自律型ビル

自律型建物とは、電力網、ガス網、都市水道システム、下水処理システム、雨水排水路、通信サービス、場合によっては公道などのインフラ支援サービスから独立して運用されるように設計された建物です。

自律型建築の支持者は、環境への影響の軽減、セキュリティの向上、所有コストの削減などの利点を挙げています。挙げられている利点の中には、独立性そのものではなく、グリーン建築の原則を満たすものもあります(下記参照)。オフグリッド建築は行政サービスにほとんど依存しないことが多いため、災害や軍事攻撃の際にも安全で快適です。たとえば、オフグリッド建築では、公共供給が脅かされても電気や水が止まることはありません。

2018 年現在、自律建築に関する研究や公開された記事のほとんどは住宅に焦点を当てています。

2002年、イギリスの建築家ブレンダとロバート・ヴェイルは次のように述べた。

オーストラリアのどこでも、「電気代がかからない家」を建てることは可能です。冷暖房がなくても快適で、電気も自分で作り、自分で水を集め、自分で廃棄物を処理する家です。これらの家は、既成の技術を使って今すぐ建てることができます。「電気代がかからない家」を従来の家と同じ価格で建てることは可能ですが、サイズは（25％）小さくなります。^[1]

1970 年代、活動家や技術者のグループは、資源枯渇と飢餓が差し迫っているという警告に触発されました。米国では、ニュー アルケミストと名乗るグループが、プロジェクトに注がれた研究努力の深さで有名でした。彼らは従来の建設技術を使用して、一連の「バイオシェルター」プロジェクトを設計しました。その中で最も有名なのは、プリンス エドワード島のThe Ark バイオシェルターコミュニティです。彼らはこれらすべての計画を、詳細な設計計算と青写真とともに公開しました。The Ark は、風力による水汲み上げと電力を使用し、食料生産を自給自足していました。そこには、人間の居住区、タンパク質を得るためにティラピアを育てる水槽、魚の水を汲み上げる温室、人間の排泄物を水槽用の衛生肥料にリサイクルする閉ループ下水再生システムがありました。2010 年 1 月現在、ニュー アルケミストの後継組織は、「New Alchemy Institute」として Web ページを公開しています。^[2] PEIアークは放棄され、何度か部分的に改修された。

1990 年代にはアースシップの開発がありました。これはアーク プロジェクトと目的は似ていますが、営利目的の事業として組織され、建設の詳細はマイク レイノルズによる 3 冊の本として出版されています。建築材料は土を詰めたタイヤです。これにより、大量の熱容量を持つ壁が作られます(アース シェルターを参照)。露出した表面には土手が置かれ、家の温度安定性がさらに高まります。給水システムは雨水から始まり、飲用水として処理され、次に洗濯、植物への水やり、トイレの水洗に使用され、最後に汚水が再び植物への水やりに再利用されます。貯水槽が設置され、熱容量として使用されます。電気、熱、給湯などの電力は太陽光発電から供給されます。

1990 年代のウィリアム・マクドノーやケン・イェンなどの建築家は、オフィスビルなどの大規模な商業ビルに環境に配慮した建築設計を適用し、エネルギー生産をほぼ自給自足できるようにしました。オランダの大手銀行ビル ( ING の アムステルダム本社) は、自立的かつ芸術的にも建設されました。

建築家やエンジニアが交通網の欠点や遠くの資源への依存についてより懸念するようになるにつれ、彼らの設計にはより自律的な要素が取り入れられる傾向にあります。自律性への歴史的な道は、熱、電力、水、食料の安全な供給源に対する懸念でした。自律性へのほぼ同様の道は、不利な点を引き起こす環境への影響に対する懸念から始まりました。

自律型建物は、本来は無駄になるはずの敷地内の資源（太陽光や雨など）を利用することで、セキュリティを高め、環境への影響を軽減できます。自律性により、資源の収集と輸送の非効率性が軽減されるため、建物にサービスを提供するネットワークのコストと影響が大幅に削減されることがよくあります。石油埋蔵量や地元の流域の保全など、影響を受けるその他の資源は、よく考えられた設計によって安価に保護できることがよくあります。

