日本ヒートアイランド学会論文集 Vol.3 (2008)
Journal of Heat Island Institute International Vol.3 (2008)

学術論文

自然植生リサイクル材料（ヨシズ）の日射遮蔽効果に関する実験的研究
AN EXPERIMENTAL STUDY ABOUT INTERACEPTIVE EFFECTS ON TRANSMISSION
OF SOLAR RADIATION OF NATURAL VEGETATION RECYCLING MATERIALS(REED SCREEN)
田中 寿弥*1
1st Toshiya TANAKA
PP

青木 一男*2
2nd Kazuo AOKIPPPPPP

長谷川 昌弘*3
3rd Masahiro HASEGAWAPPPP

佐藤 真奈美*4
4th Manami SATO
PPPP

*1 大阪工業大学大学院 工学研究科 環境工学専攻
Department of Environmental Engineering, Osaka Institute of Technology Graduate School*2大阪工業大学 工学部 環境工学科Department of Environmental Engineering, Osaka Institute of Technology*3大阪工業大学 工学部 都市デザイン工学科Department of Civil and Urban design, Osaka Institute of Technology*4大阪工業大学 工学部 建築学科Department of Architecture, Osaka Institute of Technology
PPPPPPPP

Corresponding author: Toshiya TANAKA, t-tanaka@env.oit.ac.jp
ABSTRACT
Recently, the heat island phenomenon is attracting public attention as an environmental problem in urban
areas. Rooftop greening has been vigorously studied and practiced as a measure to cope with this problem.
However, it involves many difficulties, including the loading of the roof with basic greening materials, highconstruction costs, and difficulties related to maintenance (e.g. the maintenance of vegetation after construction).
Reeds fulfill important functions in conserving the natural environment: by purifying water and preventing
eutrophication through the absorption of phosphorus, nitrogen and other nutrients; providing nursery grounds forwaterfront organisms; and absorbing and immobilizing CO2. To maintain these functions, it is necessary to mow
reeds every year. At present, however, reed mowing is not conducted to a satisfactory degree, because there are
few ways to use a large amount of mowed reeds effectively. Accordingly, the authors experimentally installed
reed screens on the roof of a building, to quantitatively evaluate the effects of these screens in thermal insulation.
Therefore, using "the ditch reeds" which were natural plant recycling materials, improvement of the air
conditioner efficiency of the building paid attention to a prospective thing by planning rise restraint of the roof
concrete surface temperature of the daytime in the summer and performed the observation about those effects. As aresult of observation, I understood that an insulation effect was confirmed and could expect a reduction effect of theair conditioner load by laying ditch reeds.
BB

キーワード:ヨシズ,ヒートアイランド,自然植生リサイクル材料
Key Words : Reed screen, Urban heat island, Natural vegetation recycling material

イランド現象による弊害としては，都市型ゲリラ豪雨や，１.はじめに気温が上昇することにより冷房の使用時間が長くなり冷房
都市部における人為的活動に起因した高温化は代表的な設備からの排熱がさらに増え，現象をさらに助長させると環境問題である． 特に，都市中心部の気温が郊外に比べていう悪循環が起こることである．また，冷房の使用時間が島状に高くなる現象である(1)ヒートアイランド現象は深刻長くなるということは，二酸化炭素排出量が増加し地球温な問題となっている．ヒートアイランド現象が発生する主暖化の進行にもつながることになる．さらに自動車や工場な原因としては，緑地・水面などの喪失に伴う冷却効果のなどから排出される人工的な排熱が加わり都市部の高温化減少や，地表面の大部分が高層ビル（コンクリート）や舗が進んでいる．

PP

装道路（アスファルト舗装など）などの自然な地表面に比現在，ヒートアイランド現象の対策として様々な方法がべて，日射による蓄熱が顕著な性質である地表面被覆へと考案されている．近年では屋上緑化・壁面緑化や透水性舗変えられたことによるものと考えられている(2)． ヒートア

