屋根面の遮熱効果に関する検討
塚本 隆史＊ 小田 康弘＊＊
関根 秀弥＊＊＊
要 旨
工場や倉庫等の建物における夏季の熱負荷低減対策として高日射反射率塗料が着目されている。この塗料が屋根面に施工された建物の熱負荷低減効果を予測しようとした場合、十分な知見が整備されているとはいい難い。そこで本報では、高日射反射率塗料の熱負荷低減効果を把握することを目的とし、実建物、および模擬屋根試験体を用いて実大規模で効果検証を行った。その結果、以下の事項が確認された。①屋根面への高日射反射率塗料の施工により屋根表面温度が低下し、連動して直下の室内温度低下に寄与する。②同塗料の施工により実測された日射反射率は、必ずしもメーカー記載のカタログ値と同程度とは限らない。③塗装の色による遮熱効果の差異は大きく、一般塗料であっても明度の高い白色系の塗料を用いることで相応の遮熱効果が期待できる。④今回の実験の範囲では、断熱塗料と称される塗料の遮熱効果は全体的に低めであった。
１．はじめに

２．１．１ 対象とした建物

工場や倉庫等の建物は、一般に低層であるため室内空間に対象とした建物は、写真－１に示す千葉県内に立地する当社

対する屋根面積の比率が高い場合が多い。特に夏季において、所有の平屋建ての倉庫である。建物は、鉄骨造で間口 90.2

建物内の保管物の温度管理や作業者に対する温熱環境保持

m×奥行き 18.2 m×高さ 3.9 m と横方向に長い建物である。建の観点から、屋根面から侵入する熱負荷を低減する必要があ

物の仕上げは、屋根：ガルバリウム鋼板（t=0.6 mm）＋不燃裏打る。
以前より、遮熱塗料とも呼称される高日射反射率塗料（以下、材（t=4 mm）、外壁：ガルバリウム鋼板（t=5 mm）＋空気層＋プ遮熱塗料と称す。）は、有効なヒートアイランド対策技術の一つmm）となっており断熱性能が低い仕様となっている。

ラスターボード（t=12.5 mm×2 枚）、床：土間コンクリート（t=150として多くの建物用塗装材が製品化されている。また東日本大
震災以降においては、これら塗料を建物の屋根面や壁面に塗２．１．２ 屋根面の仕様装することで夏季の熱負荷低減効果が期待でき、空調用電力

図－１に示すように、倉庫内には、乾式間仕切り壁で区画さ消費のピークカット、および節電につながる技術として多くの期れ、面積が 414 m2（23 m×18 m）である 3 つの部屋がある。この待を集め、施設への適用や導入検討が行われている1)。

3 つの部屋の直上にあたる屋根面（屋根面①～③）に対してそこれまで遮熱塗料の導入効果を把握する方法としては、例えれぞれ表－１に示す仕上げを施した。屋根面①は、N 社製のばメーカーから公表されている日射反射率を用いて非定常熱シリコン樹脂系でメーカーが遮熱塗料と謳っている塗料を現地負荷計算によるものが提案されている。また、複数棟の実建物で塗装した。屋根面②は、ポリエステル樹脂系の一般塗料を工において、各々の塗装面の温度や貫流熱量を計測し、計測結場で予め焼き付け塗装した屋根とした。屋根面③は、塗装を施果の比較をもとに効果を算出した報告がされている2)。しかし、さないガルバリウム鋼板素地とした。

直接的な構成材料の熱伝導率低下を伴わない、日射反射性能

表－２には、遮熱塗料として販売されている塗料について参の向上による熱負荷低減の効果予測を行う上では、十分な知見が整備されているとはいい難い。
そこで本報では、遮熱塗料の熱負荷低減効果を把握することを目的として、遮熱塗料による効果の差異が得られ易い断熱性能が低い実建物にて計測を行った。その上で、自社実験場内に設置した屋根を模擬した試験設備を用いてさらに塗料の種類を増やし、効果検証を行ったので報告する。
２．実建物における計測
２．１ 測定概要
写真－１ 測定対象建物*技術研究所ᘓ⠏ᢏ⾡㛤Ⓨ㒊
**建築企画部***東京建築支店