自律型建物は、通常、運用時のエネルギー効率が高く、したがってコスト効率も高くなります。これは、エネルギー需要が少ない場合はオフグリッドで満たすのが容易であるという明白な理由によるものです。ただし、極端な節約による収益の減少を回避するために、エネルギー生産やその他の技術に代わる場合もあります。

自律的な構造は必ずしも環境に優しいとは限りません。サポート システムからの独立という目標は、環境に配慮したグリーン ビルディングの他の目標と関連していますが、同一ではありません。ただし、自律的なビルディングには通常、再生可能エネルギーやその他の再生可能資源の使用、消費する以上の温室効果ガスを排出しないなどの対策を通じて、 ある程度の持続可能性も含まれています。

まず第一に、そして根本的に、独立性は程度の問題です。たとえば、電力網への依存をなくすことは比較的簡単です。対照的に、効率的で信頼できる食料源を維持することは大変な作業になる可能性があります。

自立型シェルターでの生活は、ライフスタイルや社会的な機会を犠牲にしなければならない場合もあります。最も快適で技術的に進歩した自立型住宅であっても、居住者の行動を変える必要がある場合があります。中には、余分な雑用を歓迎しない人もいるかもしれません。ベイル夫妻は、一部のクライアントの体験を、不便、イライラ、孤立、さらには望まないフルタイムの仕事とさえ表現しました。適切に設計された建物はこの問題を軽減できますが、通常は自立性の低下を犠牲にします。

自立型住宅は、気候や場所に合わせて特注（または大幅に改修）する必要があります。パッシブソーラー技術、代替トイレおよび下水道システム、熱マス設計、地下バッテリーシステム、効率的な窓、およびその他の設計戦術には、ある程度の非標準建設、追加費用、継続的な実験とメンテナンスが必要であり、空間の 心理にも影響を及ぼします。

このセクションでは、このような建物の実用性を理解していただくため、さらに詳しい情報への索引を提供し、現代の傾向を把握していただくために、方法についての最小限の説明をいくつか含めています。

水を収集し、節約する方法は数多くあります。使用量を減らすことは費用対効果に優れています。

中水システムは、排水された洗浄水を再利用してトイレを流したり、芝生や庭に水をまくのに使用します。中水システムにより、ほとんどの住宅で水の使用量を半分に減らすことができますが、サンプ、中水加圧ポンプ、および二次配管を購入する必要があります。建設業者の中には、下水処理での水の使用をなくす無水小便器やコンポストトイレを設置しているところもあります。

生活スタイルの変化を最小限に抑える古典的な解決策は、井戸を使うことです。井戸を掘ると、井戸底にかなりの電力が必要になります。しかし、高度な井戸底は、旧モデルに比べて電力使用量を 2 倍以上削減できます。井戸水は、地域によっては汚染されている場合があります。Sonoヒ素フィルターは、井戸水中の 有害なヒ素を除去します。

しかし、地域によっては帯水層が枯渇しているため、井戸を掘ることは不確実な作業であり、費用もかかる可能性があります。

降雨量が十分な地域では、干ばつ時には補助的な給水も行う雨水利用の建物を設計する方が経済的であることが多い。雨水は優れた軟水洗浄水となるが、抗菌処理が必要である。飲用として使用する場合は、ミネラル補給またはミネラル化が必要である。^[3]

砂漠地帯や温帯気候の地域では、年間250 ミリ (9.8 インチ) 以上の雨が降ります。つまり、中水システムを備えた一般的な 1 階建ての家では、屋根だけで年間を通して必要な水を供給できます。最も乾燥した地域では、 30 立方メートル (7,900 米ガロン) の貯水槽が必要になる場合があります。多くの地域では、1 週間の平均降雨量は 13 ミリ (0.51 インチ) で、10 立方メートル (2,600 米ガロン) ほどの小さな貯水槽で済みます。

多くの地域では、飲用に適したほど屋根を清潔に保つことは困難です。^[4]汚れや不快な味を減らすために、システムでは金属製の集水屋根と、最初の 40 リットルを迂回させる「屋根クリーナー」タンクを使用します。貯水槽の水は通常塩素処理されていますが、逆浸透システムではさらに高品質の飲料水が提供されます。

