- 180 -〔報告〕

コケを用いた軽量薄層型屋上緑化の温熱特性
横山 仁

上野 卓哉*

吉岡 恒太*

門屋 真希子成田 健一*(*日本工業大学)

１ はじめにた(図 1)。また、正味放射、伝導熱、蒸発散量を測定しヒートアイランド緩和対策の一つに都市緑化があるが、熱収支を算出したほか、建物へ伝わる建物伝導熱につい緑化スペースの確保が困難な都市部においては、校庭芝ても測定した。温度の測定には赤外線熱電対、T 型熱電生化とともに屋上緑化に期待がかけられている。しかし、対を、また、正味放射と実験区内部ならびに建物への伝建築基準法により厳しい荷重制限が定められているだけ

導熱の測定には、放射収支計ならびに熱流板をそれぞれでなく、維持管理や費用負担にも課題がある。こうした用いた。さらに、各実験区の一部を仕切った小実験体

なか、軽量で管理負担の少ないコケを使用した屋上緑化（500×500mm）を設け、その重量を電子秤により 9～17が近年注目されている。コケを用いた屋上緑化は、一般

時にかけて 1 時間ごとに測定し、1 時間あたりの蒸発散に植栽基盤を選ばず、潅水や施肥等の栽培管理もほとん量を求めた。実験中における気温、湿度、日射、風向・ど不要であるなどのメリットがある。しかし、実際にど風速等の一般気象条件は、気象観測塔に設置した各種気の程度の気候緩和効果を持つかは明確でなく、その効果象観測機器により測定した。以上のデータは、蒸発散量を明らかにする必要がある。の測定を除き 1 分毎に測定した。なお、単一植栽条件でそこで、本実験では、コケを用いた屋上緑化の気候緩和効果を明らかにするために、他の屋上緑化と温熱特性の比較に統一するために、混植したセダム区は、今回、解析から除外した。

を比較した。
２

表 1．実験区の概要

実験内容
2011 年 6 月 23 日に、東京都環境科学研究所自動車排出ガス実験棟屋上に、コケを含めた軽量薄層型屋上緑化施設を施工し、潅水等の養生を行ったのち 7 月 24 日より実験を開始した。実験区として、コケ区のほかに、シバ区、セダム区、土壌区、無処理区(コンクリートスラブ面）を設けるとともに、実際に市販されているコケ緑化製品を施工し（コケ緑化製品区）、測定を行った(表 1、写真１)。1 区あたりの面積は、2m×2m である。本実験はコケによる屋上緑化の温熱特性を明らかにすることを主目的としていることから、コケ緑化製品区を除き、
小実験体

土壌厚は 50mm に統一した。土壌は、市販の屋上緑化用人工軽量土壌(湿潤比重 0.8)を用いた。また、コケの一般的な管理法に合わせ、実験開始後は潅水等の管理は一切行わなかった。ただし、良好な状態における温熱環境

基本実験区（無潅水）についても明らかにするために、潅水を行う実験区(潅潅水実験区

写真 1．実験の状況（右上図は気象観測塔)
放射収支計 赤外線熱電対（正味放射） （表面温度）

水実験区)も設けた。潅水実験区では、雨天時を除き、熱流板（伝導熱）

月、水、金曜日の 17 時に 5mm の潅水を行った。温熱環

小実験体熱電対（内部温度)

境評価のため、各実験区の表面温度、深さ 1cm の温度（以電子秤（蒸発散量）

熱電対（底面温度）下、内部温度）、屋上緑化施設の底面が屋上コンクリー
トスラブと接する面の温度（以下、底面温度）を測定し東京都環境科学研究所年報

熱流板（建物伝導熱）

図 1．測定の状況(断面図)2012

- 181 ３ 結果と考察(1)実験期間中の気象条件
図 2 に、実験期間中における日射量、気温、降水量の日変化を示す。7 月中は、低気圧や前線の接近等により曇雨天となる日がみられたが、8 月上旬の後半から夏型の気コケ区

シバ区圧配置となり猛暑となる日が続いた。8 月 7 日に 1mm の降雨があった以降は、約 10 日間にわたり晴天、無降雨の気象条件が続いたことから、8 月 8 日以降の測定データを解析に用いた。
コケ緑化製品区

土壌区
88.0℃
80.088.0℃
80.072.072.064.0

64.0

56.0

56.0

48.0

48.0

40.0

40.0
32.0

32.0
24.0

シバ区

24.0

コケ区

88.0
℃
80.0

88.0
℃
80.0

72.0

72.0

64.0

64.0

56.0

56.0

48.0

48.0

40.0

40.0

32.0

32.0

24.0

土壌区

図 2. 実験期間中の気象状況

図 4.