15-1

表－２ 市販遮熱塗料の日射反射率、明度：屋根鋼板室内側に熱電対を設置
単位:m10.123.2

屋根面③灰色明度

日射反射率[%]（全波長域）

明度

N社

88.69.952.26.0

T社

87.7

9.8

52.0

6.3

C社

87.1

9.9

57.9

6.2

M社

87.1

9.8

57.5

6.6

H社

87.0

9.7

48.7

6.2

D社

85.0

9.8

53.2

6.1

K社

84.9

9.7

49.4

6.1

S社

83.4

9.6

48.9

6.0

F社

80.8

9.1

54.7

6.3

R社

78.4

9.2

49.6

6.4

10.5

18.2

23.2

白色
日射反射率[%]（全波長域）

販売会社

90.2
23.2

屋根面②

屋根面①（1） 屋根見上げ図（文献 3） から抜粋して筆者作成）：室内上下方向に熱電対を7点設置（FL+0.1m, FL+0.6m, FL+1.1m, FL+1.6m,FL+2.1m,FL+2.6m, FL+3.1m）：屋外に気象観測装置を設置

10.1

90.2
23.2

23.223.2

シリコン樹脂系でメーカーが断熱塗料と称する塗料を塗装し単位:mた。

10.5

２．１．３ 測定内容

A

屋根裏面の温度を計測するため、図－１（1）に示す屋根の室18.2

内側表面9 ヶ所にT 型熱電対を貼りつけた。室内温度を計測するため、図－１（2）に示す高さ方向 0.1 m、0.6 m、1.1 m、1.6 m、2.1 m、2.6 m、3.1 m の位置に T 型熱電対を設置した。外部の温A’

倉庫③倉庫②倉庫①

度や日射量を計測するため、図－１（2）に示す位置に簡易型（2） 平面図

対は、データロガー（江藤電気製）に接続し、気象観測装置とと25FL

3.9

もに 1 分間隔で計測、記録した。計測期間は、2012 年 4 月 24

3.21の気象観測装置（三興通商社製）を設置した。設置した各熱電日～2013 年9 月30 日とし、冬季の把握も行うこととした。倉庫内

18.2

は、期間中書類の出し入れのため短期的に出入りがあったが、基本的に無人であった。

（3） A-A’ 断面図
２．２ 測定結果

図－１ 倉庫の屋根見上げ図、平面図、および断面図

２．２．１ 夏季
考文献 3)をもとにピックアップし、日射反射率が高い順に並べて図－３に、夏季の代表日として 2012 年 7 月 26 日における外掲載した。表中、色付けした塗料は、本報告で対象としている

気温度、日射量、各屋根の室内側表面温度（以下、屋根裏面塗料である。屋根面①に塗装した N 社製の遮熱塗料は、市場温度と称す。）について1日の経時変化を示す。なお、各温度、に出ている遮熱塗料の中でも表－２にあるように日射反射率がおよび日射量は、1 時間毎の平均値を用いている。

比較的高いとされている塗料である。

無塗装のガルバリウム素地の屋根面③の屋根裏面温度は、

なお、屋根面②については、約1 年経過後、E 社製のアクリル日射量がピークとなった12時に最高温度に達し59.4℃となった。
一般塗料の焼き付け塗装を施した屋根面②の同温度は、やはり 12 時に最高温度に達し 47.8℃となった。これに対して、遮熱表－１ 倉庫の各屋根面に施した塗装の種類
塗料
塗装部位

製造元

屋根①成分

日射反施工 射率[%]
塗料分類
方法 (全 波 長 域 )（ガルバリウム鋼板素地）

屋根② Ｙ社製 ポリエステル樹脂系 一般塗料
屋根②’Ｅ社製

アクリルシリコン樹脂系

屋根③ Ｎ社製

シリコン樹脂系

66.0
焼き付け

断熱塗料 現場
施
遮熱塗料 工色

塗料を施した屋根面③では、最高温度に達した 12 時の同温度明度が 45.0℃であり、屋根面②の同温度に比べて約 13 K 低く、屋-根面で遮熱がされていることがわかる。一方、一般塗料を施し-71.1