古代ローマの家屋（「ドムス」）では、家庭用水は貯水槽（「インプルビウム」）から供給されていた。貯水槽は、家屋の主な公共スペースであるアトリウムの装飾的な特徴であった。貯水槽は、屋根の内側に面した開口部（「コンプルビウム」）から縦樋のタイルで給水された。水を浄化するために、しばしば睡蓮が栽培された。裕福な家庭では、雨水に加えて、都市の貯水槽から供給される小さな噴水も使用していた。インプルビウムには必ずオーバーフロー排水口があり、家屋が浸水しないようにしていた。^{[5] [6]}

現代の貯水槽は通常、大型のプラスチック製タンクです。短い塔の重力式タンクは信頼性が高く、ポンプの修理はそれほど緊急ではありません。最も安価なバルク貯水槽は、地上にある柵で囲まれた池またはプールです。

自立度を下げると、貯水槽のサイズと費用が削減されます。多くの自立住宅では、1人1日あたりの水使用量を10米ガロン（38リットル）未満に抑えることができるため、干ばつ時には1か月分の水をトラックで安価に配達できます。ピックアップトラックの荷台に収まる布製の水タンクを設置することで、セルフ配達が可能な場合がよくあります。

貯水槽をヒートポンプや空調システムのヒートシンクやトラップとして使用すると便利ですが、冷たい飲料水が温かくなり、乾燥した年には HVAC システムの効率が低下する可能性があります。

太陽熱蒸留器は、特に蒸発器と凝縮器を分離した 高効率の多重効果加湿設計により、溝の水や貯水槽の水から飲料水を効率的に生産できます。

逆浸透などの新しい技術により、汚染された水、海水、さらには湿った空気からでも、無制限の量の純水を作り出すことができます。ヨット用のウォーターメーカーは、海水と電気を飲料水と塩水に変換します。大気水生成器は、乾燥した砂漠の空気から水分を抽出し、それを純水にろ過します。

コンポストトイレはバクテリアを利用して人間の排泄物を分解し、有用で臭いのない衛生的な堆肥にする。土壌バクテリアが人間の病原菌と排泄物の大半を食べるため、このプロセスは衛生的である。しかし、ほとんどの保健当局は「人糞」を食料生産に直接使用することを禁じている。^[7]リスクは、微生物やウイルスによる汚染、および重金属毒性である。乾式コンポストトイレでは、排泄物は蒸発または消化されてガス（主に二酸化炭素）となり、排気されるため、トイレから6か月ごとに生成される堆肥はわずか数ポンドである。臭いを抑えるため、現代のトイレは小型ファンを使用してトイレを負圧に保ち、ガスを排気管に排出する。^[8]

家庭下水処理システムの中には、栄養分やバクテリアを吸収し、中水や汚水をきれいな水に変える生物処理（通常は植物床や水槽）を使用するものもあります。この無臭で無色の再生水は、トイレの洗浄や屋外の植物への水やりに使用できます。検査すると、飲料水の基準に近い値になります。凍結する気候では、植物や水槽を小さな温室スペースで保管する必要があります。優れたシステムには、大型水槽と同じくらいの手入れが必要です。

電気焼却トイレは排泄物を少量の灰に変えます。触ると冷たく、水や配管はなく、壁に通気口が必要です。浄化槽の使用が制限されている遠隔地で、通常は湖の栄養負荷を減らすために使用されています。

NASAのバイオリアクターは、極めて高度な生物学的下水処理システムです。微生物の働きにより、下水を空気と水に変えることができます。NASA は、これを有人火星探査ミッションで使用する予定です。別の方法としては、NASA の尿から水を生成する蒸留システムがあります。

複雑な生物学的下水処理システムの大きな欠点は、家が空いている場合、下水システムの生物が餓死する可能性があることです。

下水処理は公衆衛生にとって不可欠です。多くの病気は下水道システムの機能不全によって伝染します。

標準的なシステムは、タイル張りの浸出フィールドと浄化槽を組み合わせたものです。基本的な考え方は、小規模なシステムに一次下水処理を提供することです。汚泥は浄化槽の底に沈殿し、嫌気性消化によって部分的に減少し、液体は浸出フィールドに分散されます。浸出フィールドは通常、庭の芝生の下にあります。浄化槽は完全に重力で動作し、適切に管理されていればかなり安全です。

