一日射遮蔽ブロック及び瓦を載せて散水による温熱効果について－

２００８年（平成２０年）沖縄におけるＲＣ造住宅の温熱環境改善に関する研究1

沖縄におけるＲＣ造住宅の温熱環境改善に関する研究

一日射遮蔽ブロック及び瓦を載せて散水による温熱効果について－

RESEARCHONTHERMALENVIRONMENTIMPROVEMENTOFRCHOUSEINOKINAWA

OntheefYectofthemlalenvironmentbyasoIarinsulatingblockandatileouutheroof;anditisonasprinkling

朴賛弼＊，古川修文*，出口清孝＊，永瀬克己＊

ChanpilPARK，NobuhisaFURUKAWA,KiyotakaDEGUCHI,KatsumiNAGASE

Thepurpo8eofthisstudyi8toEndouttheeffbctofthermalenvironmentalimprovementbysolarin8ulatingontheRC consbPuctjon・Itcover8unlightaBthemeasure8・Itisimportantthatp唾ventariseofintheceilingtemperaturCbypreventing thermalstorageofconcrcbe、ThisstudywasbasedonconventionalrCsult8ofr巴se…h､Thjsemerimentwa8mdeacoverblock andatileonaninclineroofWetesteditaboutwarmtemperatureenvlronmentimprovementeffect・Furthermore，the 8prinklingexperimentthata8sumedtherain・Ｔｈｕｓ，mvestigatedhowmdoorwazmtemperatureenvlronmentcouldbeinT pmveｄｌtputasolarmsulatingblockandatnｅｏｎｔｈｅｓ】opedmofBPomaregult，anditis8tmclearerthatroomthermal env】mnmentalimpmvement埴impmvedby8prinklingitmorc､Furthermo正，a8olarinsulatingblockfbrthe81opedroo企where putar巴dtileondeveloPedit・Itcanmvivib'onginal8ceneryofOkinawa・And,WbhopethatrevitalizeacityscapelikeOldnawa．

ArDj'ＩＤ、畝s：”house，ｔｂｅ１ｍａＪｅ"I'iron"e"ｔａｊｉ”、I'emPe"z,ａ〃sjopedrooZsoJarinsUJatmg6しcん atjJe,Ｓｐｒｉ"Ａｒ１ｍｇｅｆｒ℃ｃt,urigj"aJsce"ery

ＲＣ造住宅温熱環境改善勾配屋根遮蔽ブロック瓦散水効果、原風景

１．はじめに

沖縄のＲＣ造住宅は、強い日射によって日中はコンクリート に醤熱し、夜間にそれを放射して室内気温、特に天井裏気温 の上昇を招き、温熱環境を劣悪なものにしている。沖縄では その対策として断熱材を厚く施設しているが、効果は全く期 待できない。それより日射を遮蔽し、空気層を趣くことによっ て、コンクリートの蓄熱を防ぎ、天井裏気温の上昇を防ぐこ

とが重要と思われる。前回の研究論文!）では遮蔽ブロックの 足の長さを、0段４．０cm、１段８．５cm、２段１３cm、３段１７．５ｃｍ の４通りに変えて、すなわち空気層の厚みを変えることによっ て室内の温熱効果を明らかにした。今まで沖縄を対象にして 行った実験結果から、日射遮蔽ブロックと屋根スラブの間の 通風が室内温熱環境の改善に大きな関係があることが予想さ れた。本研究は今までの研究成果2)を踏まえて、勾配屋根の上

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勾配屋根に遮蔽ブロック を載せた塙合の実験

写真２ 勾配屋根に遮蔽ブロックの上 に瓦を戯せた場合の実験

実験家屋Ａ、遮蔽ブロック の上に瓦を載せ、散水実験 写真１

＊工学部建築学科

Ｚキト賛弼・古川修文・出口清孝．永瀬克己法政大学工学部研究集報（第４４号）

に遮蔽ブロックと瓦を載せて温熱環境改善効果について実験 を行い、さらに降雨を想定した散水実験も併せて行う事に よって室内の温熱環境がどの程度改善できるかを追及したも のである。

これを検証するために出来るだけ気象条件や建物の条件を 同一し、単純化した実験家屋3）を使用した。実験は法政大学 工学部構内で行った。写真Ｌ２のように北側にある家屋を家 屋Ａ、南側にある家屋を家屋Ｂと呼ぶことにした。

