持続可能な建築とは、材料、エネルギー、開発スペース、そして生態系全体の利用において、効率的かつ緩やかに建物のマイナスの環境影響を最小限に抑えることを目指すアーキテクチャです。 持続可能な建築は、建築環境の設計におけるエネルギーと生態学的保護への意識的なアプローチを使用しています。
持続可能性の考え方、すなわち生態学的デザインは、今日の私たちの行動や意思決定が将来の世代の機会を阻害しないようにすることです。
持続可能なエネルギー使用
建物のライフサイクル全体にわたるエネルギー効率は、持続可能な建築の最も重要な目標です。 建築家は、建物のエネルギー需要を減らし、独自のエネルギーを獲得または生成する能力を高めるために、多くの異なる受動的および能動的技術を使用しています。 地元の環境資源を利用し、昼光、太陽熱の増加、換気などのエネルギー関連要因に影響を与える鍵の1つは、サイト分析の使用です。
暖房、換気および冷却システムの効率
多くの受動的なアーキテクチャ戦略が開発されてきました。 そのような戦略の例には、部屋の配置、建物内の窓のサイジングと向き、ファサードとストリートの向き、または都市計画のための建物の高さと通りの幅の比率が含まれます。
効率的な暖房、換気、空調（HVAC）システムの重要かつ費用対効果の高い要素は、断熱された建物です。 より効率的な建物では、発熱や消散電力が少なくて済みますが、汚染された室内空気を排出するためには換気能力がさらに必要になることがあります。
大量のエネルギーが、水、空気、および堆肥の流れの中の建物から洗い流されます。 棚から離れて、現場のエネルギーリサイクル技術は、廃熱湯と古い空気からエネルギーを効果的に回収し、新鮮な冷たい水や新鮮な空気にそのエネルギーを移すことができます。 堆肥から園芸以外の用途にエネルギーを取り戻すには、集中嫌気性消化器が必要です。
HVACシステムはモーターによって駆動されます。 銅は、他の金属導体と比較して、モータの電気エネルギー効率を向上させ、それによって電気建築部品の持続可能性を高めるのに役立ちます。
サイトと建物の方向付けは、建物のHVAC効率に大きな影響を与えます。
パッシブなソーラービル設計により、建物は太陽電池や太陽熱温水パネルなどの能動的な太陽機構を使用することなく効率的に太陽のエネルギーを利用することができます。 典型的に受動的なソーラー建築の設計は、熱を有効に保持し、熱の逃げを防止するために働く強力な断熱材を含む高い熱質量を有する材料を組み込む。 また、低エネルギー設計では、夏期に太陽熱の増加を緩和し、人工冷却の必要性を低減するために、日除け、ブラインドまたはシャッターを使用して日除けを使用する必要があります。 さらに、低エネルギー建築物は、典型的には、熱損失を最小にするために、表面積対容積比が非常に低い。 これは、（より多くの “有機的”に見えることが多いと思われる）広がりのある複数の翼のある建物の設計が、より集中化された構造のためにしばしば避けられることを意味します。 アメリカ植民地時代の塩箱デザインなどの伝統的な寒冷気候の建物は、小規模の建物で集中熱効率の良い歴史的モデルを提供します。
窓は、熱を生成する光の入力を最大にし、貧弱な絶縁体であるガラスを通して熱の損失を最小限に抑えるように配置されています。 北半球では、これは通常、直射日光を集め、北向きの窓の数を厳しく制限するために、南向きの窓を多数取り付けることを含む。 ガス充填空間および低放射率（低E）コーティングを有する二重または三重のガラス絶縁窓などの特定の窓タイプは、単一窓ガラス窓よりも断熱性が優れています。 夏季に太陽光遮蔽装置を使用して余分な太陽光発電を防ぐことは、冷却ニーズを低減するために重要です。 落葉樹はしばしば窓の前に植えられ、夏には葉で過度の太陽を遮るが、葉が落ちる冬には光を通す。 ルーバーやライトシェルフは、冬（太陽が天気が低いとき）に日光を吹き込み、夏（天気が高い日）には日光を避けるために設置されています。 針葉樹または常緑植物は、しばしば冷たい北風を遮蔽するために建物の北に植え付けられます。
冷たい気候では、建物の中で最大の単一エネルギー排水の1つであるため、暖房システムは持続可能な建築の主要な焦点です。
