より熱い未来のためのクールな計画

地球温暖化により、高温条件下でも快適、効率的、安全な建物やコミュニティを設計することの重要性が高まっています。

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2022年8月31日午前9時（太平洋夏時間）

トッド・リットマン

DeymosHR / シャッターストック

【2022年9月6日更新】発達障害を持った亡き弟、ジョン・リットマンは、カリフォルニア州サクラメントのベーシック賃貸アパートで自立して暮らしていました。 大きな一枚ガラス​​の窓があり、古くて効果のない空調装置で冷房されていました。 夏の間、アパートは不快なほど暑くて蒸れていました。

数年前に訪問した際、私は彼の生活環境を改善するために冷却プログラムを考案しようとしました。 地元の金物店では、屋内の熱の増加を減らす反射窓フィルムを販売してもらえましたが、屋外の窓よけや、夜間に建物内に冷気を注入するプログラム可能なファンなど、他の冷却戦略を実行するための提案はありませんでした。 建築家やエンジニアリング会社に冷却戦略のパッケージを設計してもらうこともできましたが、それには数千ドルの費用がかかるため、テナントがそのようなプログラムを実装するのは不可能でした。 残念ながら、サクラメントにはうだるようなアパートの建物を改修するプログラムがなく、費用対効果の高い小規模建物の冷却ソリューションを専門とする請負業者もいませんでした。 もっと良くしなければなりません！

クールなコミュニティ計画が新たな課題となっています。 地球温暖化は熱波の頻度と激しさを増しており、不快感、健康リスク、経済的損失を引き起こしています。

また、人々がエアコンの温度を上げて対応すると、猛暑により公共インフラ、特に電気システムに負担がかかり、二酸化炭素排出量が増加し、地球温暖化がさらに悪化します。

家庭、職場、地域社会を涼しくするための戦略をいくつか見てみましょう。

建物の快適性とエネルギー効率を向上させる方法は数多くあります。 これらの戦略の多くは、住宅だけでなく商業用の建物にも導入できます。

重要な最初のステップは、建物に入る太陽光の量、つまり太陽光の利得を制限することです。 暑い日には、日光を遮るためにカーテンを引いている家をよく見かけますが、それでは遅すぎます。 熱はすでに建物内に入り込んでいます。 はるかに良いアプローチは、屋根の張り出し、日よけ、屋外カーテンを設置して、一日の最も暑い時間帯に窓を日よけすることです。 日陰のあるポーチは、家の内部の砂を涼しくするのに役立ち、社交のための快適な場所を提供します。

エアコンが登場する前は、日除けや屋外カーテン、特に太陽の当たる窓（北半球では南向き、南半球では北向き）が一般的でした。 彼らを取り戻す時が来ました！ 一部の日よけは機械式で、晴天の時間帯には拡張され、より多くの日光が必要な場合には格納されますが、正しく設計されていれば、恒久的なオーバーハングと日よけは、一日の最も暑い時間帯に直射日光を遮断し、太陽が低いときでも十分な光を確保します。朝と午後遅く。

下のイラストは、私たちの家の近くの建物の南面を示しています。夏の日中は窓を日陰にしながら、自然光と景色をたっぷりと取り入れられる、うまくデザインされた日よけが付いています。 ただし、それらは例外です。 他の建物には日除けのある建物はほとんどなく、晴れた夏の日には不快な暑さになります。

現代の機械式日よけ、屋外シェード、カーテンは、家の内側からボタンを押すだけで伸縮でき、自動的に行うようにプログラムすることもできます。 布地、木、金属で作ることができます。 一部の賢明なメーカーは、配線を必要としないソーラーパネルを統合したこのような日よけを製造して富を築くでしょう。

古い窓は、複数の窓ガラスと反射コーティングでアップグレードして、日射量を制御し、断熱性を高めることができます。 Low-E ウィンドウには、可視光を通過させながら、ほとんどの紫外線 (UV) と赤外線 (IR) を遮断する低放射率コーティングが施されています。 窓は、太陽熱を透過する量を示す「日射熱取得係数」（数値が低いほど、太陽熱の侵入が少なくなります）と、日中に窓が取り込む自然光の量を示す「可視透過率」によって評価されます（数値が高いほど、より多くの自然光が入ります）、および熱流を測定する U-ファクター（数値が低いほど、窓の熱遮断が優れています）。 適切に設計された窓は、熱の増加とその結果として生じる空調負荷を一桁減らすことができます。

建物は、日射量を減らすために、日射量の多いエリアを日陰にするように木、茂み、または蔓を配置して景観を整えることができます。 落葉樹は、夏の暑さの間は日陰を提供し、冬と春には日光を通過させるため、場所によっては最適です。