白色 9.085.4

白色 9.688.6

白色 9.9た屋根面②の屋根裏面温度は、遮熱塗料を施した屋根面③の同温度に比べれば若干高い程度であり、一般塗料であったとしても、明度が高い白色系の塗料で塗装がされてあれば、遮熱塗料と同様の効果が得られることがわかった。

15-2

日射量
屋根面①裏面温度 日射量
屋根面②裏面温度 [W/m2]
屋根面③裏面温度
1,000
外気温度

[℃]
7060

800

50600

40400

30200

2008 10 12 14 16 18 20 22 0 [時]

0246[℃]4035

室
内 30平均25温度

倉庫1 室内温度
線形(倉庫1 室
1次線形回帰内温度)20

y = 1.02 x + 1.12
R² = 0.94

151520253035

40 [℃]

外気温度（1） 倉庫①図－３ 夏季代表日（2012 年 7 月 26 日）における外気温度、[℃]

日射量、屋根裏面温度の経時変化

40

倉庫①室内平均温度
倉庫① FL+3.1m 温度
倉庫②室内平均温度
倉庫② FL+3.1m 温度
倉庫③室内平均温度
倉庫③ FL+3.1m 温度
外気温度

[℃]
50

35

室
内 30平
均
25温度

倉庫2 室内温度
線形(倉庫2 室1次線形回帰内温度)

2040

y = 0.85 x + 3.93
R² = 0.93

151530202530外気温度

3540 [℃]（2） 倉庫②200

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 [時]
図－４ 夏季代表日（2012 年 7 月 26 日）における

[℃]

40

外気温度、室内温度の経時変化

35

室
内 30平
均
25
温度

図－４に、同日の外気温度、倉庫①、②、③の床上 3.1 m の温度、各室内平均温度（測定点28 ヶ所の平均）について 1 日の経時変化を示す。日中、遮熱塗料を施した屋根③直下（床上倉庫3 室内温度
線形(倉庫3 室内1次線形回帰温度)203.1 m）の温度は、無塗装の屋根①直下の同温度に対して低く、12 時における双方の温度差は 8 K 程度となった。室内平均温y = 0.93 x + 1.60
R² = 0.90

15度も温度差が生じており、日中は平均して約 2 K の温度差がみ1520られた。一般塗装を施した倉庫②においても倉庫①と比較して

2530

外気温度

3540 [℃]それぞれ 8 K、2 K の温度差がみられた。この傾向は夏季期間（3） 倉庫③中も同様であった。図－５に、各屋根面に対して夏季（2012年7

図－５ 外気温度と室内平均温度の関係～8 月の 2 ヶ月間）において期間中に日照があった時間について外気温度と各屋根面下の室内平均温度との関係を示す。そ前述の夏季の結果が示すように、高い日射反射率の塗料をの結果、いずれも高い相関性がみられた。このことから無塗装施すことによって室内への日射熱の侵入が抑制されることになの倉庫①に対して遮熱塗料を施した倉庫③では、前述のとおりる。そのため冬季においては、室内温度の低下により、熱負荷室内温度が 2 K 程度低く抑えられたということができる。一般塗がかえって増大する可能性がある。そこで、冬季についても同料を施した倉庫②においても、倉庫③と同様であった。

様に検証を行った。図－６に、冬季の代表日として 2013 年 1 月

本結果から、遮熱塗料の施工による屋根面温度の低下、連動11 日における外気温度、日射量、各屋根裏面温度について 1して室内温度の低下が期待できることを確認した。

日の経時変化を示す。
無塗装の屋根面③の屋根裏面温度は、日射量のピークであ２．２．２ 冬季る12時に最高温度に達し24.5℃となった。一般塗料を施した屋15-3

根面②の同温度は、やはり 12 時にピークに達し 12.4℃となった。

気温度、日射量、各屋根裏面温度について 1 日の経時変化をこれに対して、遮熱塗料を施した屋根面③では、最高温度に達示す。また、図－９に、各屋根面の各屋根面下の室内温度にした 12 時の同温度は 10.9℃であった。

