測定実験

を行い、コケ植栽による屋上緑化システムの熱環境改善

効果について検証を行ったので報告する。

1．長短波放射量測定実験

1.1 実験概要

屋上緑化システムのヒートアイランド現象の軽減効果、

日射の照り返し防止効果を検証するために、長短波放射

計により短波放射量（全天日射量と測定対称面反射日射

量：0.3～3μm）と長波放射量（大気放射量と測定対称

面放射量：5～50μm）を測定した。図－1に長短波放射

量実験の概要を示す。長短波放射センサーは測定対象面

上 500mm に設置した。表－1 に同実験に用いた測定機

器の主な仕様を示す。図 2に長短波放射計及び測定項目

を示す。

1.2 実験結果

夏季（2006/09/20～22）について検討する。図－3 に

気象概況、図－4に長短波放射量測定データ、図－5に測

定対象面の反射日射量と表面放射量を示す。なお、図－4

中の日射反射率（以下、アルベド）は、

（アルベド）＝(測定対象面反射日射量)／(全天日射量)

で算出したものを図示した。

長短波放射計

日射計

温湿度計

屋上緑化システム

コンクリートスラブ

500mm

500mm

図－1 長短波放射量測定実験の概要

反射日射量

全天日射量

日射計

表面放射量

大気放射量

赤外放射計

図－2 長短波放射計の測定項目

表－1 長短波放射量測定実験時の測定機器

名称(型番) メーカー 主な仕様

温度熱電対

(0.32×12PT-G=r)(株)江藤電気 T型,ビニル被覆,素線径0.32mm

温湿度温湿度プローブ

(HMP45A/HMP46D)VAISALA(株）

湿度計:HUMICAP180高分子薄膜センサ

温度計:厚膜抵抗センサ（pt100,pt1000）

日射量日射計

(PCM-03A)(株)プリード 測定範囲:0.3～2.8µm

長波放射量短波放射量

長短波放射計(MR-50)

英弘精機(株)長波放射範囲:0.3～3µm

短波放射範囲:5～50µm

測定項目

測定機器

温湿度と全天日射量

0102030405060708090

1000:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

温度

[℃]　湿度

[％]

01002003004005006007008009001000

日射量[W

/㎡]

気温 湿度 日射量

図－3 気象概況（2006/09/20～09/22）

コンクリートスラブ

01002003004005006007008009001000

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

放射量[W

/㎡]

00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2

アルベド

日射量 反射日射量 大気放射量 表面放射量 アルベド

屋上緑化システム

01002003004005006007008009001000

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

放射量

[W/㎡

]

00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2

アルベド

日射量 反射日射量 大気放射量 表面放射量 アルベド

図－4 長短波放射量測定データ（2006/09/20～09/22）

反射日射量

0102030405060708090100110120130140

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

放射量

[W/㎡

]

屋上緑化システム表面 コンクリートスラブ表面

表面放射量

360380400420440460480500520540560580600620

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

放射量

[W/㎡

]