冷却が主な関心事である暖かい気候では、パッシブソーラーデザインも非常に効果的です。 高い熱質量を有する石積みの建材は、一日を通して涼しい気温を保つのに非常に貴重です。 さらに、建築者は、表面積と熱損失を最大にするために、しばしば単一階建て構造を広げることを選択します。 建物は、既存の風、特に近隣の水域からの特に涼しい風を捕捉して流すように設計されていることがよくあります。 これらの貴重な戦略の多くは、南西部のミッションビルなど暖かい地域の伝統的な建築によって何らかの形で採用されています。
4つの季節の気候では、統合されたエネルギーシステムは効率が上がります。建物が断熱されているとき、自然の力で働く場所、熱が回収されたとき（直ちに使用されるとき、化石燃料または電気に頼っているプラントは、効率が100％を超え、再生可能エネルギーが使用されている。
再生可能エネルギーの発生
ソーラーパネル
光起電ソーラーパネルなどのアクティブソーラーデバイスは、あらゆる用途に持続可能な電力を供給するのに役立ちます。 ソーラーパネルの電気出力は、方位、効率、緯度、気候に依存します。ソーラーゲインは同じ緯度でも変化します。 市販のPVパネルの典型的な効率は、4％から28％の範囲である。 特定の光発電パネルの効率が低いことは、設備の投資回収期間に大きな影響を与える可能性があります。 この低い効率は、ソーラーパネルが実行可能な代替エネルギーではないことを意味するものではありません。 例えば、ドイツでは、ソーラーパネルは一般的に居住用住宅建設に設置されています。
屋根は、太陽光パネルが最大の効率で集めることを可能にするために、太陽に向かって角度付けされることが多い。 北半球では、真南向きの向きが太陽電池パネルの歩留まりを最大にします。 真の南が不可能ならば、太陽のパネルは南の30°以内に整列すれば十分なエネルギーを生み出すことができる。 しかし、より高い緯度では、非南向きでは冬のエネルギー収量が大幅に減少する。
冬の効率を最大にするために、コレクタは水平緯度+ 15°より上に傾けることができます。 夏の効率を最大にするには、角度は緯度-15°にする必要があります。 ただし、年間生産量を最大にするには、水平より上のパネルの角度をその緯度と同じにする必要があります。
風力タービン
持続可能な構造におけるエネルギー生産における小型風力タービンの使用には、多くの要素を考慮する必要がある。 コストを考慮すると、小型風力システムは一般に、発電するエネルギー量に比べて大型風力タービンよりも高価です。 小型の風力タービンでは、風力利用能力の限界のある場所でメンテナンスコストが決定要因になります。 低風力の場所では、メンテナンスは小さな風力タービンの収益の多くを消費する可能性があります。 風力が8 mphに達したときに風力タービンが始動し、32〜37 mphの速度でエネルギー生産能力を達成し、55 mphを超える速度での損傷を避けるために停止します。 風力タービンのエネルギーポテンシャルは、ブレードの長さの2乗に比例し、ブレードが回転する速度の3乗に比例する。 これらの要因のために、単一の建物の電力を補うことができる風力タービンが利用可能であるが、風力タービンの効率は、建物の風況に大きく依存する。 これらの理由から、風力タービンはすべて効率的であるためには、散発的に風を受ける場所ではなく、一定の風量（平均風速が15mph以上）で知られている場所に設置する必要があります。 小さな風力タービンを屋根に設置することができます。 設置上の問題には、屋根の強度、振動、および屋根の棚に起因する乱れが含まれます。 小規模な屋上風力タービンは、通常の家庭内に住む住宅に必要な電力の10％から最大25％の電力を発電できることが知られています。 住宅用タービンは、通常、直径2m~25フィート（8m）の間で試験された風速で900ワットから10,000ワットの速度で発電します。 統合された風力タービン性能の構築は、屋根付きタービンの上に翼型翼を追加することによって強化することができる。
太陽熱温水器
太陽の家庭用温水システムとも呼ばれる太陽熱温水器は、家庭用の温水を発生させる費用効果の高い方法です。 彼らはどんな気候でも使え、彼らが使う燃料は日差しで自由です。