24.0

コケ緑化製品区

8 月 12 日 11 時における各実験区の熱画像（上枠：実画像、下枠：熱画像、放射率 1.00、潅水実験区側から撮影）(2)表面温度、内部温度、底面温度
図 3 は、8 月 8～12 日における各実験区の表面温度の日(8 月 12 日 11 時)
図 4 は、8 月 12 日 11 時における各実験区の熱画像であ変化である。日中、表面温度が最も高いのはコケ緑化製る。熱画像からも明らかなように、コケ緑化製品区の表品区で、最高温度は無処理区よりも 15～20℃高かった。

面温度は高く、コケ区も、土壌区や周辺のコンクリート当初、無処理区を下回っていたコケ区も徐々に表面温度面よりも高温となっていることがわかる。

が上昇し、12 日には土壌区とともに最高温度が無処理区

図 5 は、8 月 8～12 日における各実験区の内部温度の日を大きく上回った。一方、シバ区も徐々に表面温度が上変化である。表面温度の場合と同様に、最も高いのはコ

昇したが、無処理区を上回ることはなく、全実験区の中ケ緑化製品区で、他の実験区を大きく上回った。一方、で表面温度は常に低く推移した。無処理区を除き、最高表面温度が比較的高かったコケ区(図 3)の内部温度は非温度は正午前に出る傾向があり、午後に入ると全ての屋常に低く、シバ区とほぼ同温度で推移した。このことか

上緑化実験区で無処理区を下回った。

ら、スナゴケは断熱性が高いものと推察された。

90808070

内部温度（℃）

表面温度（℃）

706050406050403030
208/88/9
シバ区

コケ区

8/10
土壌区

8/11208/88/12

コケ緑化製品区

無処理区

8/9
シバ区

8/11
土壌区

8/12
コケ緑化製品区図 5. 各実験区の内部温度の日変化(2011 年 8 月 8～12 日)

図 3. 各実験区の表面温度の日変化(2011 年 8 月 8～12 日)
東京都環境科学研究所年報

8/10
コケ区

2012

- 182 底面温度は、最も高いコケ緑化製品区でも、無処理区7065（表面温度）よりも約 17℃低くかった。同様に、土壌区

60は無処理区よりも約 23℃、コケ区とシバ区は約 24℃それ底面温度（℃）

55

ぞれ低かった。コケ区は、表面温度が土壌区よりも高か

5045ったが、内部温度、底面温度ともに最も低く、シバ区と40ほぼ同温度であった。このことから、コケ区は断熱性が3530高いものと思われるが、表面温度に比べ内部温度が大き25く低下していることから、断熱は主にスナゴケ自体によ20
8/88/9

シバ区

8/10

コケ区

8/11

土壌区るものと考えられた。

8/12

コケ緑化製品区

無処理区

図 6. 各実験区の底面温度の日変化(無処理区は表面温度、2011 年 8 月 8～12 日)(4)熱収支一般に地表面における熱収支は次式で表される。

図 6 に、8 月 8～12 日における各実験区の底面温度の日

Rn = H + ℓE + G変化を示す。日中の底面温度は、他と同様に屋上緑化実験区の中ではコケ緑化製品区が最も高かったが、無処理区の表面温度よりは低かった。コケ区は、内部温度の場

ここで、 Rn:正味放射（W/㎡）、H:顕熱（W/㎡）、ℓE:潜合と同様に底面温度も低く、午後はシバ区よりも低温と熱（W/㎡）、G:伝導熱（W/㎡）である。ただし、 ℓは蒸発なる傾向が認められた。

潜熱（2.50×106J/kg）、E は蒸発散量(g/h･㎡)を示す。本

図 7 に、8 月 8～12 日における表面温度、内部温度、底実験では、正味放射、潜熱、伝導熱の測定値から、その面温度の日中（6～18 時）平均値を示す。コケ緑化製品区残差として顕熱を求めた。顕熱は、大気の気温上昇に直の表面温度の日中平均値は約 57℃で、無処理区（約 55℃）接結びつく熱であることから、その低減がヒートアイラよりも高かった。コケ区は無処理区よりは低かったもの

ンド対策効果を評価する上で重要な指標となっている。の、何も植栽されていない土壌区よりも高かった。コケ区は表面温度が午前中を中心に無処理区上回る傾向がみられたが、午後は低下し、無処理区を下回っていたことから（図 3）、平均値は無処理区よりも小さくなったものと考えられる。スナゴケと人工芝が一体化しているコケ
緑化製品区の表面温度は、人工芝の影響も加わり、無処理区を上回るほどの高温となったものと考えられる。日

シバ区

コケ区

土壌区

コケ緑化製品区

中の表面温度が最も低かったシバ区は、無処理区に対し約 12℃、コケ緑化製品区に対しては約 15℃低かった。
6055℃

5045403530
表面温度
シバ区

コケ区

内部温度
土壌区

コケ緑化製品区

底面温度

無処理区

無処理区

図 8．各実験区の熱収支の時間変化(8 月 12 日)
図 7. 各実験区の表面温度、内部温度、底面温度の日中平均値（2011 年 8 月 8～12 日、6～18 時）(8 月 8～13 日、6～18 時) 東京都環境科学研究所年報 2012