塗料や屋根材などの外装材は、日射反射率 (SRI) を使用して測定される高アルベドと呼ばれる熱吸収を最小限に抑えるように選択できます。 SRI が低いほど、日光の下で表面はより熱くなります。

夏には冷房を、冬には暖房を維持するために、外壁と天井を断熱する必要があります。 温暖な気候の地域にある多くの古い建物には、断熱材がほとんどまたはまったくありません。 カビや腐敗の原因となる湿気の蓄積を防ぐために、適切な防湿層と換気を備えた断熱材を​​正しく設置することが重要です。

建物は自然換気を提供するように設計および変更でき、必要に応じてファンで換気を強化できます。 窓は操作可能、つまり開くことができ、クロスドラフトを促進するように設計されている必要があります。 これは、反対側の壁に 2 つの開閉可能な窓を設置し、熱気が上昇するため、異なる階に開閉可能な窓や天窓を設置して自然の煙突効果を利用することで実現できます。

機械式空気循環システムは、夜間に冷気を建物内に導入するようにプログラムできます。 これらには、空調された空間の冷たさを建物に入るときに新鮮な空気に伝達し、エネルギー効率を高める空対空熱交換器が含まれる場合があります。

室内の熱増加を最小限に抑えるには、室内の照明と家電製品のエネルギー効率を可能な限り高める必要があります。 たとえば、白熱電球をより効率的な照明システムに置き換えると、照明の電力消費量が削減されるだけでなく、空調負荷も削減されます。 同様に、エネルギー効率の高い家電製品、調理技術、電子機器は、建物外壁内での熱の放出が少なければ、さらなるエネルギー節約と経済的節約を実現します。 衣類の洗濯機や乾燥機、温水タンクなどの一部の家電製品は、建物の過熱への影響が少なく、電気料金が安い夜間に動作するようにプログラムできます。

空調システムも、効率が最大になるように選択および設計する必要があります。 ヒートポンプと空調システムの効率は、使用される電力単位あたりに提供される平均冷却量を示す季節エネルギー効率比 (SEER) によって評価されます。 ほとんどの古いシステムはエネルギーを大量に消費しており、SEER は 10 未満です。2006 年以降、米国の規制では SEER が 13 以上であることが義務付けられており、現在では新しいシステムは SEER が 20 を超えており、従来の 2 倍以上の効率が利用可能です。

機械換気および空調システムは定期的に検査、清掃、保守する必要があります。 熱が大気中に放出される空調用熱交換器は、日陰を設け、空気の流れを最大化するように配置する必要があります。

ライフスタイルの変化により、冷房の必要性も軽減されます。 ネクタイ、ジャケット、タイツを不要にするより柔軟なドレスコードにより、職場を数度暖かくすることができます。

家庭の冷房に必要な電力は太陽光発電でまかなえると考える人もいますが、建物の効率が悪い場合にはそれは非現実的です。 住宅がエネルギー効率を最大化し、冷却負荷を最小限に抑えるように設計されていない限り、総エネルギー需要を満たすには多すぎるパネルが必要になります。

米国エネルギー省によると、以下に示すように、家庭は年間平均 11,000 キロワット時 (kWh) を消費し、そのうち 17% (約 2,000 kWh) が空調に使用されます。 もちろん、これは暑い気候の地域ではより高く、地球温暖化とともに増加する可能性があります。

暑い地域では、一部屋だけを冷房する一般的な小窓用エアコンでは約1,000kWh、家全体を冷房するセントラルエアコンでは2,000～5,000kWhが必要となります。

一般的な家庭用ソーラーパネルは、太陽光が当たっている間は 250 ～ 400 ワットを生成し、年間合計約 500 kWh になります。 暑い気候の地域では、平均的な空調システムには 5 ～ 10 枚のソーラー パネルの発電が必要です。 一般的な住宅の屋根には 10 ～ 30 枚のソーラー パネルを設置でき、年間 5,000 ～ 15,000 kWh を発電します。日射量が豊富な大型住宅ではより多く、屋根が部分的に日陰になる小規模住宅ではより少なくなります。

これは、従来の空調負荷が一般的な家庭の太陽光発電の大部分を消費することを示唆しています。 しかし、冷房負荷を削減し、全体的なエネルギー効率を向上させることで、家庭は太陽光発電の電力予算で運営することができ、ネットゼロの建物になり、さらには送電網にエネルギーを提供することもできます。

たとえば、スマートシェーディングと自然冷却の実践、高効率の照明と家電製品の選択により、電力消費と冷却負荷を半分に減らすことができます。 最も効率的なエアコンまたはヒートポンプを選択すると、残りの冷却コストがさらに半分に削減され、合計 11,000 kWh の需要が管理可能で手頃な価格の 3,000 ～ 5,000 kWh に削減されます。