太陽光発電システムには、能動型と受動型の2種類があります。 アクティブソーラーコレクターシステムは1日あたり約80〜100ガロンの温水を生成することができます。 パッシブシステムの容量はより少なくなります。
また、直接循環システムと間接循環システムの2種類があります。 直接循環システムは家庭の水をパネルを通して循環させる。 凍結温度以下の気候では使用しないでください。 間接循環は、ソーラーパネルを通してグリコールまたは他の流体をループし、熱交換器を使用して家庭の水を加熱する。
最も一般的なタイプのコレクタパネルは、フラットプレートと排気チューブです。 排気されたチューブが対流的に熱を失わないことを除けば、2つは同様に機能し、効率を大幅に向上させる（5〜25％効率的）。 これらのより高い効率で、真空管太陽光コレクターは、より高い温度の空間加熱、および吸収冷却システムのためのより高い温度を生成することもできる。
今日の家庭で一般的な電気抵抗式給湯器は、約4500kW・h /年の電気需要を有する。 ソーラーコレクターの使用により、エネルギー使用量は半分に削減されます。 ソーラーコレクターを設置する前払いのコストは高いが、年間のエネルギー節約では、回収期間が比較的短い。
ヒートポンプ
空気源ヒートポンプ（ASHP）はリバーシブルエアコンディショナーと考えることができます。 エアコンのように、ASHPは比較的涼しい場所（例：70°Fの家）から熱を奪って高温の場所（例：85°Fの外側）にダンプすることができます。 しかし、エアコンとは異なり、ASHPの凝縮器と蒸発器は、冷たい外気から熱を吸収して暖かい家に投棄することができます。
空気源ヒートポンプは、他のヒートポンプシステムに比べて安価です。 しかし、屋外の温度が非常に寒いまたは非常に暑いとき、空気ソースヒートポンプの効率は低下する。 従って、それらは温暖な気候でのみ実際に適用可能である。
温暖な気候に属さない地域では、地上の地熱（または地熱）ヒートポンプが効率的な代替手段となります。 2つのヒートポンプの違いは、地面に設置された熱交換器の1つが地下に置かれていることです。通常は水平または垂直に配置されます。 グラウンド・ソースは比較的一定した温暖な地下温度を利用しているため、効率は空気ソース・ヒートポンプの効率よりはるかに大きくなります。 地中熱交換器は、一般にかなりの面積を必要とする。 設計者は、建物の横にある、または駐車場の下の開いたエリアに配置しました。
エナジースターの地上熱源ヒートポンプは、その空気源のヒートポンプよりも40〜60％効率が良いことがあります。 彼らはまた、より静かで、家庭の温水暖房のような他の機能にも適用することができます。
初期コストの面では、地上用ヒートポンプシステムは、標準の空気用ヒートポンプの約2倍のコストがかかります。 しかし、前払いの費用は、エネルギーコストの削減によって相殺されることがあります。 エネルギーコストの削減は、暑い夏と寒い冬の地域で特に顕著です。
他のタイプのヒートポンプは、水源と大気である。 建物が水域の近くにある場合は、池や湖を熱源またはシンクとして使用できます。 大気のヒートポンプは地下ダクトを通って建物の空気を循環させます。 ファンの動力要求が高く、熱伝達が非効率であるため、大気のヒートポンプは一般的に主要な建設には実用的ではありません。
持続可能な建材
持続可能な建築材料の例としては、リサイクルデニムやブローインファイバーグラス断熱材、持続可能な収穫木材、トラス、リノリウム、シープウール、コンクリート（高性能・高性能ローマン自己修復コンクリート）、紙フレーク、石灰岩、サイザル、セグラル、膨張粘土、ココナッツ、木繊維板、カルシウム砂岩、地元で得られた石と岩、そして最も強く最も急速に成長する木質植物の一つである竹を、無毒性低VOCグルーと塗料です。 建物の封筒の上の植木鉢や盾も同様に役立ちます。 森林から製造または製造される紙は、おそらく100％リサイクル可能です。それは、製造過程で取る森林のほとんどすべてを再生して保存します。
再利用素材
