この記事は、PopSci の Hot Month の一部として掲載されました。 容赦ない日差しから焼けるように暑いグリルまで、暑さを感じる (そして冷やす) ことは、今や毎日の仕事の一部です。 最新の科学、道具、賢い DIY のアイデアで頭脳をウォーミングアップしましょう。
過去千年以上の間、 ウインドキャッチャーは存在した ペルシャ湾とその周辺。 これらの建築塔は、自然換気と受動冷却の完璧な例です。これらのアイデアは、持続可能な設計においてますます重要になっています。 建築家も環境保護論者も同様に、従来のエネルギー集約型の暖房、換気、および空調システムから離れようと努めているため、ウインドキャッチャーは、新しい気候の現実に対する解決策として、建築設計と環境を結び付けた代表的な例です。
うだるように暑い夏の最近の思い出が十分な動機ではない場合は、 環境保護庁のデータ 隣接する米国のほとんどの州では、数字がサーモスタットで上昇することしか期待できないことが示されています. 米国で記録された最も暑い年トップ 10 のうち 8 つが 1998 年以降に発生しており、2012 年と 2015 年が 1 位と 2 位を占めています。 今年は 4番目に暖かい. また、HVAC システムを使用せずにこの問題に対処する方法もあります。
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夏の間涼しく保つには、構造内の要素が太陽エネルギーとどのように相互作用するかを制御する必要があります。 これにより、エアコンを必要としない家をどのように設計できるかが決まります。
「パッシブ ソーラー デザインは、建物を設計する際にできることのすべてであり、基本的に自然に調整し、より住みやすい場所にします。ほぼ50年。 パッシブ ソーラー設計の原則は、私たちを快適に保ち、電気代の急上昇を防ぐことができる家を建てるための中核です。
1. 場所に注意する
すべての気候が同じように作られているわけではありません。 ボストンとオースティンの建物には、独自の制約と課題があります。 西部の山火事から東部のハリケーンまで、あらゆる種類の環境の脅威に直面しているため、差し迫った気候危機を念頭に置いて家を建てる必要があります。
理想的なシナリオでは、自然に発生する風のパターンを便利に利用できるように家を配置します。 夏のそよ風がどの方向に吹くかを把握することで、家を自然に涼しくするための入り口と窓の配置をより適切に計画できます。
2.日陰を利用する
家に入る前に、屋外を直射日光から保護することをお勧めします。 木々に囲まれた場所に住んでいる場合、それらは優れた自然保護を提供します。 特に、季節ごとに葉を落とす落葉樹は、アイスクリームとレモネードの季節に太陽を遮り、暖かい光線が必要なときに冬の太陽を取り入れるのに効果的です.
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地形が許せば、家を建てることもできます。 これらの家は、完全に地下にある場合もあれば、土の上に建てられた壁や屋根のような構造を持つ場合もあります。 これは、極端な気候に対抗するための、特にエネルギーと費用対効果の高い (少なくとも長期的には) 方法です。 便利な丘の中腹がない場合は、キャンバス、オーニング、オーバーハングなどの保護カバーを取り付けて、太陽が家の屋根や壁に直接当たらないようにすることができます。 オーバーハングの深さを確保することが重要です。深すぎると冬の太陽が失われ、浅すぎると夏の暑さが強すぎます。 適切な測定値は、場所によって異なります。 を使用して、これらの計算を自分で危険にさらすことができます 多くの利用可能なツール と オンラインガイド、または検索をスキップして、涼しさを保つ家を建てる方法の詳細について建築家に尋ねてください。
3.窓を戦略的に配置する
家の換気と冷房に関しては、窓はおそらく最も重要なツールです。 具体的には、クロスベンチレーションは、同じような大きさの窓を向かい合わせに作るというコンセプトに基づいています。空気は家に吸い込まれ、熱が蒸発するのを助けることで体を冷やし、反対側の窓から出ます。 これにより、心地よい自然風が生まれます。 良好な通風を実現するための鍵は、風がどこから来ているかを把握することです。
「風を拾うことができる西と南の窓を確実に開けたいと思うでしょう。そして、風を取り戻す必要があります。カーネギーメロンで。 「開ける窓が多ければ多いほど、家の中の流れがよくなります。 しかし、風速を上げたい場合は、一般的な経験則として、風上側の開口部を少なくし、風下側の開口部を大きくする必要があります。」
ロフトネスとは、流体力学で使用される原理であるベンチュリ効果を指します。これは、超高層ビルの間の風洞のような狭い開口部を通過すると、風速が増加することを意味します。 小さな開口部から風が家の中に取り込まれると、家の中で風が速くなり、風が強く感じられます。