屋上緑化システム表面 コンクリートスラブ表面

図－5 反射日射量・表面放射量（2006/09/20～09/22）

また、日の出・日の入りの時刻は日射の入射角が小さ

くなり、各表面のアルベドが正確に測定できないために、

図には 8：00～16：00までの値を表示した。

アルベドは、晴天日（20日）において、コケ植栽表面

で約 0.15、コンクリートスラブ表面で約 0.10となり、約

0.05の差が生じた。

9/20

9/20

9/21 9/22

9/20

9/21 9/22

9/21 9/22

9/20 9/21 9/22 9/20 9/21 9/22

反射日射量は、日射のある 20日の終日と 21日の午前

中はコケ植栽表面の方がコンクリートスラブ表面より高

い値を示したが、曇りがちな 21日午後、22日の両日に

おいても差は少ないがコケ植栽表面の方が高く、20 日

12：00で最大差の 37.5W/m2となった。

表面放射量は、20日の日中はコケ植栽表面の方がコン

クリートスラブ表面より低い値を示したが、21日、22

日の両日はほぼ同様な値となった。

これは、2日前の 18日に 38mm/日の降雨があり、20

日はコケ植栽システムが保水状態であったのに対し、以

後の 2日間（21日、22日）は乾燥状態に近づいたため

と考えられる。また、夜間においてはコケ緑化システム

の方が低い値を示し、最大で 32.7W/m2の差となった。

２．蒸発散実験

2.1 実験概要

コケ植栽の蒸発散作用による周辺環境の冷却効果を検

証するため、コケ有とコケ無の試験体を用いて、蒸発散

作用による試験体の質量変化と温度変化、蒸発散作用に

影響すると思われる気象データの測定を行った。図－6

に蒸発散実験の概要図を示す。蒸発散量を直接測定する

事は困難であるため、水を含ませた試験体を電子天秤に

乗せ、減少した質量を蒸発散量とした。なお、トレイ下

部の排水用の穴はシリコンで塞ぎ、蒸発散以外の水分の

流出を抑えた。さらに、側面からの熱の流出入を防ぐた

め、トレイの側面を押出法ポリスチレンフォーム保温板

で囲った。また、蒸発散に伴う温度比較を行うため、各

試験体表面及びトレイ下部に温度測定点を設けた。周辺

環境のデータは屋上緑化システムの気象データを採用し

た。また、試験体と電子天秤への風の影響を抑えるため、

周囲は傾斜を設けた風防で囲った。表２に、実験に使用

した電子天秤の主な仕様を示す。

表－２ 蒸発散実験時の測定機器

名称(型番) メーカー 主な仕様

質量電子天秤

（GP-20KR)(株)エー・アンド・デイ

ひょう量:21kg　目量:1g使用範囲:5～21kg 補助表示:0.1g

測定項目測定機器

：：：：ロックウール ：：：：生コケ

：：：：トレイ ：：：：温度測定点

図－6 蒸発散実験の概要図

2.2 実験結果

図－7に夏季（2006/09/20）と冬季（2006/12/04）にお

ける蒸発散実験測定データ（気象概況、試験体の体積含

水率及び蒸発量、試験体温度変化）と、図－8に飽差と蒸

発量の関係を、図－9夏季の蒸発量と外気気候の相関を示

す。蒸発量の測定精度を確認するために、飽差と蒸発量

の関係を調べたところ夏季、冬季においてコケ有り、コ

ケ無し共に相関係数 R＝0.97以上と高い相関が得られた。

蒸発量と外気気候の関係においては、日射量との相関

が最も高く、相関係数はコケ有りでR＝0.936、コケ無し

でR＝0.946となった。次に湿度との相関が高く、相関係

数はコケ有りでR＝0.922、コケ無しでR＝0.931となっ

た。気温とは、相関係数はコケ有りでR＝0.848、コケ無

しでR＝0.868と良い相関が見られた。

蒸発量と風速の相関関係は、まったく見られなかった。

これは、風速の測定を試験体の直上ではなく、高さ 2.5m

に設置した屋上緑化システムの風速計のデータを使用し

たためと思われる。

温湿度・日射量

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

温度[℃

]　湿度

[％]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

日射量

[W/㎡

]

気温 湿度 日射量

体積含水率・蒸発量

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

体積含水率

[㎥/㎥

]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

蒸発量

[ｇ]

コケ無体積含水率 コケ有体積含水率 コケ無蒸発量 コケ有蒸発量

表面・下部温度

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

時刻

温度［℃］

コケ無表面 コケ有表面 コケ無下部 コケ有下部

図－７ 蒸発散実験測定データ（左：夏季、右：冬季）

風防

電子天秤 電子天秤

コケ有 コケ無

9/20

9/20

9/20

12/4

12/4

12/4

y = 2.454x + 6.192

R =0.974

y = 0.343x - 0.264

R = 0.974

-202468101214161820

-4 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40飽差[g/kg(DA)]

蒸発量[g]

コケ無 コケ有

y = 0.244x - 0.823

R = 0.978

y = 0.542x - 0.292

R =0.976

-2-1012345678910

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24飽差[g/kg(DA)]

蒸発量

[g]

コケ無 コケ有

図－8 飽差と蒸発量の関係（左：夏季、右：冬季）

気温と蒸発量

y = 1.367x - 28.837

R = 0.848

y = 1.099x - 23.182

R = 0.868

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34気温[℃]

蒸発量[g]

コケ無 コケ有

湿度と蒸発量

y = -0.256x + 17.948

R = 0.931

y = -0.322x + 22.563

R = 0.922

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90湿度[％]

蒸発量

[g]

コケ無 コケ有

風速と蒸発量

y = 1.987x + 2.119

R = 0.315

y = 2.741x + 2.545

R = 0.341

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4風速[m/s]

蒸発量[g]

コケ無 コケ有

風速と蒸発量

y = 1.987x + 2.119

R = 0.315

y = 2.741x + 2.545

R = 0.341

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4風速[m/s]

蒸発量[g]

コケ無 コケ有

図－9 蒸発量と外気気候の関係

３．まとめ

コケ植栽による屋上緑化のヒートアイランド現象の緩

和効果を定量的に評価するために、長短波放射量、蒸発

散量の測定実験を行い、屋上緑化システムの熱特性につ

いて検討を行った。その結果以下の知見を得た。

長短波放射量測定実験より、コケ植栽表面がコンクリ

ート表面より短波長である反射日射量が多く、ヒートア

イランド現象の緩和効果が認められる。コケ植栽表面が

コンクリート表面より長波長の表面放射量が少なく、日

射の照り返し防止効果、焼けこみ防止効果が期待できる。

蒸発散実験により、夏季、冬季ともに保水時において

コケ有りがコケ無しより蒸発散量が多く、コケ植栽屋上

緑化周りの熱改善効果が認められる。

謝辞

本研究を進めるにあたり、多くのご指導・ご協力を頂いた㈱

国際環境デザイン協会、兒玉孝則氏には多大なる感謝の意を表

します。

参考文献

1) 梅干野ら：屋上芝生植栽の熱的特性に関する実験研究

(その 1)～(その 10)、日本建築学会大会学術講演梗概集

1991-1993

2) 三坂ら：軽量･薄層型屋上緑化技術のヒートアイランド緩

和効果の定量評価に関する研究、日本建築学会技術報告集

pp195-198、2005.06

3) 臼倉ら：屋上のコケ植栽による熱的性能に関する研究

(その 1)～(その 2)、日本建築仕上学会学術講演会研究発表

論文集、pp.171-178、2004.10

4) 臼倉ら：屋上のコケ植栽による熱的性能に関する研究

(第 1報)～(第 3報)、空気調和・衛生工学会学術講演論文

集、2005-2006

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