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:鰯騨テ ー趾墨覇璽塵

:鰯騨テ ー趾墨覇璽塵

●天井裏釘埋

･天井ﾘローフ 天井表面型唾

2．実験概要 2-1温度測定

温度測定はデジタル温度記録計`）を使用した。センサーは 銅一コンスタンタン熱電対である。自動的に３０ケ所の温度を同 時測定することができる。気温の測定は、屋外気温では百葉箱 を使用し、地上２．０ｍの位樋に熱電対のセンサー部を設置した。

各部表面温度や各部気温の測定は垂直温度分布が良くわかる ように図１の通りにした。熱電対のセンサー部をテープで対象 物に直接接着した。また、外壁表面及び屋上スラブなどの表面 はシリコンボンドで直接接着した。グローブ温度は直径７．５ｃｍ のグローブを用い、熱電対のセンサー部がグローブの中心に くるようにしてゴム栓で閉じた｡室内においては、天井裏から の放射を計るため、天井より約３０cm下の位極を測定点とした。

図２は測定した総データを表したグラフである。このグラフか ら一日中の日射量が多い時間帯である１２時から１４まで注目し てほしい。最低気温が約２７度であり、最高気温が48度である。

その温度差は２１度であり、すなわち、遮蔽ブロックや散水の 施設によって同じ時間帯に家の上下の気温差は２１度があるこ とになる。このデータの中から天井裏気温と室内気温を中心 的に分析して論じる。

2-2実験方法5）

①実験家屋Ａ、Ｂの固体特性を2006/7/１６～2006/7/２１までの６ 日間計測した。結果、家屋Ａの方が家屋Ｂよりも室内気温、天 井裏気温がやや高くなる傾向にあった。それを考慮して、家屋

●室内気温

｡室内ｸﾞローブ

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▽

図１．温度測定のための熱電対のセンサー位置

Ａの温熱環境改善を対象とした。

②家屋Ａの勾配屋根に日射遮蔽ブロックのみを配適し、家屋Ｂ と比較した（写真ｌ)。2006/7/２２～８/１０の約３週間である。

③家屋Ａの日射遮蔽ブロックの上に沖縄伝統屋根を想像した赤 瓦を重ねて配直し、両者を比較した（写真2)。測定期間は2006／

8/１２～８/３１の約３週間である。

④家屋Ａの日射遮蔽ブロックと赤瓦を載せ、さらに日射量が最 大となる１４時頃に散水を行い、その効果について実験した（写 真３の散水後の風景参照)。測定期間は2006/9/１～2006/9/10 までの10日間計測した。

⑤家屋Ａの日射遮蔽ブロックと赤瓦を載せ、さらに瓦の表面に 水溜装囮を作り、④と同様の散水実験を行なった。測定期間は 2006/9/１１～2006/9/３０までの３週間計測した。本研究は天井 裏気温と室内気温をどの程度下げることができるかが要点で ある。以下に天井裏気温と室内グローブ温度に ついて、外気温を基準にして考察する。

－A五裏面翌竃 一Aﾌﾞﾛｯｸ哀而理匿

Ａ屋根裏グローブ温度 一A天井袈西湿塵 一A束壁面内温度 一A西壁面内温度 一日天井裏釘週 一B室内気温 一B西壁面内温度

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－A天井裏伍麺 Ａ室内気温

－－－A西壁面外(上)温度 一一Ａ南壁面外温度 ---B天井裏グローブ温度

一℃室内グローブ温度

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3．日射冠が多い日の比較 3-1屋根表面温度の比較

表１は各実験における日射量が多い日（１９．７

～２５．５MJ／㎡・day）の気象条件である。本論で はこの日のデータを元に分析することにした。

図３から１４時におけるブロックのみの場合、小 屋Ａは３１度、小屋Ｂは40度である。ブロック＋

瓦の場合、小屋Ａは34度、小屋Ｂは40度である。

散水水止めなしの場合、小屋Ａは３１度、小屋Ｂ は４５度である。散水水止めありの場合、小屋Ａ は２５度、小屋Ｂは３６度である。この結果から 一日中日射量が一番多い時間帯には日射遮蔽屋 根の有無によって屋根の表面温度が６度から１４ 度の差があることになる。これは多量の熱量が

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図２．２００６年９月２０日ブロック＋瓦＋散水＋水留め 入,】拶巳今ﾂﾞZ､~?、、.'Ｋ』、Ｐヒー

