折板屋根に用いる日射遮蔽シートの日射遮蔽効果に関する検討
会員○ 黒鳥皓史（ベターリビング）
南雲祐輝（ベターリビング）
石川会員

菅 哲俊（ベターリビング）
笹岡祐馬（日本ﾜｲﾄﾞｸﾛｽ株式会社）

浩（有限会社石川テント）

Study on Solar Shading Effect of Sunshade Sheet
Installed in Folded-Plate Roof
Koji KUROTORI*, Tetsutoshi KAN*, Yuki NAGUMO*
Yuma SASAOKA**, and Hiroshi ISHIKAWA****Center for Better Living Tsukuba Building Research andTesting Laboratory
2 Tachihara, Tsukuba, Ibaraki, 305-0802,JAPANFax: +81-029-864-2919

E-mail: kurotori@tbtl.org** Nihon Widecloth Co.,Ltd. *** Ishikawa Tent Co. Ltd.

ABSTRACTIn this paper, we examined the effect of the sunshadesheet installed above roof, and proposed estimation
formula for the temperature near the roof surface. From
the result of examination, we confirmed that the airtemperature near the roof surface was lowered byinstalling a sunshade sheet. In addition, an estimation
formula for the air temperature near the roof surface wasproposed, and we confirmed by simulation that theamount of heat reflux in the roof was reduced.

2．検討方法日射遮蔽シートの設置による屋根表面温度・屋根表面付近空気温度への影響について,折板屋根のカットモデルを用いた比較実験を行った.また,屋根表面温度・屋根表面付近空気温度と日射量・外気温・風速との相関の有無を確認し,重回帰分析を用いて各要因の影響度を求めた.さらに,重回帰分析から求めた相関式を用いて屋根表面付近空気温度の推定値を算出し,実測値との比較を行った.
図 1 に試験体設置状況,表 1 に日射遮蔽シート概要を示す.折板屋根のカットモデル（試験体 A・B：
W1800 ㎜×D2500 ㎜×H1300 ㎜）を日射が十分に当たる平地に設置し,試験体 B に日射遮蔽シートを施工した.図 2～3 に試験体 A・B の計測点を示す.試験体 A・B の屋根表面温度・屋根表面付近空気温度はT 型熱電対を用いて計測し,計測インターバルは 2秒とした.実験は 2019 年 6 月 18 日から同年 8 月 26日まで行った.

キーワード：日射遮蔽シート,相当外気温,実験検討
Keywords: Sunshade Sheet, Sol-air temperature, consideration
for test

1.はじめに工場などの大規模な空間を有する建物では,空調設備が設置されない場合がある.効率的な空調運転が難しい点や生産物への影響など,空調設備を設けない理由は様々である.しかし,工場内で勤務する作業員の健康への配慮が不可欠であり,建物の断熱性を高めて貫流熱量を抑えることや,エリア空調・局所空調の採用など,工場内における快適な温熱環境の形成は重要な課題である.
本論文では,折板屋根に設置する日射遮蔽シートの日射遮蔽効果を確認し,屋根表面付近空気温度を予測する推定式の構築と推定式を用いた貫流熱量の削減量の試算を行った.

Fig.1

Installation status of specimen.

Tab.1
Material
Size

Sunshade sheet overview.
Foundation cloth: Polyester 100%
Resin：PVC
W300㎜×Lmax500㎜

Thickness

0.5㎜

ColorWhite

Shielding rate

91.64%

602500 ㎜

Temperature[℃]Out air20： Surface temperature measurement pointInsolation

0
7/31 0:00

Specimen A overview(sectional view)
2500㎜

1300 ㎜

Temperature[℃ ]60Specimen B overview(sectional view)

3．比較実験による日射遮蔽効果の確認
3.1 試験体間の差異の確認
試験体 A と日射遮蔽シート設置前の試験体 B に差異が無い事を確認するため,試験体 A・B の表面温度測定を行い比較した.比較結果を図 4 に示す.試験体A の計測点 S1 と試験体 B の計測点 S'1 は,ほぼ同じ温度であった.同様に,計測点 S3 と計測点 S'3 もほぼ同じ温度であった.ただし, 午前 5 時 30 分ごろから午前 7 時ごろまで折板屋根の山部分（S3・S'3）の表面温度が谷部分（S1・S'1）の表面温度より高い結果となった.これは,山部分に対して日射が先行して当たることが原因と考えられる.
605000