窓の位置も重要です。 南向きまたは北向きの窓に日よけを提供することは、東向きまたは西向きの窓よりもはるかに簡単です。 これは、太陽が空を東から西に横切って沈むとき、午後にははるかに低い角度で窓から差し込むためです。
「最も壮観な眺めがない限り、すでに非常に暑い午後遅くに大量の太陽熱を浴びる状態に人々をさらすことは許されません」と Loftness 氏は言います。
4. 動く空気の柱を作る
化学と物理学のいくつかの基本原則を使用することで、家の中の空気の流れを変えることもできます。 デザイナーが呼ぶものを使用する スタック効果、家の上部に向かって熱風を引き出し、人々が住んで、食べて、寝る地面の近くに溜まるのを防ぐことができます. 熱い空気は冷たい空気よりも密度が低いため上昇します。そのため、高い天井と狭い開口部から換気タワーを作成し、熱い空気をタワーに送り込みます。 この動きは、より密度が高く、地面に近いままであるため、冷たい空気を下の生活空間に引き込みます。
このタワーを作成するには、高窓 (天井の近くに配置) や天窓などの窓を高く配置するか、部屋の他の部分よりも天井が高いアトリウムのようなスペースを作成するだけです。 ピーク高と地面との高低差が大きいほど効果が大きくなります。 すでに屋根裏部屋がある場合は、屋根裏ハッチも作成できます。 古い空気をリサイクルしているだけではないことを確認するには、窓を割って新鮮な空気を取り入れます。 (これらの厄介なバグのウィンドウ スクリーンを忘れないでください。)
5. 屋根材を賢く選ぶ
屋根を断熱します。 そして、あなたがそれに取り組んでいる間、 それを塗る、 それも。 屋根裏部屋を含む家の上部を断熱することで、太陽光が屋根に当たるときに蓄積するすべての熱が家に入るのを防ぎます. 夏の日差しをさらに遮る一枚です。 反射材で屋根を作ることは、屋根から吸収される熱を少なくするもう 1 つの方法です。 ビーチの白いリネンのように、これは歴史的に明るい色の素材を使用することを意味していました. しかし、白い屋根は、ほとんどの住宅所有者の美的欲求のリストの最初にあるとは限りません。
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「現在、屋根業界は反射率の高い暗い色の屋根ふき材を開発しています」と Loftness 氏は言います。 「言い換えれば、色と反射率は窓のようなものでした。 以前は選択肢が 1 つありました。反射率を高くしたい場合は、白い屋根をかぶせる必要がありました。 しかし今日、彼らは白ではなく、実際には反射率の高いコーティングを作成する方法を見つけました。」
6. 壁を厚くする
蒸し暑い夏を思い浮かべると、地中海のヴィラやアラビアの砂漠の住居のイメージが頭に浮かぶのには理由があります。 それらの家は、伝統的に常に高度の温暖化に耐えるように建てられてきました。 また、木造の構造物や屋根裏部屋が大幅に不足していることにも気付くでしょう。 これは、コンクリートのような重くて厚い材料は熱質量がはるかに大きいため、日中に余分な熱を蓄えることができ、夜遅くに冷気によって取り除かれるためです. このプロセスを通じて、コンクリート、石材、レンガなどの素材は、家の中の空気に伝達される熱を蓄える能力が本質的にはるかに高いため、家を受動的に冷却するのに優れています.
7. 未来に向けたデザイン
私たちは、異常に暑い夏に備えて設計しているだけではありません。気候変動の温度計は上昇しているだけです。 私たちが今建てる家は、今後数十年でさらに多くの熱に耐える必要があります. 極端な温度でも涼しく保つように設計することは、エネルギー システムを汚染するという私たちの要求を軽減するために私たちが取ることができるステップの 1 つにすぎません。 私たちの設計がより巧妙になり、環境に配慮するようになるにつれて、人工冷却や連邦エネルギー システムに頼ることがますます少なくなります。
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Loftness が説明するように、持続可能性を設計し始めると、回復力のある家を設計し始めます。 嵐や火災が私たちの電力の信頼性を脅かすため、回復力はますます重要になるでしょう。 すぐにエアコンのない状況に陥るかもしれませんが、そのときは寒くなるのではなく、人工冷却に頼らない家を設計することができます.
「あなたの家の電力が 1 週間停止したと想像してください。あなたの家は中央空調システムで設計されており、日陰があったとしてもあまり良くありません」と彼女は説明します。 「多くの場合、多くの窓は開かない。 正面玄関を開けると、過去 10 年間密閉されていた窓が 1 つか 2 つあるかもしれません。 午後にその家にいることは非常に難しいでしょう。 ですから、レジリエンシーは私たちが理解しなければならない重要な言葉です。なぜなら、さまざまな理由で力が尽きてしまうからです。」
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