守口市シンボルロード計画の環境性能評価と改善策の提案
第4報

道路拡幅時の暑熱環境対策の効果検証

213-043 久保 亮作(共同研究者

1. はじめに

213-089 中島 惇

213-080 田中 麻理

213-161 渡邉 紗和)

2. 樹木の有無及び配置間隔による影響の検討

前報において、道路を拡幅した場合に日射を受ける影

2.1. 解析概要

響で歩行空間における夏季の体感温度が高くなる可能性

樹木の有無及び配置間隔がシンボルロードの歩行空間が示唆された。本報では、第 3 報で作成した解析モデルに与える日射遮蔽効果について検証を行った。第 1 報のをもとに、樹木配置や保水性舗装、セットバックの有無

風解析で作成した流体抵抗としての樹木モデルに併せて、によるシンボルロード内の歩行空間における温熱面に対ケヤキの 1 日における平均日射透過率(0.0669)1)と経時する影響を検証する。表 1 に示す 6 ケースについて日射・変化を用いた蒸散量 2)を設定した。この樹木モデルを第放射連成の CFD 非定常解析を実施する。解析モデルを3 報で使用した解析モデルの植樹帯に中心間距離が 5m

図 1、解析条件を表 2、表 3 に示す。解析には㈱アドバ

または 10ｍの間隔となるように設置した。

ン ス ド ナ レ ッ ジ 研 究 所 の CFD 解 析 ソ フ ト

2.2. 解析結果

FlowDesigner2017 を使用。2016 年 8 月 2 日から 8 月 8

8 月 9 日 14 時の結果について比較する。解析結果の評日の 7 日間を助走計算、実測日の 8 月 9 日を解析対象日

価箇所は、第 3 報と同様の表記とする。歩道部分の表面とする。

温度分布を図 2、樹木設置状態毎の表面温度と SET*を表1

表 4、表 5 に示す。シンボルロードの歩道部分の表面温

解析ケース

CASE 番号

樹木間隔

保水性舗装

セットバック度で比較すると(CASE1)に比べ、樹木間隔を 10m とし

CASE1

樹木なし

なし

5mCASE210m

なし

5mた(CASE2)では、東側は平均約 1.65℃、西側は平均約CASE35m

なし

5m

CASE410m

あり

5m(CASE3)では東側は平均約 3.01℃、西側は平均約 0.32℃

CASE55mあり5mの低減効果が見られた。SET*においても(CASE2)の東CASE65mありなし

側では平均約 0.45℃、西側では 0.08℃の低減効果が、0.22℃の低減効果が見られた。樹木間隔を 5m とした(CASE3)の東側では平均約 0.96℃、西側では 0.13℃の低CASE1
樹木なし

減効果が見られ、樹木間隔によって低減効果の差が現れた。特に 14 時に暑くなり易い東側の低減効果が大きく30mなった。以上より樹木による日射遮蔽効果が確認でき、5m 22m

樹木間隔においては間隔 5m で最も低減効果が見られた。

5mCASE2
樹木間隔 10m

CASE3樹木間隔 5m

CASE5
保水性舗装あり
樹木間隔 5m

CASE6
セットバックなし
樹木間隔 5m

CASE1
樹木なし

図2
表4
図1

解析モデル及びシンボルロード詳細(右上)
表2

乱流モデル
離散化アルゴリズム
移流項差分スキーム

表3
CASE1,2,3,4,5
CASE6

共通解析条件k－ε モデル
有限体積法
SIMPLEC 法
一次風上メッシュ
流入境界
流出条件
天空面・側面構造格子
一様流(0.5m/s)
自由流出Free Slip

解析領域及び解析格子数

解析領域
x:145m , y:180m , z:130m
x:145m , y:180m , z:130m

解析格子数814,320(x:117 y:145 z:48)
851,088(x:119 y:148 z:48)

CASE3
樹木間隔 5m

歩道部分の表面温度分布

樹木設置状態毎の表面温度(14 時・単位[℃])

CASE1(樹木なし)
CASE2(間隔 10m)
CASE3(間隔 5m)

東347.88
46.53
44.78

東448.41
46.34
45.39

東548.40
46.88
45.48

西336.07
35.80
35.63

西437.51
37.25
37.01

西545.48
45.36
45.46

差(CASE2－CASE1)
差(CASE3－CASE1)-1.35-3.10-2.07
-3.02

-1.52
-2.92

-0.27
-0.44

-0.26
-0.50

-0.12-0.02

表5

樹木設置状態毎の SET*(14 時・単位[℃])

CASE1(樹木なし)
CASE2(間隔 10m)
CASE3(間隔 5m)

東3
38.98
38.64
37.78

東439.16
38.59
38.39

東539.23
38.80
38.33

西335.11
35.04
34.95

西435.62
35.54
35.49

西538.18
38.10
38.09

差(CASE2－CASE1)
差(CASE3－CASE1)

-0.34
-1.20

-0.57
-0.77

-0.43
-0.90

-0.07
-0.16

-0.08
-0.13

-0.08
-0.09

3. 保水性舗装による影響の検討

4. 建物のセットバックによる影響の検討

3.1. 解析概要
保水性舗装による歩道温度上昇の抑制効果と、歩行空間への影響について検証を行った。既往の研究 3)より引用した保水性舗装による蒸発量の算出式を(3.1)に示す。

4.1. 解析概要

・・(3.1)