装(3)・保水性舗装(4)などによる熱環境対策が試行されていP

P

P-16-PPP

る．しかし，屋上緑化などによる対策は，緑化基盤材の荷う位置づけになる．日射量の測定は，CASE-3 のみである．

重が屋根に付加されることや施工コストが高いことに加え，風向，風速ともに測定を行っていない．測定者の感覚値で施工後の植生維持などメンテナンス上の問題など多くの課あるが，測定中の主風向の変化は観察ノートに記録した．

題を抱えている．

記録した風向値はアメダスデータ<観測地枚方市>に概ね

そこで，著者らは自然植生リサイクル材料で作られる「ヨ一致している．CASE-1 での最多風向は西南西，CASE-2 でよしシズ」に着目した．ヨシズの材料である葦（以下，ヨシと記す）は，北海道から沖縄まで日本各地の湖沼や河川，汽は西南西，CASE-3 においは北東であった．屋上気温の測

水域の河川部や干潮帯などの海岸付近に生える抽水植物で

屋上階段出入り口や塔屋の軒で直達日射の影響を受けず，ある(5)．日本のみならず，ヨーロッパやアフリカ，アジア通風の確保できる位置で測定を行った．測定高さは屋上床APEA

定には，水銀温度計（分解能 0.1℃）を用いた．屋上気温は，Pなど世界中に分布している．ヨシには，窒素やリンを根な表面より 1.5m とした．実験で使用したヨシズの諸元を表 2

どに吸収することによる水質浄化機能や水辺生物の生育場，に，ヨシズを写真 1 に示す．

CO2吸収・固定など自然環境保全上重要な機能を有していBBる．しかし，これらの機能を保持するには定期的なヨシ刈り（12月から3月下旬）が必要とされている(6)．刈り取られPPたヨシは，ヨシ紙やヨシズ，茅葺き屋根の材料などに使用されているが，量的には限られている．そのため，刈り取られないままのヨシが枯死し河床に堆積後，腐食することにより水質汚染などが発生する．よって，需要先が少ない
現況においては，刈り取られたヨシをいかに活用するかが極めて重大な検討課題となっている．
そこで，自然植生リサイクル材料である｢ヨシズ｣をビル屋上に敷設して，夏期における日中の屋上コンクリート表面温度の上昇抑制を図ることにより，室内への貫流熱量が軽減されビルの冷暖房効率の向上が出来る．このことにより，冷暖房の使用が減少し室外機からの排熱が削減される．
よって，都市のヒートアイランド現象の軽減とヨシズの有効で大量な活用方法の提案をしたい．
本論文では，このような背景のもと自然植生リサイクル

図 1 屋上の概要図

材料である「ヨシズ」の有無による夏季におけるビル屋上コンクリート表面温度を観測し，ヨシズによる日射遮蔽効

表 1 装置名称と装置概要

果について検討を行った．
Name

２.実験方法および計測方法

The reeds

Reeds andnumber ofconcrete surface

sheetsinterval

観測は，夏季（2004 年 8 月 10 日，2005 年 8 月 19～20Type1330cm日，2006 年 8 月 23～24 日）の計 3 回，摂南大学 寝屋川キType2530cm

ャンパス 12 号館（7 階建て）屋上で実施した．屋上の概要

Type3730cm

図を図 1 に示す．2004 年 8 月 10 日に実施した実験（以下，Type430cm

Type5330cm

Others

Surface of theCASE-1 と記す）装置を図 2 に示す．2005 年 8 月 19 日～20日に実施した実験（以下，CASE-2 と記す）装置を図 3 にuppermost screen
painted white示す．2006 年 8 月 23～24 日に実施した実験（以下，CASE-3と記す）装置を図 4 に示す．各 CASE で用いた実験装置の概要を表 1 に示す．ヨシズ表面温度およびコンクリート表
面温度の温度測定は，日射吸収率に齟齬のないテープでセンサー部を固定して測定を行った．各 Type のヨシズ表面