ついて 1 日の経時変化を示す。無塗装の屋根面①の屋根裏面

図－７に、同日の外気温度、各屋根面直下（床上 3.1 m）の室温度のピークが 62.3℃であるのに対して、断熱塗料を施した屋内温度、室内平均温度（測定点28 ヶ所の平均）について 1 日の根面②’の同温度は、56.6℃であった。無塗装面に比べると、

時変化を示す。日中、遮熱塗料を施した屋根③直下（床上温度の低下がみられるが、遮熱塗料を施した屋根面③の同温3.1 m）の温度は、無塗装の屋根①直下の同温度に対して低く、度 44.8℃に比べると温度が高い結果となった。この温度は、日12 時における双方の温度差は 7 K 程度となった。室内平均温射量等の外乱条件が必ずしも一致する訳ではないが、図－３度も温度差が生じており、日中は平均して約 4 K の温度差がみに示した計測期間において一般塗料を施した屋根裏面温度とられた。

同程度である。対象とした断熱塗料は、表－３にも示したように、本結果から、冬季は遮熱塗料の屋根面塗装による屋根面温メーカーのカタログに記載された日射反射率や明度の値が遮度の低下、連動した室内温度の低下により熱負荷が増大する熱塗料と比較しても高いものであるが、本結果からはそれが実可能性があることがわかった。

際の効果として現れていない。断熱塗料も遮熱塗料と同様、近赤外領域の光を反射する性質を持っているとされるが、遮熱塗２．２．３ 断熱塗料による効果料と同様の高い遮熱効果がみられない原因についてはこの実断熱塗料の室内への熱侵入抑制効果をみるため、屋根面②’験からは確認できなかった。に同塗料を施した上で他の屋根面仕様との比較を行った。
図－８に、夏季の代表日として 2013 年 8 月 10 日における外[℃]2520151050-5-100[℃]20246３．模擬屋根試験体における比較実験

日射量
屋根面①裏面温度
屋根面②裏面温度
屋根面③裏面温度 日射量[W/m2]
外気温度
700
600
500
400
300
200
100
0
8 10 12 14 16 18 20 22 0 [時]

日射量
屋根面① 裏面温度 日射量
屋根面②'裏面温度 [W/m2]
屋根面③ 裏面温度
1,000
外気温度

[℃]
7060

800

50600

40400

30200

2002460
8 10 12 14 16 18 20 22 0 [時]

図－６ 冬季代表日（2013 年 1 月 11 日）における図―８ 夏季代表日（2013 年 8 月 10 日）における屋根裏面温度、日射量の経時変化

屋根裏面温度、日射量の経時変化

倉庫①室内平均温度
倉庫① FL+3.1m 温度倉庫②室内平均温度
倉庫② FL+3.1m 温度
倉庫③室内平均温度
倉庫③ FL+3.1m 温度
外気温度

倉庫① 室内平均温度
倉庫① FL+3.1m 温度
倉庫②'室内平均温度
倉庫②' FL+3.1m 温度
倉庫③ 室内平均温度
倉庫③ FL+3.1m 温度
外気温度

[℃]
50401030
2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 [時]
図－７ 冬季代表日（2013 年 1 月 11 日）における室内温度の経時変化

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 [時]
図－９ 夏季代表日（2013 年 8 月 10 日）における室内温度の経時変化

15-4前述では、ガルバリウム鋼板製折板屋根の実建物における計について 1 日の経時変化を示す。

測により、一部の遮熱塗料、断熱塗料の効果を検証したが、屋無塗装の模型屋根①の屋根裏面温度は、11 時をピークに根面に施工した塗料の種類が限られたため、塗料の種類を増62℃に達した。一方、遮熱塗装を施した各模型屋根の屋根裏