・：蒸発潜熱[kJ/kg]、E：蒸発量[kg/m2・s]、
β：蒸発効率[-](β=0.3[-])、ω：表面濡れ率[-]、αc：対流熱伝達率[W/m2・K]( αc=7.55[W/m2・K])、Cρm：湿り空気の定圧比熱[kJ/kg・K]、
Xsat(Ts)：表面温度に対する飽和絶対湿度[kg/kg]、
Xa：空気の絶対湿度[kg/kg]

樹木の配置間隔、保水性舗装に加え建物をセットバックすることでの日射の当たり方の違いが歩行空間に与える影響について検証する。拡幅した歩道の道路境界線から建物をセットバックさせないモデル(CASE6)と 5m セットバックさせたモデル(CASE5)の比較を行う。
4.2. 解析結果
歩道部分の表面温度分布を図 4、建物セットバック毎の表面温度と SET*を表 8、表 9 に示す。建物のセットバックをすることで表面温度、SET*共に低減効果が小さくなった。風がある程度吹く場合であればセットバッ算出された蒸発量を CFD に反映するため、外部連携クさせた方が有利かもしれないが、微風条件下ではセッを用いる。(3.1)式の Xsat(Ts)と Xa でシンボルロード部分

トバックによる通風量増加はあまり期待できず、日射が(図 1 の①②③全て)の表面温度と 0m から 1m 高さまで当たる面積が大きくなったことで低減効果が小さくなっの空気温度を使用するため、CFD 解析上にセンサー領域たと考えられる。5m セットバックした(CASE5)はセッを設置し Excel(VBA)上の計算式に受け渡している。

ト バ ッ ク な し の (CASE6) に 比 べ 、 表 面 温 度 は 平 均 約

Excel にて算出された蒸発量を CFD 解析モデルのシン

1.72℃、SET*は平均約 0.58℃の増加が見られた。
「西 5」

ボルロード部分の地表面側第 1 セルに吸熱として設定しは建物セットバックの変化があまりないため増加量は僅

保水性舗装を考慮した。本研究では、樹木の配置間隔のかだった。以上より建物のセットバックによる低減効果検討で最も低減効果が見られた樹木間隔 5m について保はあまり見られず、若干の増加が見られた。

水性舗装の有無による比較(CASE3 と CASE5)を行う。

CASE5
セットバック 5m

3.2. 解析結果

CASE6
セットバックなし

歩道部分の表面温度分布を図 3、舗装面毎の表面温度と SET*を表 6、表 7 に示す。保水性舗装を使用した(CASE5)を(CASE3)と比較すると、全ての評価箇所で表面温度、SET*共に低減効果が見られた。表面温度に関しては全体的に平均約 5.3℃低下しており、特に建物高さが低い「西 5」では他の評価箇所より日射の影響が大

図4
表8

歩道部分の表面温度分布

建物セットバック毎の表面温度(14 時・単位[℃])

きく、保水性舗装の蒸発効果が大きくなり表面温度低下0.48℃の低減効果が見られた。以上より保水性舗装によ

CASE5(5m)
CASE6(なし)

東339.2037.49

東439.4637.49

東539.7638.55

西331.9529.49

西432.3430.27

西539.2238.33

差(CASE5－CASE6)

1.71

1.97

1.21

2.44

2.07

0.89

る低減効果は比較的大きく見られた。

表9が大きくなったと思われる。SET*においても平均約CASE3保水性舗装なし

CASE5
保水性舗装あり

建物セットバック毎の SET*(14 時・単位[℃])

CASE5(5m)
CASE6(なし)

東337.6337.01

東437.9437.21

東537.7237.27

西334.4333.69

西434.8934.25

西537.5437.24

差(CASE5－CASE6)

0.62

0.73

0.45

0.74

0.64

0.30

5. まとめ
吸収率(短波)：0.74135
吸収率(長波)：0

シンボルロードの歩道部分における歩道表面温度及び吸収率(短波)：0.74135
吸収率(長波)：0

SET*上昇への抑制効果として樹木を配置することと、保水性舗装を使用することが有効であることを示した。

図3
表6

歩道部分の表面温度分布

建物のセットバックに関してはセットバックすることに舗装面毎の表面温度(14 時・単位[℃])より歩道に当たる日射量が大きくなるため低減効果は確

CASE3(通常舗装)
CASE5(保水性あり)

東344.7839.20

東445.3939.46

東545.4839.76

西335.6331.95

西437.0132.34

西545.4639.22

差(CASE5－CASE3)-5.58-5.93-5.72-3.68-4.67-6.24

表7

舗装面毎の SET*(14 時・単位[℃])

CASE3(通常舗装)
CASE5(保水性あり)

東3
37.78
37.63

東438.3937.94

東538.3337.72

西334.9534.43

西435.4934.89

西538.0937.54

差(CASE5－CASE3)

-0.15

-0.45

-0.61

-0.52

-0.60

-0.55

認できなかった。しかし、セットバック箇所に植樹や芝生等を施すことで暑熱環境を低減できる可能性がある。
参考文献
1)梅干野晃,中大窪千晶等：数値解析を用いた単木樹木の日射透過率に関する基礎的研
究，日本ヒートアイランド学会第 3 回全国大会，2008.82)浅輪貴史,清野友規等：都市緑化を対象とした単木樹の熱・水収支特性の計量化と数値モデル化 その 10 樹種別の蒸散量の比較分析とデータベース化，日本建築学会大会
学術講演梗概集，873-874，2014.93)円井基史,梅干野晃等：毛管吸水性能を有する保水舗装の含水状態と表面濡れ状態を考慮した熱・水収支モデルの開発，日本建築学会大会環境系論文集，第 75 巻，第 653号，577-584，2010.7(河野研究室)