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2008年（平成２０年）沖縄におけるＲＣ造住宅の温熱環境改善に関する研究〕

水水止めなしの場合、小屋Ａは29度、小屋Ｂは33度である。散 水水止めありの場合、小屋Ａは２５度、小屋Ｂは２９度である。

この結果から、２０時における屋根の表面温度は遮蔽屋根の有 無によって１度から４度の差があることになる。したがって、

日射遮蔽屋根を設置した小屋は１４時と２０時の温度差が少な く、無設置の小屋は温度差は大きい。

屋根裏を通して室内気温に影響を与えることである。また、太 陽が沈み、日射量を受けない２０時の温度差は次の通りである.

ブロックのみの場合、小屋Ａは27度、小屋Ｂは30度である。ブ ロック＋瓦の場合、小屋Ａは３２度、小屋Ｂは３３度である。散

表１．各実験における日射量が多い曰の気象条件

３－２１４時における天井裏気温一外気温の散布図

図４は１４時における小屋Ａの天井裏気温と外気温との差を散 布図にし、回帰直線を求めたグラフである。四つの実験の結果 は同じ傾きにしていることから温熱効果があるといえる。散 水時水止めあり、水止めなし、ブロック＋瓦、ブロックのみ、

の順で傾きが大きく、実験段階が進むにつれて効果が得られ た。日射量が多い20MJ/㎡・dayの場合はブロックのみとブロッ

ク＋瓦の効果はほぼ外気温よ り約２．２度低くなっている。

また、散水水止めの有無と関 係がなくほぼ約４度低くなっ ている。しかし、散水をする ことによって、約１．８度低く なっている。これは、水をか けることによって瓦からの水 が蒸発し、熱を奪うからであ る。一方、日射量が少ない ５MJ／㎡・ｄａｙの場合はブロッ クのみの場合は外気温より約 ０．５度低く、ブロック十瓦の場 合は約０．１度低くなってい る。また、散水水止めなしの 場合は0.5度低く、散水水止 めありの場合は１．２度低く なっている。この結果から日 射量が少ない時には、各実験 では効果がそれほどないこと になる。

－．－散水水止めなし(小屋A）～一敗氷水止めあり(小屋A）

‐｡－散水水止めなし(小国B）－－敗水木止めあり(小屋B）

－*－ブロック+瓦(小屋A）

一心－ブロック+瓦(小屋B）

－ブロックのみ(小屋A）

－－－ブロックのみ(小屋B）

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図３．日射量が多い日の屋根表面逼度の比較

Ｃブロックのみ

△放水水止めあり

－．線形（舷氷水Ⅱきめなし）

－－－－｢－－－－－

Ｃブロック十瓦 一線形（ブロックのみ〕

一・線形（ⅡH【氷水IIZめあり〕

▲放水水l止めなし

－線形（ブロック＋瓦）

8.0

3-3天井裏気温の比較 図５は日射量が近似した日 の一日における天井裏気温と 外気温差のグラフである。日 中はブロックのみとブロック

＋瓦が外気温より約２度低く、

散水水止めなしが約４度低く なっている。一方、水止めがあ る時には最大６度外気温を下 回る結果を示している。本実 験では外気温よりどの位低く なることも重要であるが、外 気温よりどの位の時間で低く なっているのが最も重要なこ とである。

６．０

４．０

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図４．日射量が多い曰の１４時における天井裏気温一外気温の散布図

０ ３０

ブロック１段型 １段＋瓦型 散水凸凹なし 散水凸凹あり 日時 2006年７月26日 2006年８月29日 2006年９月５日 2006年９月20日

25.5 ２０．２ 21.9 1９．７

天気概況

(昼/拘 晴一時曇/晴 晴/ｍＩＩ後曇 Ｈ１『後一時当a/曇 崎/晴 平均気温

(℃） ^{27.8 27.8 28Ｌ５ 25.4}

最高気温

(℃） ^{31.7 32.4 34.8 29.9}

岐低気温

(℃〕 ^{24.6 24.6 2４ 22.1}

日照時間

(ｈ） ^{10.4 7.9 11.2 8.2}

℃

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時刻

４朴賛弼・古川修文・出口清孝・永瀬克己法政大学工学部研究集報（第４４号）

外気温を下回る時間をブロックのみの場合１０時から１４時ま での４時間を基準にして考えると、ブロック＋瓦の場合が約２ 倍（８時から１６時までの８時間)、水止めなしの散水時には約 2.5倍（８時から１８時までの１０時間以上)、水止めありの散水 時には約４倍（８時から２３時までの１５時間以上）になる事が 分かった。この結果から散水をした場合には大きな効果が得 られた。外気温を上回ったときの状況をみるとブロックのみ の場合、夜中２時ころが一番高く約２．５度高くなっている。や はり、水止めありの散水時には約１度を超えない。また、ブロッ ク＋瓦の場合と水止めなしの散水時には約２度以内の範囲に なっている。

