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ヒートアイランド対策としての          保水性舗装の性能評価試験 PowerPoint PPT Presentation


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ヒートアイランド対策としての          保水性舗装の性能評価試験. 工学研究科 建築学専攻. 2023009   中山 康孝. 研究背景. ヒートアイランド 対策として. 屋上緑化や都市緑化が注目. 屋上緑化建物:アクロス福岡. 植生からの 蒸散効果. 近年. 蒸発効果をもたらす 舗装材 が注目. 保水性舗装. 都市内緑地:新宿御苑. 保水性舗装. 既往の研究例として. セラミック系 保水性舗装の有効性が報告. しかしながら. 道路舗装材としての 強度不足 、 コスト が問題. 幹線道路への本格的な適用には至っていない. 今日では.

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ヒートアイランド対策としての          保水性舗装の性能評価試験

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Presentation Transcript


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ヒートアイランド対策としての

         保水性舗装の性能評価試験

工学研究科 建築学専攻

2023009  中山 康孝


5207533

研究背景

ヒートアイランド対策として

屋上緑化や都市緑化が注目

屋上緑化建物:アクロス福岡

植生からの蒸散効果

近年

蒸発効果をもたらす舗装材が注目

保水性舗装

都市内緑地:新宿御苑


5207533

保水性舗装

既往の研究例として

セラミック系保水性舗装の有効性が報告

しかしながら

道路舗装材としての強度不足、コストが問題

幹線道路への本格的な適用には至っていない

今日では

・強度やコストの問題をクリア

保水性舗装

・幹線道路に施工可能


5207533

保水性舗装

◆ 性能評価手法は未確立

◆ 性能評価を行ったデータは十分ではない

単にアスファルト舗装と保水性舗装の表面温度

             を比較して優劣を評価する例が多い

熱収支、放射収支、保水性能などを踏まえた評価が必要

性能評価手法を確立


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幹線道路に施工可能な保水性舗装を対象

(株)竹中道路が開発

降雨や散水

☆性能評価手法の検証

放射収支特性、熱収支特性の把握

蒸発

表層

保水

路盤

☆保水性能の評価

蒸発効率を推定し、保水の持続性を考察

研究目的


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保水性舗装試験体の材料配合表

実験概要

保水性舗装試験体の組成

従来より多くの空隙を持たせた舗装材

空隙率20%

保水材(主に粘土、セメント)を充填


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事務所

階段

(株)竹中道路

5000

階段

保水性

5cm

保水性

10cm

東京工場(八王子市)

密粒度

埋設熱電対

2500

1000

2500

1000

2500

実測現場の平面図

2.5cm

5cm

保水性

保水性

密粒度

10cm

5cm

5cm

密粒度

路盤

路盤

路盤

密粒度舗装

保水性舗装5cm

保水性舗装10cm

実験方法と測定項目

3種の試験体を現場に施工


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事務所

750

1650

2450

3500

2550

1700

1300

750

500

500

500

500

750

500

500

750

750

750

750

750

密粒度

保水性10cm

保水性5cm

測定機器配置図

熱電対

長短波放射計

熱流計

超音波風速計

ディジタル温湿度計


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測定項目と使用機器


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保水性能の評価

自然

散水

自然

散水

自然

散水

自然

実験スケジュール

期間:8月20日~9月5日

5日間は人工散水を実施

毎分6ℓ(8時~9時の1時間)

技術指針に準拠

人工散水以外の日

降雨を対象とした自然状態

散水のスケジュール


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散水

散水なし→約12℃の差異

散水あり→約15℃の差異

舗装材の温度特性と放射収支

表面温度の実測結果

散水を実施した日と実施していない日に分けて考察

各試験体の表面温度

散水を実施していない日

散水を実施した日


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日射量

散水なしの日 <散水ありの日

表面温度

散水なしの日 =散水ありの日

散水なし

散水あり

積算日射量と表面温度の関係(密粒度舗装)


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日射量

散水なしの日 <散水ありの日

表面温度

散水の効果あり

散水なしの日 >散水ありの日

散水あり

散水なし

積算日射量と表面温度の関係(保水性舗装5cm)


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散水あり

散水あり

放射収支の実測結果

散水

日射量とアルベド(日射反射率)の関係

散水によりアルベドが低下する

放射面では、表面温度上昇の抑制にマイナスの効果


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放射収支の実測結果

散水なし

散水なし

今回用いた保水性舗装

日射を高反射

表面温度の上昇を抑制する効果

アルベドが要因

・散水をしない場合の表面温度の差異


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(式1)

k:物質伝達率〔kg/(㎡・s・(kg/kg’))〕

E:蒸発速度〔kg/㎡・s〕

⊿ x:表面と大気の絶対湿度の差〔kg/kg’〕

寸法:60cm×60cm

サーミスタ温度計

濾紙:1mm

濾紙

アクリル板

アクリル板:5mm

舗装材の保水性能評価

熱伝達率の現場測定とその検証

舗装材の蒸発効率(β)の推定をねらいとして

βの算出に必要

濾紙を用いた物質伝達率の測定


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(式2)

α:熱伝達率〔W/㎡・K〕

C:湿り空気の比熱〔J/kg・K〕

H:顕熱輸送量〔W/㎡〕

θs:表面温度〔℃〕

θa:外気温度〔℃〕

(式4)

(式5)

Rn:正味放射量〔W/㎡〕

G:地中熱流量〔W/㎡〕

LE:潜熱輸送量〔W/㎡〕

(式6)

(式3)

L:気化の潜熱〔J/kg〕

計算

計算

実測

実測

xs:表面の絶対湿度〔kg/kg’〕

xa:外気の絶対湿度〔kg/kg’〕


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物質伝達率(k)と風速の関係

物質伝達率、熱伝達率と風速

対応関係を確認

熱伝達率(α)と風速の関係

風速は弱かったが

伝達率測定の精度が確認できた


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Rn-GとHの関係(散水を実施していない日)

Rn-G:熱収支式(式5)の残差

H:濾紙の試験をもとに(式3)から算出した

若干の差異が見られたが、ほぼ同程度の値であった

伝達率測定と熱収支の精度が確認できた


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蒸発効率を用いた保水性能評価

蒸発効率の検証(散水を実施していない日)

乾燥時の蒸発効率(β)

おおむね0となることが確認できた


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蒸発効率の変化(上:散水、下:降雨)


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散水終了:9時

乾燥状態(蒸発効率0):11時

保水の持続性

おおむね2時間の保水持続性


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結論

・密粒度舗装と保水性舗装

日中の表面温度に顕著な差異

散水を行わない場合:アルベドが大きな要因

・濾紙面蒸発量→物質伝達率、熱伝達率→熱収支の検証

Rn-GとHの値はほぼ同程度であった

伝達率測定の精度が確認できた

・保水性舗装に毎分6ℓで1時間の散水

保水持続性はおおむね2時間程度


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・本実験で用いた保水性舗装の性能を踏まえると

夏季日中の路面温度上昇を長時間抑制するには難しい

散水の量を増加させる必要

効果を期待した実用化には検討の余地

しかしながら

今回の一連の測定方法により

保水性舗装の保水性能評価ができる

一つの成果


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