Type6330cm

Type7330cm

中央温度，各 Type のヨシズ下コンクリート表面中央温度，

Type8130cm

ヨシズの被覆のない箇所のコンクリート表面温度の測定は，

Type910cm

デジタル温度計（分解能 0.1℃）を用いた．ここで示す，コ

Type1050cm

ンクリート表面温度および，ヨシズ表面温度は等価気温とType1170cm

コンクリート表面温度およびヨシズ表面温度の平均値とい-17-Reeds interval
7.7cm
Surface of thescreen spray

（2）CASE-2 の実験概要
表 2 ヨシズの諸元
Size(Ｌ ×Ｂ )(ｍ )Ｌ : Length， W: WideCASE-2 においては，ヨシズの設置方法の違いによる日射遮蔽効果の違いを確認するため，図 3 に示す Type1、Type4，1.8×1.8

Type5，Type6，Type7 の実験装置を設置した．温度の測定

Average weight (㎏ )3.93箇所および測定機器については，CASE-1 と同一である．

Maximum weight（ ㎏ ）4.38

測定期間は，2005 年 8 月 19 日 7 時 45 分より 20 日 20 時まMinimum weight（ ㎏ ）3.62で 36 時間連続観測を行った．
それぞれにおける温度の測定

The number of reeds (reeds/sheet)

240

間隔は，温度変化に応じて昼 10 分、夜間は 30 分または 1

Average diameter (㎜ )7.07

時間である．なお，ここで行った散水は，最上層のヨシズ

Maximum diameter（ ㎜ ）9.04

表面が濡れる程度であり，散水量は 700ml/回である．また，3.92

散水間隔は 10 分間とした．

Minimum diameter（㎜）180cm
図3CASE-2 の実験装置（2）CASE-3 の実験概要
CASE-3 においては，CASE-1 および CASE-2 の実験結果を踏まえ，ヨシズ下とコンクリート表面間の空間で通風がある場合とない場合について，ヨシズ枚数の違いによる日射遮蔽効果を確認するため，図 4 に示す Type1，Type8，180cm

Type9，Type4、Type10，Type11 の実験装置を設置した．温度の測定箇所および測定機器については，CASE-1 と同一

写真 1 ヨシズである．測定期間は，2006 年 8 月 23 日 9 時 15 分より 241）CASE-1 の実験概要

日 20 時まで 35 時間連続観測を行った．温度の測定間隔はCASE-1 においては，ヨシズ枚数の違いによる日射遮蔽Case2 と同様とした．また，温度測定と同じ時刻に全天日効果の違いを確認するため，図 2 に示す Type1，Type2，射量を精密全天日射計（英弘精機社製，MS―802）によりType3 の実験装置を設置した．温度の測定点は，各 Type10 分間隔で測定した．図 1 に示すように精密全天日射計ののヨシズ表面中央，各 Type のヨシズ下コンクリート表面

北西部には室外機の目隠しルーバー（アルミ製）があり，中央，ヨシズの被覆のない箇所のコンクリート表面である．

測定値への反射日射の影響を無視出来ない測定条件となっ測定時間は，2004 年 8 月 10 日の 7 時 15 分から 21 時 30 分ている．

まで行った．温度の測定間隔は，温度変化に応じて昼 10分、夜間 30 分である．

図2

CASE-1 の実験装置
図4-18-CASE-3 の実験装置

３.実験結果

Concrete surface
Type3Type2
Type1
Rooftop air temperature

60.055.0（1）夏季の実験結果

50.0

Temperature ℃a）日射遮蔽効果

45.0

CASE-1～3 について行った実験で得た各 Type のヨシズ

40.0

下コンクリート表面中央温度，ヨシズの被覆のない箇所の35.0

コンクリート表面温度，屋上気温の経時変化を図 5～7 に示

30.0

す．各図に示すように，ヨシズの覆いのない箇所のコンク25.0

リート表面温度に比べ各 Type のヨシズ下コンクリート表

20.0

面温度が低いことが分かる．いずれの CASE でもヨシズで9:00

12:00

15:00とが分かった．

図5

ヨシズの枚数による日射遮蔽効果を検討した CASE-1 の55.0

結果を図 5 に示す。屋上最高気温時（36.7℃，8 月 10 日 1350.0時 30 分）におけるコンクリート表面温度は 58.2℃であり，ート表面温度降下は，Type1 で 23.2℃，Type2 では 24.0℃，
Type3 では 23.6℃であった．ヨシズの設置方法の違いによる日射遮蔽効果を検討した CASE-2 の結果を図 6 に示す．