差のグラフである。日射量が近似した日の一日における室内 温度と外気温との差に注目すると、ブロックのみは外気温よ り低くなることはほとんどない。ブロック＋瓦の場合は一番低 なっているのは約１度低く、散水水止めなしが約５度低くなっ ている。一方、水止めがある時には最大６度外気温を下回る結 果を示している。外気温を下回る時間はブロックのみの場合、

ほぼ一日中ない。ブロック＋瓦と水止めなしの散水時には７時 から１６時までの９時間以上、水止めありの散水時には７時から ２１時までの１４時間以上になる事が分かった。散水をした場合 には大きな効果が得られた。外気温を上回ったときの状況を みると天井裏気温の実験と類似したデータになっている。

このような結果は、通常であれば昼に蓄熱され、夜間に放熱 されて温度が上昇してしまう室内空間をより快適なものにし ている事である。予想通り、ブロック＋瓦［散水]、遮蔽プロッ ３－４日射量が多い曰の室内気温の比較

図６は日射趾が近似した日の一日における室内気温と外気温

ク＋瓦、遮蔽ブロックのみの 順で遮蔽効果が得られてい る。屋根裏気温と比較してみ ると、外気温より下回るとき の時間は天井裏気温のほうが 長いことがわかる。しかし、

波形は類似していることから 天井裏気温の影響で室内気温 も外気温より低く、遮蔽効果 が得られている。

－－m"ブロック＋瓦 鍛……散水水止めあり

－－ブロックのみ

－散水水止めなし

℃ ６．０

００００００００ １０時間

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4．日射量が少ない日の比較 表２は各実験における日射 量が少ない日の気象条件であ る。この日のデータを元に天 井裏気温と室内気温について 分析する。図７は日射ffkが少 ない（1.7～５．７MJ／㎡・day）

日の天井裏気温と外気温の差 の比較（日射量の少ない日）

である。日射量が少ない日で は外気温を下回ることはほと んどなく、遮蔽効果はほとん ど現れないため、外気温との 差はほとんどなくグラフの形 は横ばいになっている。室内 気温においても、天井裏気温 とほぼ同じ変化をするが、天 井裏気温よりもさらに変化の 幅は見られない。詳しく見る と、遮蔽ブロックのみ（８月９ 日）の１６時を中心に、外気温 よりも天井裏気温が低いが、

これは夕方から天気が回復し た影響と思われる。

この結果からは遮蔽屋根は

Ｄ：００２：００４：００６：００８：００１０：００１２：００１４：００１６：００１８：ＯＯＺＯＦＯＯ２Ｚ：ＯＣ

天井裏気温 日射量が近似した日のデータ

図５．日射量が多い曰の天井裏気温の比較

１

－ブロック＋瓦

……:散水水止めあり _ブロックのみ

－－散水水止めなし

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]0２:0０４:00６:００８:００１０:００１２:0014:００１６:００１８:0020:0022:00碗 日射過[が近似した日のデータ室内気温

図６．日射量が多い日の室内気温の比較

2008年（平成２０年）沖縄におけるＲＣ造住宅の温熱環境改善に関する研究５

いると考えられる。さらに、赤瓦を載せた勾配屋根用の遮蔽ブ ロックの開発は沖縄の原風景を蘇らせることができると共に沖 縄らしい都市景観を再生することが期待できる。

＊本研究は２００６年度法政大学特別研究助成金による研究成果である。

日射量が多い夏には天井裏気温および室内気温を外気温より低 くする温熱効果がある一方、日射量が少ない日は、すなわち、

雨や曇った日は外気温とほぼ一緒で温熱効果がないと言える。

5．結論

以上の結果から勾配屋根に遮蔽ブロック及び瓦を載せて、さ らに散水をすることによって一層室内温熱環境が改善されるこ とが明らかである。日射量が多い日には、遮蔽屋根をし、散水 をすると外気温より低くすることやどの程度時間を長く低く するかを数値で明らかにした。一方、日射量が少ない日には、