公共政策は地域社会を涼しく保ち、猛暑の問題を軽減するのに役立ちます。

都市部のヒートアイランド現象とは、暗い表面に太陽光が当たることによって引き起こされる周囲温度の上昇を指します。 この影響により、近隣の緑地と比較して、都市部の日中の気温が 1 ～ 7°F、夜間の気温が 2 ～ 5°F 上昇する可能性があり、低所得の少数民族コミュニティでは特に深刻になる傾向があります。 これにより、都市が不快で不健康になり、冷房コストが増加する可能性があります。

地域社会は、私道や駐車場として舗装される土地の量を最小限に抑え、これらの表面を造園やソーラーパネルで日陰にし、アスファルトではなくコンクリートなどのより反射性の高い素材を使用することで、都市のヒートアイランド現象を軽減できます。 場合によっては、建物や駐車場に屋上緑化を設計することができます。

政府は、より狭い道路を設計し、最低駐車台数をなくし、より効率的に駐車場を管理して舗装面積を減らし、樹木やその他の景観を植えてアスファルト領域に日陰を与えることによって、総舗装面積を減らすことができます。 政府や公共事業体は、断熱材、日よけ、操作可能な窓、適切な景観や屋根の緑化、ファン、エアコン、ヒートポンプなどの効率的な機器を含むクールな建物の設計を義務付け、奨励し、補助金を出すことができます。

歩道やバス停など、人々が屋外で歩いたり待ったりする場所に日陰を作ることが重要です。

地域社会は、猛暑時の不快感やリスクを軽減するための猛暑プロトコルを確立することもできます。 これには、例えば、住民や労働者に冷却ステーションを提供すること、人々が歩いたり仕事をしたりする暑い場所に霧を吹きかけること、水、扇風機、エアコンを必要とする低所得世帯に水、扇風機、エアコンを提供することが含まれます。

公共政策は、電力消費と総エネルギーコスト（1人当たりドル）を最小限に抑えるよう努めるべきですが、高価な電力は消費者が冷房戦略を実行する動機となるため、多くの場合、電気料金（kWh当たりセント）の値上げが必要になります。 たとえば、省エネルギーを支援するために、管轄区域は電力に課税し、その収益を民間および公共のエネルギー効率化プログラムへの補助金に充てることができるため、料金が上昇すると、エネルギー使用量とコストが減少します。 このような税金は、低所得世帯向けに免除またはリベートを設けて設計することができます。 テナントが電気代を負担する場合、家主は冷房設備の改善に投資するインセンティブがほとんどないため、賃貸ビルには特別な政策と補助金が必要です。

これらの戦略の多くは、大きな共同利益をもたらします。 たとえば、より効率的な交通管理と駐車場管理によって道路と駐車場の供給を削減すると、インフラストラクチャのコストと交通問題が軽減され、不浸透性の表面積が減少することで雨水管理コストが削減されます。 より多くの都市日陰樹を植えることは、より魅力的な地区を作り、野生動物の生息地を増やすのに役立ちます。 以下に要約するように、自然換気を改善すると、より快適で健康的な建物が作成されます。

クールなコミュニティ戦略とその副次的利点

特に家、道路、駐車場の上に日陰の木をもっと植えてください。

屋内外での快適性がさらに高まりました。 美しさが増しました。 野生動物の生息地。

太陽が当たる窓にはオーバーハング、日よけ、屋外日よけ、反射窓ガラスを使用して、室内の日射利得を減らします。

室内をより快適に。

自然換気を提供するために、操作可能な窓と通気口を備えた建物を設計します。

室内の快適さと健康をさらに高めます。

不浸透性の表面積を減らします。 よりコンパクトな建物を建設し、道路を狭くし、私道や駐車場の数を減らして舗装面積を減らします。

より効率的な土地消費。 より多くの緑地と生息地。 雨水管理コストの削減。 スプロール化コストの削減。

屋根、道路、小道、駐車場には、より反射性の高い（アルベドが高い）素材を使用します。

壁を断熱して室内の熱の増加を減らします。

省エネとコスト削減。

熱の増加を最小限に抑えるために、建物内では高効率の照明と電化製品を使用してください。

省エネとコスト削減。

必要に応じてファンを使用して適切な換気を行ってください。

室内をより快適に。

最大限の効率を実現するように設計、プログラム、メンテナンスされた最先端のエアコンを使用します。

省エネとコスト削減。

エネルギー料金を引き上げ、エネルギー効率化プログラムに補助金を出します。

省エネでトータルコスト削減。

極度の熱応答プロトコル。

寒冷地では建築物の耐候化が主要産業となっている。 請負業者は、場合によっては赤外線カメラや送風機ドアなどの技術を使用して、特定の建物ごとに熱損失の原因を特定し、熱損失を削減するための的を絞った計画を策定し、ウェザーストリッピングと断熱材の設置、古い窓の交換、より効率的な暖房システムの設置を行う専門家チームを派遣します。 。 これらの投資はより快適な家を作り、通常は数年以内に費用を返済します。