やし、日射反射率等の差異による遮熱の効果について把握す

面温度は、メーカーのカタログ記載の日射反射率、明度の値がることにした。

ともに高い塗料を施した模型屋根③が低く、44℃であった。一方、他の 2 つの遮熱塗料を施した模型屋根④と模型屋根⑤の３．１ 実験概要

屋根裏面温度は、日射反射率、明度の高さの順にはならなか３．１．１ 試験体った。一般には、日射反射率が遮熱性能に大きく寄与している

自社実験場内に、図―１０に示す折板屋根を模擬した試験設と考えられる。しかし、この日射反射率は、各塗料メーカーにお備（以下、模擬屋根試験体と称す。）を設置した。試験体には、表－３に示す複数種の塗装を施した。なお、試験体の側面は：屋根鋼板室内側に熱電対を設置

合板で囲った上で、熱を逃がすための換気口が設けてある。

単位:mm

遮熱塗料は、前述の倉庫で用いた同じものに加えてさらに2Bは、白色系のほか灰色系のものも追加した。断熱塗料も、前述

B’の倉庫で用いた同じものに加えて、やはり断熱塗料と称される屋根⑦他メーカーのものを1種類追加した。

屋根⑥屋根⑤３．１．２ 測定内容
屋根裏面の温度を計測するため、図－１０に示すように、それ

屋根④ぞれ屋根の室内側表面の 3 ヶ所に T 型熱電対を貼りつけた。

屋根③各熱電対はデータロガー（日置電機社製）に接続し、気象観測装置とともに 10 分間隔で計測、記録した。計測期間は、2014 年5 月 30 日～2015 年 8 月 31 日とし冬季の把握も行うことにした。

屋根⑨屋根②屋根⑧屋根①３．２ 測定結果
３．２．１ 遮熱塗料による差異（1） 屋根見上げ図
100FL

表－３ 模擬屋根試験体に施した仕上の種類
塗装部位

製造元

模型屋根

（ガルバリウム鋼板素地）①模型屋根②成分66.0

焼きＹ社製 ポリエステル樹脂系 一般塗料
付け

模型屋根

③模型屋根

Ｎ社製

模型屋根

⑤模型屋根

Ｍ社製

アクリルシリコン
樹脂系

遮熱
塗
料

⑥模型屋根

⑦模型屋根

⑧模型屋根

⑨（2） B-B’ 断面図
色明度--

図－１０ 屋根模擬試験体の屋根見上げ図、断面図

アクリルシリコン
Ｓ社製
樹脂系
Ｎ社製

アクリルシリコン
エマルション系

Ｅ社製

アクリルシリコン
樹脂系

断
熱塗
料

模型屋根①裏面温度
模型屋根③裏面温度
模型屋根⑤裏面温度
模型屋根⑦裏面温度
外気温度

71.1

白色 9.0[℃]
7088.6

白色 9.96052.2灰色 6.087.1

白色 9.857.5

灰色 6.62083.4

白色 9.61087.9白色 9.4

図－１１ 夏季代表日（2015 年 7 月 26 日）における外気温度、85.4

白色 9.6

日射量、複数種の遮熱塗料の屋根裏面温度の経時変化

シリコン樹脂系④775

る代表日 2015 年 7 月 26 日における外気温度、屋根裏面温度

日射反施工 射率[%]
塗料分類
方法 (全 波 長 域 )

単位:mm

3995

図―１１に、遮熱塗料（白色系）を施した模型屋根③、⑤、⑦と比較対象である無塗装の模型屋根①について、夏季におけ塗料

18900

つのメーカーのものを追加した。また、2つのメーカーについて

7750

451.5 2571 2571 2571 2571 2571 2571 2571 451.5

7750

5040

現場
施工

30

015-52468101214161820

220 [時]模型屋根②裏面温度
模型屋根③裏面温度
模型屋根④裏面温度
模型屋根⑤裏面温度
模型屋根⑥裏面温度
外気温度[℃]
706050模型屋根①裏面温度
模型屋根②裏面温度
模型屋根⑧裏面温度
模型屋根⑨裏面温度
外気温度[℃]
7060504040303020201010024681012141618202200 [時]