浄化槽は、還元されない固形物を除去するために、定期的にバキューム トラックで汲み上げなければなりません。浄化槽の汲み上げを怠ると、オーバーフローが発生し、浸出フィールドが損傷し、地下水が汚染される可能性があります。浄化槽では、生ごみ処理機を使用しない、タンクに流し込む液体を最小限に抑える、タンクに流し込む消化されない固形物を最小限に抑えるなど、生活習慣の変更も必要になる場合があります。たとえば、浄化槽に適したトイレット ペーパーの使用が推奨されます。

しかし、浄化槽は標準的な配管設備を使用でき、ライフスタイルを犠牲にする必要がほとんどないため、依然として人気があります。

堆肥化トイレやパッケージトイレを使用すると、通常のゴミ収集サービスの一環として下水を捨てることができ、経済的で衛生的です。また、水の使用量が半分に減り、浄化槽の難しさや費用もなくなります。ただし、地元の埋立地で衛生的な方法を採用する必要があります。

焼却炉システムは非常に実用的です。灰は生物学的に安全で、元の廃棄物の 1/10 未満の量になりますが、すべての焼却炉廃棄物と同様に、通常は有害廃棄物として分類されます。

伝統的な下水処理方法には、汲み取り式トイレ、便所、屋外便所などがあります。これらは安全で、安価で、実用的であり、多くの地域で今でも使用されています。

排水システムは、人間の居住性と安全で持続可能な流域との間の重要な妥協点です。舗装されたエリアや芝生では、降水が地面を浸透して帯水層を補充することがほとんどできません。水が地表を低地に向かって流れるため、近隣地域で洪水や被害が発生する可能性があります。

通常、雨水を処理するには、複雑で資本集約的な雨水下水道網が設計されます。ビクトリア朝時代のロンドンの下水道やトロントの旧市街の大部分など、一部の都市では、雨水システムが衛生下水道システムと統合されています。大雨の場合、パイプの端にある下水処理場の負荷が処理しきれないほど大きくなり、未処理の下水は貯留タンクに、場合によっては地表水に捨てられます。

自律型建物は、さまざまな方法で降雨に対処できます。各庭の吸水性のある側溝と透水性コンクリートの道路を組み合わせれば、近隣から雨水排水管を省くことができます。これにより、雨水排水管をなくすことで、1軒あたり800ドル以上（1970年代）を節約できます。^[9]節約したお金を使う方法の1つは、より広い土地を購入することです。これにより、同じコストでより多くのアメニティが可能になります。透水性コンクリートは、温暖な気候では定着した製品であり、凍結する気候向けに開発中です。凍結する気候では、雨水排水管をなくしても、代わりに側溝（浅い水を集める溝）や水を妨げる土手を作るのに十分な土地を購入できることがよくあります。この計画により、住宅所有者により多くの土地が提供され、造園のためのより興味深い地形を提供できます。さらに、緑の屋根は降雨を捕らえ、その水を使って植物を育てます。これは新しい建物に組み込むことも、既存の屋根の代わりに使用することもできます。

電気は高価な公共料金であるため、自立への第一歩は、需要を減らすように家とライフスタイルを設計することです。LEDライト、ノートパソコン、ガス冷蔵庫は電力を節約しますが、ガス冷蔵庫はあまり効率的ではありません。^[10] Sun Frost社が製造しているものなどの超効率的な電気冷蔵庫もあり、その中には、量販のエネルギースター認定冷蔵庫の約半分の電力しか使用しないものもあります。

ソーラールーフを使用すると、太陽電池で電力を供給できます。建物には屋根が必要なので、ソーラールーフは後付けの太陽光発電よりもコスト効率が高くなります。最新の太陽電池は約 40 年持続するため、地域によっては妥当な投資となります。十分な角度であれば、太陽電池は雨水の流出によって洗浄されるため、生活への影響はほとんどありません。