暑さのリスクと冷房コストを削減するために、暑い気候の地域でも同様の産業を創設する時期が来ています。 これらは同様の方法を使用して、暑い季節でも既存の住宅やコミュニティをより快適で手頃な価格にすることができます。

クールなまちづくりが話題！ すべてのプランナーはクールなコミュニティ デザインのコンセプトに精通する必要があり、一部のプランナーはスペシャリストになる必要があります。 もし私が起業家だったら、クールなコミュニティ耐候性ビジネスのネットワークを確立し、気温上昇に快適かつ効率的に対応するために必要な特殊な製品を生産するでしょう。

国際屋根緑化協会は、Green Roof のトピックとテクノロジーを促進および普及するためのグローバル ネットワークです。

Todd Litman (2022)、「舗装バスターズ ガイド: 道路と駐車施設のために舗装された土地の量を減らす理由と方法」、ビクトリア州交通政策研究所。

都市部のヒートアイランド現象を軽減する, 米国EPAのウェブサイト。

スマート サーフェス連合ヒートアイランド現象を軽減するために、都市部で反射性および不浸透性の表面、ソーラーパネル、緑の屋根、樹木、雨庭の使用を促進します。

街路空間割り当てオプション生成ツール、舗装の削減などの特定のコミュニティ政策目標を達成するために、街路空間の再設計、再割り当て、または規制を支援します。

Theresa Tam (2020)、カナダの健康を守るために都市部のヒートアイランドを減らす。 公衆衛生専門家向けの紹介。 カナダ政府。

ヒートアイランド現象とは何ですか？- プラネタイズン プラノペディア。

建物全体の設計ガイドラインは、冷却を含む建物の効率を最適化するための包括的な情報を提供します。

トッド・リットマン

トッド・リットマンは、交通問題に対する革新的なソリューションの開発に専念する独立した研究組織であるビクトリア交通政策研究所の創設者兼事務局長です。

ディスカッション スレッドを表示します。

開発がより山火事の発生しやすい地域に進み、気候変動により異常気象がより一般的になるにつれて、より多くのアメリカ人が気候災害の破壊的な影響を経験しています。

2022 年 1 月 9 日 - ワシントン ポスト

新しい研究は、地球温暖化が、より長期化し、より破壊的な山火事のシーズンを促進する最大の要因であることを指摘しています。

2021 年 11 月 7 日 - ロサンゼルス・タイムズ

ニューメキシコ大学の研究者らは、熱吸収を軽減し、従来のコンクリート歩道よりも必要な材料が少ない材料を使用して歩道の設計を作成しました。

2021年9月28日 - ニューメキシコ大学

Lyft や Uber などの多国籍企業は当初から、相乗りサービスを主要製品として宣伝していました。 現在、Lyftはこの慣行を終了している。

2023 年 6 月 1 日 - 人間の交通機関

シェードウェイ (屋根付きの歩道) とペードウェイ (囲まれた、温度調節された歩道) は、暑い気候でも快適な歩行を提供します。 Cool Walkshed Index は、これらの施設の計画に役立ちます。

2023年6月1日 - トッド・リットマン

悪名高い自動車中心の都市であるこの都市は、交通量を減らし公共交通機関の利用を促進するために提案されている渋滞料金設定試験プログラムを検討している。

2023 年 5 月 30 日 - ロサンゼルス・タイムズ

市長が支持した条例は、人々が避難所やサービス施設の近くで路上で寝ることを禁止するものだが、批評家らは、人々を他の地域に押しやり、必要な支援サービスから遠ざけるだけだと主張している。

6月8日 - サンディエゴの声

ロサンゼルス郡のマギー・ハサウェイ・ゴルフコースが、ロサンゼルス南部でのスポーツへのアクセスを拡大するためのUSオープンコミュニティレガシープロジェクトから最大1,500万ドルを獲得

6月8日 - ロサンゼルス・タイムズ

カリフォルニア州とは真逆の政策を頻繁に宣伝する同州の議員らは、住宅建設を容易にするはずだったいくつかの法案を否決し、住宅市場の縮小が住宅危機を悪化させるのではないかとの懸念につながっている。

6月8日 - ダラス・モーニング・ニュース

ウィチタ・セジウィック郡都市圏計画局

バンゴー市

パークシティ市営公社

HUD の政策開発および研究室

デポール大学チャディック研究所

HUD の政策開発および研究室

モントローズ郡

ウィチタ・セジウィック郡都市圏計画局

ロミータ市

この 6 コース シリーズでは、オープンソース ソフトウェアを使用して重要な都市デザインの概念を探求し、プランナーが都市デザイン プロセスに完全に参加するために必要なツールを提供します。

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