効果がそれほどないことがわかった。写真４のように沖縄では RC造の建築物が多い。これは、室内温熱環境を悪くし、都市全 体のヒートアイランド現象となる要素にもなる。本実験は実際 に日射量が多い沖縄の住宅で日射遮蔽ブロックや赤瓦を使用す る際は、日射量が多くなる時間に定期的に散水を行い、もしく は散水装置を設置する事が実現化させる施工例としては適して

【注】

1〕朴賛弼・古川修文・出口溝孝・永瀬克己「日射遮蔽による既存ＲＣ造住 宅の環境改善について－沖縄におけるＲＣ建築物の温熱環境改善に関する研 究一｣、法政大学工学部研究集報第４２号、２００６年３月、ｐｌ９－ｐ２５ ２）日本建築学会大会『学術講演梗概集Ｅ－２建築計画』２００２年～２００７年 沖縄におけるＲＣ造住宅の温熱環境改善に関する研究

その１遮蔽屋根と断熱ブロックの効果の比較 その２遮蔽屋根と断熱材の効果の比較

その３学校建築（新城小学校）における日射遮蔽の実験 その４ブロックと芝生を併用した日射遮蔽の実験

その５遮蔽ブロックと芝生を植えたブロックの温熱改善効果について その６日射遮蔽ブロックの足の長さによる温熱効果の影響について

日射遮蔽によるＲＣ造住宅の沮熱環境改善に関する研究 その１日射遮蔽ブロックの空気層の厚みによる温熱効果について その２日射遮蔽ブロックに土を載せた場合の温熱改善効果 その３日射遮蔽ブロックの配置の違いと瓦を載せた実験

3）法政大学工学部のグラウンド機にある同一の実験家屋Ａ、Ｂ（写真１）を 使用した。勾配屋根による効果を見るために実験家屋Ａには勾配屋根を設 置し、その上に遮蔽ブロックと瓦を載せた。屋根勾配は４寸勾配となるよ う２３゜にした。一方、実験家屋Ｂには陸屋根のコンクリートスラブに何も 載せない状態で、両者を比較した。実験家屋の概要は以下のとおりである。

屋根：厚さ１０ｃｍ鉄骨コンクリートスラブ、陸屋根、床面積：８．６㎡２６００

×３３００ｍｍ、壁：時刻による壁への日射変化を防止するため、東・西・南 面の壁を壁面から１５ｃｍ離して厚さ３ｍｍの合板で覆った。断熱ブロックは寸 法380mmx380mln、厚さ６５ｍｍの軽迂コンクリート製であり、四方に長さ４０ｍｍ の足が付いているため、厚さ４０ｍｍの隙間（空気層）が生じる。このブロッ クを実験家屋Ａの勾配屋根に載せた。

4）横河電機製（DAQSTATION〕を使用した。

５）測定項目は、ブロック内部空気層の気温、天井裏面温度、天井裏気温、

室内気温、外気温など３０箇所の計測を行った。測定は３０分間隔で自動計測 した。測定期間中は、窓、ドアは閉めたままの状態にした。実験家屋Ａ、Ｂ の固体特性を2006/6/１６～2006/7/２１までの６日間計測した。結果、家屋Ａ の方が家屋Ｂよりも室内気温、天井裏気温がやや高くなる傾向にあった。そ れを考慮して、家屋Ａの温熱環境改善を対象とした。

表２．各実験における日射量が少ない曰の気象条件

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図７．日射量力《少ない曰の天井裏気温の比較

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写真４．那覇市のＲＣ造の現風景

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図８．日射量少なし１日の室内気温の比較 写真５．赤瓦の沖縄原風景 ブロック１段型 １段十瓦型 散水凸凹なし 散水凸凹あり

日時 2006年８月9日 2006年８月30日 2006年９月６日 2006年９月12日

[ｕＴ/㎡｝日射丘 ３．７ 5.7 1.6 1.7

天気概況

(昼/夜） 大雨時々曇／

曇後購

曇時々雨／

爾後時々雨

雨時々曇／

曇一時雨 雨/雨

平均気温(℃） ^{25.5 2７ 型.１ ２Ｌ８}

最高気温(℃） ^{27.3 29.4 27.9 2４５} 最低気｢℃） 沮 _{24.2 25.1 20.9 lａｌ}

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