コケを用いた屋上緑化の ヒートアイランド緩和効果に関する屋外実験 ―熱収支と蒸発効率による比較検討― 1083140 上野 卓哉 1083451 吉岡 恒太 研究背景 ヒートアイランド緩和を目的として屋上緑化が実用化 しかし、荷重やメンテナンスなどが問題 施工が容易でメンテナンスフリーなコケ緑化が登場 実際にヒートアイランド緩和効果があるのか？ 実測した例はほとんどない コケ緑化のヒートアイランド緩和効果の検証 実験概要 試験区リスト 試験区 植生 土壌厚 芝区 芝 80mm セダム区 キリンソウ、コーラルカーペット、 サカサマンネングサ、ツルマンネ ングサ、メキシコマンネングサ 80mm スナゴケ ― (屋上スラブむき出し) スナゴケ、人工芝 スナゴケ、ミズゴケ 80mm 80mm ― ― ― スナゴケ ― コケ区 土壌区 無処理区 MG区 コケ緑化 BB区 製品 MT区 実験概要 実験場所 小試験体 無灌水区 （500mm×500mm） 東京都江東区 東京都環境科学研究所屋上 気象塔 給水栓 灌水区 測定 芝区 セダム区 コケ区 土壌区 無処理区 (屋上面) 試験区（2000mm×2000mm） MG区 BB区 MT区 コケ緑化製品 クーリングタワー 塔 屋 排気口 コケ緑化製品 ・ほとんど灌水のいらない、ローメンテナンス性 ・土壌を使用しないため、植栽基盤の環境を選ばない ・一定以上成長しないので、手入れが楽である MG区 BB区 MT区 人工芝、スナゴケ ミズゴケ、スナゴケ スナゴケ 測定方法 各試験区を区切り、小試験体を作成 重量変化から蒸発散量を算出 蒸発散量から熱収支・蒸発効率を算出し評価を行う 灌水区と無灌水区を作り、灌水区は指定日の夕方に灌水 蒸発効率β：同じ表面温度の水面からの蒸発量に対する比率 灌水・測定の実施日 測定機器設置状況 気象塔 風車型風向風速計 精密赤外線放射計 小試験体 精密赤外線放射計 温湿度計（縦型強制通風筒） 試験区断面 正味放射計・赤外線熱電対 土壌表面 放射収支計 屋上面 赤外線熱電対 熱電対 熱流板 熱収支の算出式 大気を加熱 基盤に蓄熱 (式１) Rn = H + LE + G 表面が受け取る 放射量 蒸発散で消費 Rn：正味放射量［W/㎡］ H：顕熱フラックス［W/㎡］ LE：潜熱フラックス［W/㎡］ G：伝導熱［W/㎡］ L = 2.5 × 10
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コケを用いた屋上緑化の ヒートアイランド緩和効果に関する屋外実験 ―熱収支と蒸発効率による比較検討― 1083140 上野 卓哉 1083451 吉岡 恒太 研究背景 ヒートアイランド緩和を目的として屋上緑化が実用化 しかし、荷重やメンテナンスなどが問題 施工が容易でメンテナンスフリーなコケ緑化が登場 実際にヒートアイランド緩和効果があるのか？ 実測した例はほとんどない コケ緑化のヒートアイランド緩和効果の検証 実験概要 試験区リスト 試験区 植生 土壌厚 芝区 芝 80mm セダム区 キリンソウ、コーラルカーペット、 サカサマンネングサ、ツルマンネ ングサ、メキシコマンネングサ 80mm スナゴケ ― (屋上スラブむき出し) スナゴケ、人工芝 スナゴケ、ミズゴケ 80mm 80mm ― ― ― スナゴケ ― コケ区 土壌区 無処理区 MG区 コケ緑化 BB区 製品 MT区 実験概要 実験場所 小試験体 無灌水区 （500mm×500mm） 東京都江東区 東京都環境科学研究所屋上 気象塔 給水栓 灌水区 測定 芝区 セダム区 コケ区 土壌区 無処理区 (屋上面) 試験区（2000mm×2000mm） MG区 BB区 MT区 コケ緑化製品 クーリングタワー 塔 屋 排気口 コケ緑化製品 ・ほとんど灌水のいらない、ローメンテナンス性 ・土壌を使用しないため、植栽基盤の環境を選ばない ・一定以上成長しないので、手入れが楽である MG区 BB区 MT区 人工芝、スナゴケ ミズゴケ、スナゴケ スナゴケ 測定方法 各試験区を区切り、小試験体を作成 重量変化から蒸発散量を算出 蒸発散量から熱収支・蒸発効率を算出し評価を行う 灌水区と無灌水区を作り、灌水区は指定日の夕方に灌水 蒸発効率β：同じ表面温度の水面からの蒸発量に対する比率 灌水・測定の実施日 測定機器設置状況 気象塔 風車型風向風速計 精密赤外線放射計 小試験体 精密赤外線放射計 温湿度計（縦型強制通風筒） 試験区断面 正味放射計・赤外線熱電対 土壌表面 放射収支計 屋上面 赤外線熱電対 熱電対 熱流板 熱収支の算出式 大気を加熱 基盤に蓄熱 (式１) Rn = H + LE + G 表面が受け取る 放射量 蒸発散で消費 Rn：正味放射量［W/㎡］ H：顕熱フラックス［W/㎡］ LE：潜熱フラックス［W/㎡］ G：伝導熱［W/㎡］ 6 L = 2.5 × 10 － 2400 ×θ s L：気化の潜熱［J/kg］ θｓ：表面温度［℃］ （式2） 芝区 9 10 11 12 13 14 15 16 17 時刻 熱収支による比較（灌水区） 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 -200 9 1011121314151617 時刻 フラックス(W/㎡) 無処理区 9 1011121314151617 時刻 コケ区の潜 熱フラック スが、芝区 に比べて半 分程度 9 1011121314151617 時刻 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 -200 コケ区 フラックス(W/㎡) 芝区 フラックス(W/㎡) 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 -200 フラックス(W/㎡) フラックス（W/㎡） 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 -200 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 -200 MG区 正味放射量 顕熱 伝導熱 潜熱 9 1011121314151617 時刻 表面温度と気温の温度差 表面温度と気温の温度差(℃) 55 MG区 50 45 40 無処理区 35 30 25 コケ区 20 コケ区は午前中 無処理区よりも 温度差が大き いが、午後は小 さくなる 15 10 芝区 5 0 9 10 11 12 13 14 15 16 17 MG区は温度差 が大きく、最大 で５４℃にもなる 時刻 表面温度差は顕熱フラックス：H に比例する 熱画像による比較 芝区 日付 2011.8.12 11:00 コケ区 午前中なので、コケ区表面 温度が屋上スラブ面よりも 高い MG区は表面温度が屋上 スラブ面より高くなっている！ MG区（コケ緑化製品） 蒸発効率の算出式 β= β：蒸発効率 E （式3） k (xs － xa ) E：蒸発速度［kg/㎡・s］ xa：外気の絶対湿度［kg/kg’］ xs：表面の絶対湿度［kg/kg’］ k= α （式4） 0.83 C α：対流熱伝達率［W/㎡・K］ α= k：物質伝達率［kg/(㎡・s・(kg/kg’))］ C：湿り空気の比熱［J/kg・K］ H θs ― θ （式5） a θｓ：表面温度［℃］ θa ：外気温度［℃］ 蒸発効率による比較（灌水区） 8月12日 灌水区 0.20 芝区 蒸発効率 0.15 0.10 コケ区 0.05 0.00 MG区 -0.05 9 10 11 12 13 14 15 16 17 時刻 芝区は常に0.12前後なのに対し、コケ区は0.03前後と低い MG区は0.00でほぼ蒸発散を行っていない 日平均蒸発効率（灌水区） 日積算日射量 35 コケ区 芝区 0.3 30 MG区 25 20 0.2 15 10 0.1 5 9/15 ◎ 9/14 9/12 ◎ 9/13 8/24 ◎ 8/18 ◎ 8/17 ◎ 8/16 8/15 8/11 8/10 ◎ 8/12 灌水日 ◎ 8/9 0 8/8 0.0 ◎ 日付 芝区は全体を通して安定している コケ区、MG区は夕方灌水を行った翌日は蒸発 効率が高いが、次の日には下がってしまう 日積算日射量 (MJ) 蒸発効率(日平均) 0.4 降雨後の蒸発効率の変化（無灌水区） 多量の降雨 があった 50 20 40 15 30 10 20 5 10 0 0 9/6 9/7 9/8 9/9 25 日付 蒸発効率(日平均) 60 日積算降水量(mm/day) 日積算日射量(MJ) 30 0.7 MG区 0.6 0.5 0.4 コケ区 0.3 0.2 0.1 芝区 0.0 9/7 9/8 降雨直後は、コ ケ区、MG区の蒸 発効率が芝区よ り高い しかし、その翌 日は芝区より低 くなっている 9/9 日付 コケ区、MG区の 水分保持能力は低い 結論 コケ緑化は、芝ほどヒートアイランド緩和の効果はな いが、屋上スラブ面と比較すればある程度の効果は 期待できる 土壌を有しないコケ緑化製品は、屋上スラブ面よりも 表面温度が高くなる場合があり、逆にヒートアイラン ドを助長させてしまう可能性がある 植栽基盤の材料や、施工方法により ヒートアイランド緩和効果は大きく異なる