5000

Surface Temperature (S3)50400040300030

Out air

2040004030003020
100
6/19 0:00

Out air
Surface Temperature(S1,S'1)
Insolation

2000

2000

Surface Temperature (S'3)
Insolation

07/31 0:00

1000
08/1 0:00

7/31 12:00

Fig.6 Comparison of surface temperatures ofspecimen A and B(S3 and S'3)
3.3 長期測定データの統計的解析による屋根表面温度低減効果の確認
試験体 A・B の屋根表面温度差と,屋根表面温度に影響すると考えられる日射量・外気温・風速との相関の有無を確認した.図 7～9 に試験体 A・B の計測点（S1・S'1）における屋根表面温度差と,日射量・外気温・風速の相関をそれぞれ示す.データは 1 分間の平均値を用いた.
日射量の増加に伴い屋根表面温度差が大きくなる傾向にあり,決定係数は 0.72 を示した.（図 7）
外気温が 20℃程度の場合は屋根表面温度に大きな差はみられないが,外気温が高くなるに伴い屋根表面温度差が大きくなることを確認した.（図 8）
風速と屋根表面温度差については,決定係数が0.06 と非常に低いことを示した.（図 9）1000

206/19 12:00

06/20 0:00

Fig.4 Comparison of basic characteristics ofspecimen A and B
3.2 代表日における屋根表面温度低減効果の確認
図 5 と図 6 に代表日（7 月 31 日）における試験体
A・B の屋根表面温度の比較を示す.計測点 S3・S'3
は折板屋根の山部分であるため,計測点 S1・S'1 より早く温度差が表れた.日射遮蔽シートを設置した試験体 B の屋根表面温度は,試験体 A と比較して最大で約 10℃程度低いことを確認した.

Temperature(S1-S'1)[℃]

Temperature[℃]50

Insolation [w/m2]

Surface Temperature(S3,S'3)0
8/1 0:00

7/31 12:00

10Fig.3

1000

Fig.5 Comparison of surface temperatures ofspecimen A and B(S1 and S'1)

S'3 A'2
A'3
A'1
S'4
S'1
A’4 S’2： Air temperature measurement point： Surface temperature measurement point

2000

SurfaceTemperature(S'1)

10： Air temperature measurement point

Sunshade Sheet

3000

30

Insolation [w /m2]

1300 ㎜

A4 S2

4000

40

Insolation [w/m2]

50

S3 A2A3S4 A1S1

Fig.2

5000
SurfaceTemperature(S1)R2=0.72

151050-50500

1000

1500

Insolation[W/m2]

Fig.7 Relationship between surface temperature
difference (S1-S'1) and insolation

50
R2=0.52

15

Air Temperature A'1 [℃]

Temperature(S1-S'1)[℃]201050-515

202530354030
20R2=0.67

100400500

1000

1500

2

Insolation[W/m ]Out Air [℃]

Fig.8 Relationship between surface
temperature difference (S1-S'1) and out air
temperature

Fig.10 Relationship between near-surface airtemperature (A'1) and insolation
55

Air Temperature A'1 [℃]

Temperature(S1-S'1)[℃]

20R2 =0.06

15105045

R2=0.943525155-515-500.5

11.5

220

2.5

Wind Speed[m/s]Fig.9 Relationship between surface temperature
difference (S1-S'1) and wind speed

25303540

Out Air[℃]

Fig.11 Relationship between near-surface airtemperature (A'1) and out air temperature

Air Temperature A'1[℃]55

4．屋根表面付近空気温度の推定式及び推定式を用いた屋根貫流熱量の削減効果の検討
4.1 屋根表面付近空気温度と日射量,外気温,風速との関係
日射遮蔽シートを設置した場合の屋根表面付近空気温度と, 屋根表面付近空気温度に影響すると考えられる日射量・外気温・風速との相関の有無を確認した.図 10～12 に試験体 B における計測点 A'1 の屋
根表面付近空気温度と日射量・外気温・風速の相関を示す.データは 1 分間の平均値を用いた.
日射量増加に伴い屋根表面付近空気温度（A'1）
が高くなる傾向にあり,決定係数は 0.67 を示した.
（図 10）
外気温が高くなるにつれて A'1 の温度も高くなり,決定係数が 0.94 と高い数値となった.外気温度が比較的低い場合は,A'1 の温度と外気温はほぼ同じ温度であったが,外気温が比較的高い場合は A'1 の温度が外気温を上回る傾向にあった.（図 11）
風速と屋根表面付近空気温度については,決定係数が 0.04 と非常に低いことを確認した.（図 12）45352515R2=0.045-500.5

11.522.5

Wind Speed[m/s]Fig.12 Relationship between near-surface airtemperature (A'1) and wind speed
4.2 重回帰分析による各要素の影響度の検討及び推定式
表 2 に屋根表面付近空気温度と日射量・外気温・風速との重回帰分析結果を示す.重回帰分析の結果,屋根表面付近空気温度と日射量・外気温・風速との重相関係数は 0.97 と高い結果となった.屋根表面付
近空気温度は,日射量・外気温・風速で説明できると考えられる.また,屋根表面付近空気温度に及ぼす日射量・外気温・風速の影響度を調べるために重回帰分析の標準回帰係数を求めた.外気温の標準回帰係数が 5.95 と,日射量の標準回帰係数 1.15 に対して約 5 倍と影響度が大きいことが分かった.風速の影響度は日射量の約半分の値であり,無視できない要素であった.風速の標準回帰係数はマイナス値であり,風速が多いほど表面空気温度が低下することを表している.
Tab.2 Results of multiple regression analysis
of air temperature near the roof surface (A'1)
and insolation, out air temperature, and wind
speed
Insolation
Regression
coefficientStandard
regression
coefficient

