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

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1 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― 　上野　卓哉 　吉岡　恒太

2 研究背景 コケ緑化のヒートアイランド緩和効果の検証 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

3 実験概要 試験区リスト

4 実験概要 東京都環境科学研究所屋上 東京都江東区 実験場所 小試験体 気象塔 無灌水区 給水栓 灌水区 測定
　東京都環境科学研究所屋上 小試験体 （500mm×500mm） クーリングタワー 塔　屋 排気口 給水栓 気象塔 無灌水区 測定 灌水区 芝区 セダム区 コケ区 土壌区 無処理区 (屋上面) MG区 BB区 MT区 試験区（2000mm×2000mm） コケ緑化製品

5 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

6 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

7 測定機器設置状況 気象塔 正味放射計・赤外線熱電対 試験区断面 風車型風向風速計 精密赤外線放射計 温湿度計（縦型強制通風筒） 小試験体
1ヒートアイランドの緩和効果の評価として、蒸発散量を測定した。各試験区の一部を区切り小試験体を作製、重量変化から蒸発散量を算出した。重量測定は、9時から17時にかけて1時間ごとに行ったなお、風による秤量誤差が生じるため、5回測定の平均を測定値とした 2試験体内部温度、伝導熱は熱電対と熱流板で測っています。 ３正味放射量と表面温度は放射収支計と赤外線熱電対で測っています。 4周辺環境の測定には気象塔を用いました。 正味放射計・赤外線熱電対 試験区断面 土壌表面 赤外線熱電対 放射収支計 屋上面 熱電対 熱流板

8 熱収支の算出式 Rn = H + LE + G (式１) L = 2.5 × 10 － 2400 ×θ （式2） 大気を加熱 基盤に蓄熱
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 － 2400 ×θ 6 （式2） s L：気化の潜熱［J/kg］ θｓ：表面温度［℃］

9 熱収支による比較（灌水区） コケ区の潜熱フラックスが、芝区に比べて半分程度 正味放射量 顕熱 伝導熱 潜熱
コケ区の潜熱フラックスは芝区のそれに比べて半分程度となっている。また、図４の表面温度と気温の温度差をみると、芝区の16℃に比べ、コケ区は35℃と常に高くなっている。顕熱フラックス、伝導熱は芝区の倍近い値となっている。これはコケ区の潜熱フラックスが少ないため、表面温度が高くなり、大気および地中を温めていることを意味している。潜熱フラックスが少ない要因としては、コケの水分保持能力が小さいことが考えられる。 顕熱 伝導熱 潜熱

10 表面温度と気温の温度差 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 MG区は温度差が大きく、最大で５４℃にもなる
芝区 表面温度差は顕熱フラックス：H に比例する

11 熱画像による比較 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！ 芝区 コケ区
日付　 　11:00 芝区 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）

12 k：物質伝達率［kg/(㎡・s・(kg/kg’))］
蒸発効率の算出式 E k (x － x ) s a β = （式3） β：蒸発効率　 k：物質伝達率［kg/(㎡・s・(kg/kg’))］ xs：表面の絶対湿度［kg/kg’］ xa：外気の絶対湿度［kg/kg’］ E：蒸発速度［kg/㎡・s］ （式4） k = α 0.83 C α：対流熱伝達率［W/㎡・K］ C：湿り空気の比熱［J/kg・K］ α = H θ ― θ s a （式5） θｓ：表面温度［℃］ θa ：外気温度［℃］

13 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
蒸発効率による比較（灌水区） 8月12日　灌水区 芝区 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

14 日平均蒸発効率（灌水区） 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
灌水日 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 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

15 降雨後の蒸発効率の変化（無灌水区） コケ区、MG区の 水分保持能力は低い 多量の降雨があった
しかし、その翌日は芝区より低くなっている コケ区、MG区の 水分保持能力は低い MG区

16 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
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