21:00CASE-1 における各ケースのコンクリート表面温度45.0

Temperature ℃

この時の日射遮蔽による各 Type ごとのヨシズ下コンクリ

18:00

Time

屋上コンクリート表面を覆うことで日射遮蔽効果があるこ

40.0

35.0

30.0

CASE-2 での屋上最高気温時(34.9℃，
8 月 19 日 12 時 30 分)

Concrete surface
Type4
Type1
Type5
Type6
Type7
Rooftop air temperature

25.0におけるコンクリート表面温度は 51.8℃であり，この時の
20.0
8:00

11:00

14:00

17:00

20:00

August 19

温度降下は，Type1 では 18.1℃，Type5 では 18.2℃，Type6では 18.3℃，Type7 では 17.9℃，Type4 では 15.0℃であっ

図6

た．ヨシズ下通風の日射遮蔽効果への影響を検討した

55.0

温度は 60.1℃であり，この時の日射遮蔽に通風の影響があ50.0

Type9 では 12.8℃，Type10 では 25.1℃，Type11 では 27.0℃

Temperature ℃(36.8℃，8 月 24 日 14 時 10 分)におけるコンクリート表面

Type1 で 25.3℃であった。通風がない Type4 では 21.8℃，
，

5:00

8:00

11:00

14:00

17:00

20:00

August 20

Concrete surface
Type9Type8
Type4Type10Type11Rooftop air temperature
Type1
Amount of solar radiation

60.0

るヨシズ下コンクリート表面温度降下は，Type8 で 22.8℃，2:00

Time

CASE-2 における各ケースのコンクリート表面温度

65.0

CASE-3 の結果を図 7 に示す．CASE-3 での屋上最高気温時

23:00

1200.01080.0
960.0
840.0

45.0

720.0

40.0
600.0
35.0
480.0

30.0

360.025.0であった．このことより，どのケースにおいても屋上コン

20.0

240.0

クリート表面温度はヨシズがない場合に比べ 15.0～27.0℃

15.0120.010.0程度下げる効果があることが分かった．本報ではこの温度

0.0
9:30 12:30 15:30 18:30 21:30 0:30 3:30 6:30 9:30 12:30 15:30 18:30 21:30
August 23

降下の大きさを日射遮蔽効果と呼ぶ．
b）ヨシズ枚数の違いによる日射遮蔽効果の検討

図7

図 8 に CASE-1 における Type1，Type2，Type3 の日射遮August 24

Time

CASE-3 における各ケースのコンクリート表面温度

25.0

Decrease in surface temperature ℃

蔽効果と，図 9 に CASE-3 で行った Type1 と Type8 での日射遮蔽効果を示す．図 8 に示すように，Type1，Type2，Type3では日射遮蔽効果は同程度である．図 9 に示すように Type1と Type8 での日射遮蔽効果は，Type1 の方が Type8 に比べて 2.5℃程度高い．ヨシズ下に通風がある場合，ヨシズ枚数3 枚以上であれば同等の日射遮蔽効果が得られる．これらの実験結果より通風の効果を含む見かけの日射透過率を求めると，ヨシズ 1 枚ではでは約 17％であり，ヨシズ 3 枚で約 5％であった．実測 CASE ごとに日射量，通風の違いがType3Type2
Type120.0