2468101214161820220 [時]図－１２ 夏季代表日（2015 年 7 月 26 日）における外気温度、

図－１３ 夏季代表日（2015 年 7 月 26 日）における外気温度、日射量、遮熱塗料の色別の屋根裏面温度の経時変化

日射量、断熱塗料等の塗料別の屋根裏面温度の経時変化

いて性能把握のために測定される時の条件と、実際に施工さず、屋根裏面温度はほぼ同じであった。

れる環境条件の違いによる差異もあるため、このようなことが生

本実験では、前述の倉庫で用いた断熱塗料と称される塗料のじた可能性が考えられる。

他、別のメーカーの断熱塗料を採用したが、結果はともに同じであった。この結果から、今回の実験の範囲では、断熱塗料と３．２．２ 塗装色による差異

称される塗料は屋根面の温度を低下させる性能は乏しいと判

図―１２に、2 つのメーカーごと、色が異なる遮熱塗料を塗装断される。

した模型屋根③（白色系）と模型屋根④（灰色系）、模型屋根⑤（白色系）、模型屋根⑥（灰色系）、また、一般塗料（灰色系）を４．まとめ施した模型屋根②を対象に、2015 年 7 月 26 日における外気温遮熱塗料などによる夏季の室内熱負荷低減効果を把握する

度、屋根裏面温度について 1 日の経時変化を示す。

ことを目的として、実建物、模擬屋根試験体を用いて実大規模遮熱塗料（灰色系）を施した模型屋根④、模型屋根⑤の屋根での効果検証を行った結果、以下の事項が確認された。

裏面温度は、一般塗料（灰色系）を施した模型屋根②の同温度①屋根面への遮熱塗料の施工により、屋根表面の温度が低下し、連動して室内温度の低下に寄与する。に比べて低くなっており、白色系同様、日射反射による遮熱効②同塗料の施工により実測された日射反射率は、必ずしもメー果が出ていることを確認した。

カー記載のカタログ値と同程度とは限らない。

白色系の塗料では、カタログ記載の日射反射率、明度の値はM 社の塗料に対し、N 社の塗料の方が高い数値で、実際の屋③塗装の色による遮熱効果の差異は大きく、一般塗料であって根裏面温度の測定結果もそれが反映された結果となった。一も明度の高い白色系の塗料を用いることで相応の遮熱効果が期待できる。

方、灰色系では、カタログ記載の日射反射率、明度の値は M社の塗料の方が、N 社の塗料よりも高い数値であったが、実験④今回の実験の範囲では、断熱塗料と称される塗料の遮熱効果は全般的に低めであった。

時の屋根裏面温度は同程度であった。この結果についても、前述のとおり日射反射率等の性能データ取得時の環境条件と実際に施工される環境条件の違いによることが考えられる。

【参考文献】
１）例えば、山田ら：低汚染型高日射反射率塗料に関する研究

３．２．３ 断熱塗料による遮熱効果の差異－その2 空調負荷削減効果－ 日本建築学会学術講演梗概

図－１３に、断熱塗料を塗布した模型屋根⑧、⑨と、比較対集, D-1, 907-908, 2013.8.

象である無塗装の模型屋根①、また、一般塗料（灰色系）を施２）例えば、作田ら：熱収支計算による高反射塗料の効果の予した模型屋根②を対象として、夏季の代表日 2015 年 7 月 26 日

測に関する検討, 日本建築学会学術講演梗概集, D-2,における外気温度、屋根裏面温度について 1 日の経時変化を467-468,示す。

３）財団法人建材試験センター、大阪府 環境農林水産総合研

断熱塗料（白色系）を施した模型屋根⑧、⑨の日中の屋根裏究所及び財団法人日本塗料検査協会：環境技術実証モデル

面温度は、無塗装の模型屋根①の同温度に比べ低くなった。

事業 ヒートアイランド対策技術分野（空冷室外機から発生す

しかし、これら 2 つの断熱塗料のカタログ記載の日射反射率、る顕熱抑制技術）平成 21 年度実証試験結果報告書の概要，

明度の値は、それぞれ 87.9%、9.4 と 85.4%、9.6 であり、一般塗

2010.

料（灰色系）の模型屋根②の各数値に比べて高いにもかかわら

15-6

2010.9.