Out airWind
temperature speed

0.00371.2814-2.0763

1.15

5.95

-0.66

4.3 屋根表面付近空気温度の推定式を用いた屋根貫流熱量の削減効果
推定式（式１）を用いて,日射遮蔽シートを設置した屋根における貫流熱量の削減量について試算を行った.
試算は 2Case 行った.Case1 は折板屋根（鉄板,厚さ：0.6 ㎜）における日射遮蔽シートの有無の比較とした.Case2 は屋内側に断熱材（無機質高充填フォーム,厚さ：10 ㎜,熱伝導率 0.04W/mK）を設けた折板屋根における日射遮蔽シートの有無の比較とした.なお,折板屋根の日射吸収率αは 0.4 に設定した.
表 3 に試算条件を示す.外気温・全日射量は実測値（代表日）の 1 時間平均値を用い,室温は 28℃とした.Case1・2 ともに,日射遮蔽シートが無い場合は相当外気温を用い,日射遮蔽シートがある場合は推定式(式 1)による試算値を用いた.

重回帰分析で得られた結果を基に提案した屋根表面付近空気温度の推定式を式 1）に示す.

Tab.3 Trial calculation conditions

TA1＝-5.32054+0.0037*I＋1.2814*Tout-2.0763*W 式 1）

Time

ここで：
TA1：推定計算した屋根表面付近空気温度（℃）
I：全日射量（W/m2）
Tout：外気温（℃）
W：風速（m/s）

7:00 AM
8:00 AM
9:00 AM
10:00 AM
11:00 AM
12:00 PM
1:00 PM
2:00 PM
3:00 PM

推定式の精度を確認するため,3 章の比較実験における代表日の屋根表面付近空気温度実測値（A'1）と,推定式（式１）を用いて計算した屋根表面付近空気温度試算値（A''1）の比較を行った.
図 13 に試算した屋根表面付近空気温度（A''1）と試験体 B の実測値（A'1）との比較を示す.実測値の変動に対して試算値が追従する傾向を示したことから,試算値と実測値は概ね一致していると考えた.
5000

Measured Air Temperature(A'1)

4030204000

Out air

07/31 0:00

2000

Caculated Air Temperature(A''1)
Insolation

107/31 12:00

3000

Insolation [w /m2]

Temperature[℃ ]

50

1000
08/1 0:00

Fig.13 Comparison between estimated airtemperature near the roof surface (A''1) andmeasured value of specimen B (A'1)

Sol-air temperature
Insolation (Without sunshadesheet)
W/m2
388.7
577.6
746.6
635.9
868.7
504.4
607.2
319.8
234.1

℃
37.8
43.2
47.6
46.9
52.6
45.3
47.9
41.4
39.4

Air temperatureout of the roofsurface(With sunshadesheet)
℃
34.1
36.7
38.7
40.3
42.3
40.8
41.8
39.7
39.0

Roomtemperature
℃
28.0
28.0
28.0
28.0
28.0
28.0
28.0
28.0
28.0

表 4 に Case1・Case2 の試算結果を示す.試算の結果,Case1・Case2 ともに日射遮蔽シートを設置した
ことにより貫流熱量が低減していることを確認した.
Tab.4 Estimated results
Case1
Case2
Without
WithWithout
With
Reduction Reduction
Reduction Reduction
sunshade sunshadesunshade sunshadeamountrate
amount
rate
sheet
sheet
sheet
sheet
%
%
W/m2
W/m2
7:00 AM
63.4
39.1
24.3
38.3
24.2
15.0
9.3
38.3
8:00 AM
98.3
56.3
42.0
42.7
37.6
21.5
16.0
42.7
9:00 AM
127.1
69.1
58.0
45.7
48.5
26.4
22.2
45.7
10:00 AM
122.6
79.4
43.1
35.2
46.8
30.3
16.5
35.2
11:00 AM
159.2
92.3
66.9
42.0
60.8
35.3
25.6
42.0
12:00 PM112.0
82.8
29.2
26.1
42.8
31.6
11.2
26.1
1:00 PM
128.5
89.5
39.0
30.3
49.1
34.2
14.9
30.3
2:00 PM
86.7
75.6
11.1
12.8
33.1
28.9
4.2
12.8
3:00 PM
73.7
70.9
2.7
3.7
28.1
27.1
1.0
3.7
Time

5．おわりに
本論文では折板屋根に設置する日射遮蔽シートの効果の確認と,屋根表面付近空気温度の推定式を構築するための実験・検討を行い,さらに日射遮蔽シートの設置による貫流熱量削減の試算を行った.検討の結果,日射遮蔽シートを設置することで屋根表面温度が下がり,日射遮蔽効果があることを確認した.また,屋根表面付近空気温度の推定式を提案し,推定式を用いた試算により屋根からの貫流熱量が低減することを確認した.