持続可能な建築には、再生木材やリサイクルされた銅などのリサイクル材や中古材を使用することがしばしばあります。 新しい材料の使用の減少は、対応するエネルギー（材料の製造に使用されるエネルギー）の対応する減少をもたらす。 多くの場合、持続可能な建築家は、不必要な開発を避けるために、新しいニーズに対応するために古い構造を改装しようとします。 適切な場合には、建物の救助および再生材料が使用されます。 古い建物が破壊されると、しばしば良い木材が再生され、更新され、床材として販売されます。 どんな良い次元の石も同様に再生されます。 ドア、窓、マントル、ハードウェアなど、他の多くの部品も再利用され、新しい商品の消費量が削減されます。 新しい材料を使用する場合、グリーンデザイナーは、竹のような急速に補充される材料を探します。これは、わずか6年間の成長後に商業的に収穫できる、ソルガムまたは小麦ストローです。パネル、またはコルクオークを使用して、外樹皮のみを使用のために除去して、樹木を保存する。 可能であれば、建築材料はサイト自体から集められます。 例えば、木構造の区域に新しい構造物が建設されている場合、建物のための空間を作るために切断された木からの木材は、建物そのものの一部として再利用されます。
低揮発性有機化合物
例えば、断熱材は、リサイクルデニムやセルロース絶縁材などの低VOC（揮発性有機化合物）を放出する材料で作られていますが、発ガン性物質や毒性物質を含む可能性がある建材断熱材ではありませんホルムアルデヒドとして。 昆虫の損傷を防ぐために、これらの代替絶縁材料はホウ酸で処理することができます。 有機または牛乳ベースの塗料を使用することができる。 しかし、一般的な誤謬は、「緑色」の物質が常に居住者または環境の健康にとってより良いことである。 多くの有害物質（ホルムアルデヒド、ヒ素、およびアスベストを含む）は自然発生しており、最高の意志で使用された歴史はありません。 カリフォルニア州の材料からの排出量の調査では、実質的に排出量の多い緑色の物質がいくつか存在し、実際には「伝統的な」物質はより低い排出物質であることが示されています。 したがって、天然物質は常に乗員と地球のための最も健康的な選択肢であると結論する前に、排出対象を慎重に調査しなければならない。
揮発性有機化合物（VOC）は、種々の異なる供給源から来るあらゆる室内環境において見出すことができる。 VOCは蒸気圧が高く水への溶解度が低く、シックハウス症候群の症状が疑われています。 これは、多くの揮発性有機化合物が感覚刺激や中枢神経系の症状を病的なビルディング症候群に起因させることが知られており、屋内のVOC濃度は屋外環境よりも高く、VOCが多く存在すると、 。
グリーン製品は、通常、より少ないVOCを含有すると考えられ、人および環境の健康に優れています。 マイアミ大学の土木・建築・環境工学科が実施したケーススタディでは、3つのグリーン製品と非グリーン製品を比較すると、グリーン製品と非グリーン製品の両方がVOCレベルを放出してもグリーン製品から排出されるVOCの量と強度は、人間の暴露に対してずっと安全で快適でした。
材料の持続可能性基準
持続可能性を全体的に構築するための材料の重要性にもかかわらず、建築資材の持続可能性の定量化と評価は困難であることが証明されています。 マテリアルの持続可能性属性の測定と評価には一貫性がほとんどなく、競合し、一貫性がなく、しばしば不正確なエコラベル、基準、認定書が散在している今日の景観につながります。 この不一致は、消費者と商業購入者の間の混乱と、LEEDなどの大規模建築認定プログラムへの一貫性のない持続可能性基準の組み込みの両方につながった。 持続可能な建材のための標準化景観の合理化に関する様々な提案がなされている。
廃棄物管理
廃棄物は、家庭や企業、建設と解体のプロセス、製造業や農業から生み出された消費済みまたは無用の物質の形をとっています。 これらの材料は、都市固形廃棄物、建設および解体（C＆D）破片、および工業または農産物副産物として大まかに分類されています。 持続可能な建築はゴミ管理の現場での使用、ガーデンベッドでの使用のためのグレーウォーターシステム、下水を減らすための堆肥化などのものを取り入れています。 これらの方法は、現場の食品廃棄物堆肥化およびオフサイトリサイクルと組み合わせると、家の廃棄物を少量の包装廃棄物に減らすことができます。