- 183 図 8 は、各実験区の 1 日の熱収支の時間変化である（8コケ区もシバ区とほぼ同程度に小さく（0.4MJ/㎡）、無処

月 12 日における潅水実験区データ、10 日 17 時に潅水）。

理区の約 14％であった。コケ緑化製品区の建物伝導熱

まず、コケ区の熱収支をみると、日中最も大きかったの（1.5MJ/㎡）は、無処理区の約 60％であったが、シバ区は顕熱で、正午付近で約 280W/㎡となっており、正味放射やコケ区に比べると約 5 倍の大きさがあった。

量（約 560W/㎡）の約半分を占めた。また、コケ緑化製品

４区でも、コケ区同様に最も大きかったのは顕熱で、最大コケを用いた屋上緑化の気候緩和効果に関する実験を行

約 400W/㎡で、正味放射量の約 8 割を占めた。コケ緑化製った結果、以下のことが明らかとなった。

品区は表面温度が高く、水分を保持しにくい構造となっ(1)日中の表面温度は、コケ緑化製品区が最も高く無処理ていることから、正味放射の多くが顕熱に変換されたも区を上回った。コケ区は、午前中、無処理区を上回る傾のとみられる。全実験区の中で、シバ区のみが日中常に向が認められたが、日中の平均値は無処理区よりは低か潜熱が優勢し、最大値は約 340W/㎡であった。顕熱は最大った。ただし、何も植栽されていない土壌区よりも高かでも 200W/㎡程度で、伝導熱は日中を通して小さかった。

った。最も低かったシバ区と比較すると、コケ緑化製品

無処理区は、午前中、伝導熱が大きく、午後になると顕区は約 28℃、コケ区は約 23℃高かった。

熱が優勢する、いわゆるコンクリート面において通常計(2)日中の底面温度は、表面温度と同様に、コケ緑化製品測される熱収支の時間変化を示した。

区が最も高かったが、無処理区の表面温度よりは低かっ

まとめ

図 9 は、8 月 8～12 日に測定した潜熱、顕熱、建物伝導た。一方、コケ区の底面温度はシバ区とほぼ同温度で全熱の積算値を平均したものである。潜熱が最も大きかっ

体で最も低かった。コケ区は内部温度が低かったことかたのは、シバ区で 5.8MJ/㎡で、次いで、コケ区が 2.5MJ/ら、スナゴケ自体の断熱性が高いものと考えられた。

㎡で、シバ区の約 43％であった。コケ緑化製品区からの(3)日中の顕熱は、コケ緑化製品区が最も大きく、無処理潜熱は非常に小さく、0.3MJ/㎡でシバ区の約 5％であった。

区を上回った。コケ区も、無処理区よりは小さかったも一方、顕熱が最も大きかったのは、コケ緑化製品区でのの、土壌区よりは大きかった。顕熱が最も小さかった

8.4MJ/㎡で、無処理区（8.1MJ/㎡）を上回った。以下、シバ区と比べると、コケ緑化製品区で 1.9 倍、コケ区でコケ区（7.4MJ/㎡）、土壌区（6.1MJ/㎡）、シバ区（4.5MJ/1.6 倍の顕熱が発生していた。

㎡）の順で、コケ区の顕熱は無処理区よりは小さかった(4)日中の建物内に伝わる伝導熱は、全ての屋上緑化実験ものの、何も植栽されていない土壌区よりは大きかった。

区で無処理区を下回った。最も大きかったコケ緑化製品

全体としては、表面温度が高い実験区（図 7）ほど顕熱が区でも無処理区の約 60％で、最も小さかったシバ区では大きい傾向が認められた。コンクリートスラブ面から建無処理区の約 14％となり、コケ区もほぼ同様であった。

物に伝わる建物伝導熱については、全ての屋上緑化実験

以上のように、コケ区は、無処理区よりは表面温度が区で無処理区（2.5MJ/㎡）を下回ったが、顕熱同様、最低く、顕熱も小さいものの、シバ区や何も植栽されていも小さかったのはシバ区（0.3MJ/㎡）であった。また、ない土壌区よりは高かった(大きかった)。一方、底面温9度や建物伝導熱は低く、断熱性は高いものと考えられた。

シバ区
コケ区
土壌区
コケ緑化製品区
無処理区

87区を下回っていたものの、表面温度と顕熱については無処理区を上回っていた。

6MJ/㎡

市販のコケ緑化製品は、底面温度や建物伝導熱は無処理

543210潜熱

顕熱

建物伝導熱

図 9．顕熱、潜熱、建物伝導熱の積算値（2011 年 8 月 8～12 日、9～17 時)
東京都環境科学研究所年報

2012