15.0

10.0

5.0

0.0
9:00

あり本来の日射遮蔽性能を示すにはいたっていないが，12:00

15:00

18:00

Time

Type1 のヨシズの利用方法が効果的であることを示した．
図8

複数枚のヨシズ利用による日射遮蔽効果の比較（ヨシズ下に通風がある場合）-19-

Amount of solar radiation W/㎡

日射遮蔽による各 Type ごとのヨシズ下コンクリート表面

21:00

25.0Decrease in surface temperature ℃ｃ）ヨシズ設置方法の違いによる日射遮蔽効果の検討
図 10 に CASE-2 での屋上最高気温時(34.9℃，19 日 12時 30 分)における Type1，Type4，Type5，Type6，Type7 の日射遮蔽効果を示す．図示のように，日射遮蔽効果は Type1では 18.1℃，Type5 では 18.2℃，Type6 では 18.3℃，Type7では 17.9℃，Type4 では 15.0℃であった．Type1，Type5，
Type6，Type7 では同程度の通風条件でもあり，日射遮蔽効果に大きな違いはみられなかった．Type6 はヨシズ間にも通風が生じるものであるが，前述の結果との差はほとんど

Type1Type8

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0
9:30 12:30 15:30 18:30 21:30 0:30

3:30

6:30

9:30 12:30 15:30 18:30 21:30-5.0ない．一方，コンクリート表面にヨシズが接している Type4

August 24

August 23

TIMEは，Type1，Type5，Type6，Type7 に比べて日射遮蔽効果が3℃程度低いことが分かる．Type4 ではヨシズ下の通風がな

図 9 ヨシズ枚数による日射遮蔽効果の比較

いため，日射遮蔽効果の 3℃差が通風による遮熱効果と読

20.0

Decrease in surface temperature ℃

み取れる．ヨシズを密着させて配置し，ヨシズとコンクリート表面との間に空間を設けることで，日射遮蔽効果を2 割程度向上させられる．
ｄ）白色塗装・散水による表面温度・日射遮蔽効果の検討
図 11 に CASE-2 における Type5（白色塗料による日射遮蔽効果）および Type7（散水による日射遮蔽効果）でのヨシズ表面温度と Type1 の測定結果との温度差を示す．図示のとおり白色塗料を塗布したヨシズ表面での日射受熱量は

18.0

16.0

14.0

12.0

10.0無垢のヨシズに比べ温度にして日中に 2℃程度軽減される．

Type1

散水によるヨシズ表面での受熱量軽減は更に大きく，温度

Type5Type6Type7Type4

図 10 ヨシズ設置方法による日射遮蔽効果の比較にして 5℃程度あった．白色塗料を塗布したヨシズと散水

20.0

Type7したヨシズでの日射遮蔽効果を図 12 に示す．図示のように

Type5

Difference of temperature ℃

Type1，Type5，Type7 での日射遮蔽効果は大略一致した．
以上のことから，白色塗装塗布に比べ，散水によるヨシズ表面温度低減効果は２倍以上あることが分かった．にもかかわらずヨシズ表面の受熱量の違いが，日射遮蔽効果に及ぼす影響はほとんどみられない．このことより，ヨシズ表面仕上げでの日射受熱量の違いが日射遮蔽効果に及ぼす影響は無視でき，ヨシズ下の通風が日射遮蔽効果に支配的要因となる．
図 13 にヨシズ表面に 700ml の散水を一回施したヨシズ

15.010.0

5.0

0.0
8:00 11:00 14:00 17:00 20:00 23:00 2:00

5:00

8:00 11:00 14:00 17:00 20:00

-5.0

-10.0

Time

表面温度の時間経過を示す．散水直後ヨシズ表面温度は一旦低下するが，10～15 分後には元の温度に戻る．この結果

図 11 ヨシズ表面仕上げの違いによる表面温度比較
20.0

目的とするなら，散水間隔は 15 分を超えては意味のないも18.0のになることを示した．
e）日射量と各コンクリート表面温度の関係
本報告で唯一日射量測定が行えた Case-3 について，日射量とコンクリート表面温度，Type1 でのヨシズ下屋上コンクリート表面温度の関係を図 14 に示す．図示のように，コンクリート表面温度は日射量の増加に伴い上昇していくが，ヨシズ下屋上コンクリート表面温度は，日射量の増加にほとんど関係なく一定の温度を保っている．図示したヨシズ