建物の配置
持続可能な建築の中心的かつ無視される側面の1つは、建物の配置です。 理想的な環境の家またはオフィスの構造は、しばしば孤立した場所として想定されますが、この種の配置は、通常、環境に有害です。 第一に、このような構造はしばしば郊外の広がりの未知の最前線として役立つ。 第二に、彼らは通常、輸送に必要なエネルギー消費を増加させ、不必要な自動車排出をもたらす。 理想的には、ほとんどの建物は、新都市主義運動によって明示されたような軽い都市開発のために、郊外の広がりを避けるべきです。 慎重な混合使用ゾーニングは、知的都市主義の原則で提案されているように、商業用、居住用、軽工業用の工業地域を、徒歩、自転車、公共交通機関を利用して移動する人々にアクセスしやすくします。 Permacultureの研究は、全体的なアプリケーションとして、エネルギー消費を最小限に抑える適切な建物の配置に大きく役立ち、特に農村部や森林帯ではなく周囲の環境と連携して働きます。
持続可能な建築コンサルティング
持続可能な建築コンサルタントは、設計プロセスの早い段階で、建築材料、方向、グレージングおよびその他の物理的要因の持続可能性の影響を予測し、プロジェクトの特定の要件を満たす持続可能なアプローチを特定することができます。
規範と基準は、家庭向けのLEEDやEnergy Starといった業績ベースの評価システムによって形式化されています。 これらのベンチマークは、満たすべきベンチマークを定義し、それらのベンチマークを満たすためのメトリクスとテストを提供します。 これらの基準を満たすための最良のアプローチを決定することは、プロジェクトに携わる当事者次第です。
教授法の変更
モダニズムの還元主義批評家は、しばしば、因果関係の要因としての建築史の教えの放棄を指摘した。 1940年代と1950年代に歴史の頼みが設計訓練の一部であったプリンストン大学のSchool of Architectureで、モダニズムから離れた多くの主要プレーヤーが訓練されたという事実は重要でした。 歴史への関心の高まりの高まりは、建築教育に大きな影響を与えました。 歴史コースはより典型的で規則正しくなった。 アーキテクチャーの歴史に精通した教授の要求に伴い、建築史学者が以前に訓練していた美術史博士号プログラムとの差別化のために、いくつかの建築学校の博士号プログラムが登場しました。 米国では、1970年代半ばにMITとコーネルが最初に作られ、次にコロンビア、バークレー、プリンストンが続いた。 新しい建築史プログラムの創設者には、ヴェネツィアの建築史研究所のBruno Zevi、MITのスタンフォード・アンダーソンとHenry Millon、Architectural AssociationのAlexander Tzonis、プリンストンのAnthony Vidler、ヴェネツィア大学のManfredo Tafuri、コロンビア大学のKenneth Frampton、EurZürichのWerner OechslinとKurt Forster。
建築との関連での「持続可能性」という用語は、これまで建築技術とその変容のレンズを通して考えられてきました。 「緑の」デザイン、発明、専門技術の技術的な領域を超えて、自然界との人間関係のより広い文化的枠組みの中で建築を位置づけている学者もいる。 この枠組みを採用することで、様々な歴史的および地理的状況の観点から、自然と環境との関係についての文化的議論の豊かな歴史をたどることができます。
持続可能な都市主義と建築
同時に、新都市主義と新古典建築の最近の動きは、スマートな成長、建築の伝統と古典的なデザインを高く評価し、発展させる建築に対する持続可能なアプローチを促進する。 これは、モダニズムと世界的に統一された建築とは対照的に、孤立した住宅地や郊外の広がりに傾いている。 両方の傾向は1980年代に始まりました。 Driehaus Architecture Prizeは、New UrbanismとNew Classical Architectureの取り組みを認め、現代的なPritzker賞の2倍の賞金を授与された賞です。
アクセシビリティ、デザイン、アート
アクセシビリティ
障害者を仕事や日常生活に統合するという意味で、障害のある人々が外部の助けなしに建物を使用できるように、持続可能な建物が設計されています。 これは、例えば、バリアフリーの入口領域と閾値のない部屋の遷移の構築を意味します。 この品質基準には、障害者がアクセス可能な職場、駐車スペース、充分広い廊下や障害のあるトイレなどの十分な移動エリアの提供も含まれています。
アクセシビリティ
都市の四半期と都市における一般的な社会的受容は、アクセシビリティの基準によって強化されている。 このコンセプトに沿って、建物は密閉された建物ではありませんが、建物の一部は屋外施設や食堂や図書館などの建物内のエリアなど、できるだけ多くのユーザーに公開されています。 社会文化的持続性の観点からの持続可能な建物計画はまた、カフェ、レストラン、またはスタジオの公共の使用を保証する。 持続可能な建物は、変化した変換に容易に適応できるこの公共空間の混在した使用を目指している。
モビリティ
持続可能な建物の生態学的かつエネルギー効率の高い移動性を高めるために、建物は公共交通機関（公共交通機関）と自転車で簡単にアクセスできます。 自転車インフラストラクチャは、十分な数の自転車駐車スペースを提供するように設計されている。 これらは、入口エリアの近くに配置することによって最適に配置されます。 自転車利用者のためにシャワーや交換設備もあります。 これは、生態学的要件を満たしながら、建物の魅力を高めます。
デザインと都市の要因
持続可能な建築では、建物の美的側面も大きな役割を果たします。 これは、建物を都市計画の概念に統合し、同時に構造の多様性を意味します。 設計と都市計画の品質は、計画競技の実施によって保証されます。 コンペの企画の利点は、建築プロジェクトの高い建築品質を保証する審査員の専門知識にあります。 また、建設プロジェクトの契約当局が透明な競争手順で適切な請負業者を見つけることができるようにする。
建物の芸術
建築技術はまた、建物の構造的品質を向上させる上で重要な役割を果たします。 アートワークは、サイトと建物オブジェクトとの間の直接リンクを作成することによって、建物のユーザーの受け入れと識別を強化します。 同様に、それらは建物と公共の間のインターフェースとみなされます。 したがって、イベントやガイド付きツアーでのBなど、公共とのそれらの機能などの側面。
批判
視点によっては、倫理的、工学的、政治的な方向性が矛盾している。
グリーンテクノロジーが建築界に進出したことは間違いありません。特定の技術の実装によって、現代のアーキテクチャを認識し、認識する方法が変わってきました。 緑の建築は、環境と技術の両方の生活の方法の大きな改善を示すことが証明されていますが、問題は残っていますが、これはすべて持続可能ですか？ 多くの建築基準が国際基準に落ち着いています。 “LEED”（エネルギーと環境デザインのリーダーシップ）は、建築の柔軟性のあるコードを実行することで批判されています。 請負業者はできるだけ多くのお金を節約するためにこれを行います。 例えば、建物にはソーラーパネルが付いていても構わないが、建物の炉心のインフラストラクチャーがそれを長時間にわたってサポートしていない場合は、改善が恒常的に行われなければならず、建物自体が災害や災害に脆弱になる。 企業が構造を構築する際に持続可能なアーキテクチャを使ってショートカットを作る道筋を切っていくことで、「持続可能な」アーキテクチャはまったく持続できないという皮肉につながります。 持続可能性は、寿命と有効性を参照しています。
倫理と政治は、持続可能な建築と都市環境で成長する能力にも影響します。 エンジニアリング技術と環境への影響との間の矛盾した視点は、依然として建築界で共鳴する人気のある問題です。 すべての革新的な技術や革新に伴い、正当性と有効性の批判がいつ、どのように利用されていますか。 持続可能な建築の批判の多くは、それのあらゆる側面を反映するのではなく、むしろ国際社会全体のより広いスペクトルを反映している。