Decrease in surface temperature ℃

より，本報告で示した散水によるヨシズ表面温度の低減を

Type1
Type5Type7

16.0
14.0
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
8:00 11:00 14:00 17:00 20:00 23:00 2:00

5:00

8:00 11:00 14:00 17:00 20:00-2.0

下コンクリート表面温度一定の性状が，本報告で定義したTime

ヨシズ下の通風も加味した日射遮蔽効果といえる．

図 12 ヨシズ表面仕上げの違いによる日射遮蔽効果の比較

なお，測定された日射量の最大値は約 1100W/㎡と測定地の-20-緯度に対し１割以上大きな値となっている．実験概要でもConcrete surface
Rooftop concrete surface,under screen
Rooftop air temperature
Screen surface50.0

示したとおり，日射量測定結果には周囲物からの反射日射
45.0Temperature ℃の影響が含まれている．
4. まとめ
本論文では，自然植生リサイクル材料である「ヨシズ」を敷設することによる夏季におけるビル屋上コンクリート

40.0

35.0

30.0

表面温度を観測し，ヨシズによる日射遮蔽効果について検討を行った．本研究で得られた結果は以下のとおりである．

25.0012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

An elapsed time (min)(1) 夏季において，ヨシズでビル屋上コンクリート表面を覆うことにより，屋上コンクリート表面温度を 15.0～

図 13 Type7 におけるヨシズ表面温度低減効果

27.0℃程度下げる日射遮蔽効果がある．
70.0(2) コンクリート表面とヨシズの間に空間を設け、通風をConcrete surface

65.0確保することで日射遮蔽効果を高めることが出来る．

Type160.0(3) ヨシズ下に通風がある場合、ヨシズ枚数を 3 枚以上に55.0

Temperature ℃増やしても日射遮蔽効果には影響しない．
(4) 白色塗装塗布より散水の方がヨシズ表面受熱量を 2 倍程度低減するが，通風を伴う日射遮蔽効果へのヨシズ表面受熱量の影響は無視できる．

50.0
45.0
40.0
35.0
30.0

(5) 散水によるヨシズ表面温度の低減効果は，ヨシズ 3.24
㎡あたり 700ml の散水で 15 分程度しか持続できない．

25.0
20.0
200

300

400

500

600

700

Amount of solar radiation

今後は，冬季におけるヨシズによる保温効果と，夏季・冬季の観測結果より，直下室内側への貫流負荷のみを考慮

800

900

1000

1100

(W/㎡)

図 14 日射量と各コンクリート表面温度の関係した場合の，冷暖房負荷をどの程度低減できるかについて熱収支解析を行い検討して行く予定である．
参考文献
謝辞(1)社団法人 日本建築学会，ヒートアイランドと建築・都本研究を始めるきっかけをつくって頂きましたヨシ研究

市（2007），社団法人 日本建築学会

所所長・ヨシ博物館館長である西川嘉廣先生，そして，本(2)森山正和，ヒートアイランド技術と対策（2004），学芸研究を進めるための実験フィールドを提供して頂きいただ

出版社

摂南大学の伊藤譲先生には心より感謝いたします．また，(3)北山迪也･大西有三･西山 哲･矢野隆夫･山本 剛，透水性共に観測を行った下村剛士 氏，大野修平 氏，笠谷昌也 氏，舗装の都市の熱環境改善効果に関する実験的研究，土木鴨川成弥 氏にも感謝いたします．

学会舗装工学論文集，2006.11，Vol.11，pp49-57，東京(4)福田萬大･越川喜孝･辻井豪･浅枝隆･藤野毅，夏季に給・散水した保水性舗装の熱環境緩和特性に関する実験的研究，土木学会論文集 №613，1992.2，V-42，pp225-236（2006），(5)長谷川昌弘編著，環境土構造工学（2.施工技術編）
電気書院(6)西川嘉廣，ヨシの文化史（2002），サンライズ出版(Received November 29, 2007, Accepted April 4, 2008)-21-