多くの地域では、冬の夜が長く、暗く曇った日が続きます。このような気候では、太陽光発電設備の設置は採算が取れないか、電力自給自足を達成するには大型の蓄電池システムが必要になります。[ ^{11]嵐や風の強い気候では、}風力タービンが太陽光発電の代わりとなるか、大幅に補完することができます。^[12]平均的な自立型住宅には、直径5メートル以下の小型風力タービンが1つだけ必要です。高さ30メートル（100フィート）のタワーでは、このタービンは曇りの日に太陽光発電を補完するのに十分な電力を供給できます。市販の風力タービンは、密閉された1可動部品のAC発電機と受動的なセルフフェザリングブレードを使用しており、メンテナンスなしで何年も動作します。

風力発電の主な利点は、風があれば、大型の風力タービンは太陽電池よりもワット当たりのコストが低いことです。タービンの位置は重要です。太陽電池に必要な太陽光が届かない場所があるのと同様に、タービンの費用を回収できるほどの風がない地域も多くあります。米国のグレートプレーンズでは、10メートル（33フィート）のタービンで、しっかりと建てられた全電化住宅の冷暖房に十分なエネルギーを供給できます。他の地域での経済的な利用には、調査と場合によっては現地調査が必要です。^[13]

いくつかのサイトでは、高低差のある小川にアクセスできます。これらのサイトでは、小型水力発電システムを使用して発電できます。高低差が 30 メートル (100 フィート) 以上で、小川が一年中流れている場合は、小型で安価な設備で継続的な電力を供給できます。高低差が低い場合は、より大きな設備またはダムが必要になり、効率が低下する可能性があります。タービンの取水口が詰まると、実際的な問題になる可能性があります。通常の解決策は、小さなプールと滝 (水圧管) で浮遊物を流すことです。別の解決策は、ゴルロフ ヘリカル タービンやオスバーガー タービンなど、ゴミに強いタービンを使用することです。

需要が低い時期には、余剰電力をバッテリーに蓄えておき、将来の使用に備えることができる。しかし、バッテリーは数年ごとに交換する必要がある。多くの地域では、建物を電力網に接続し、ネットメータリングで電力システムを運用することで、バッテリー費用を削減できる。電力会社の許可が必要だが、このような共同発電は一部の地域では法的に義務付けられている（カリフォルニア州など）。^[13]

グリッドベースの建物は、自立性は劣りますが、ライフスタイルへの犠牲が少なく、経済的で持続可能です。農村地域では、単線アースリターンシステム (MALT システムなど)を使用することで、グリッドのコストと影響を軽減できます。

電力網へのアクセスがない地域では、長引く霧などの電力不足時にバッテリーを充電するための発電機を設置することでバッテリーサイズを縮小できる。補助発電機は通常、プロパン、天然ガス、またはディーゼルで稼働する。1時間の充電で通常1日稼働できる。最近の家庭用充電器はユーザーが充電時間を設定できるため、夜間は発電機が静かになる。一部の発電機は週に1回自動的にテストを行う。^{[14] [15]}

受動的に安定した磁気ベアリングの最近の進歩により、将来的には真空中のフライホイールに安価な電力を貯蔵できるようになるかもしれません。カナダのBallard Power Systemsなどの研究グループも、「再生型燃料電池」の開発に取り組んでいます。これは、電力が利用可能なときに水素と酸素を生成し、電力が必要なときにこれらを効率的に組み合わせることができる装置です。

アースバッテリーは、地電流と呼ばれる地中の電流を利用します。地中のどこにでも設置できます。電圧と電流は低く、19 世紀には電信機に電力を供給するために使用されていました。機器の効率が上がると、実用化される可能性があります。

微生物燃料電池と熱電発電機^{[16] [17]}はバイオマスから電気を生成することを可能にする。植物は乾燥させたり、細かく刻んで丸ごと変換したり燃やしたりできるが、植物をそのまま生かしておき、植物から出る廃液をバクテリアで変換することもできる。

自律型建物のほとんどは、断熱材、熱質量、パッシブソーラー暖房と冷房を使用するように設計されています。これらの例としては、トロンベ壁や天窓などの技術があります。

パッシブソーラー暖房は、温暖で寒い気候でもほとんどの建物を暖めることができます。寒冷な気候では、追加の建設コストは、新しい従来の建物よりもわずか 15% 高くなります。温暖な気候では、年間で霜の降りる夜が 2 週間未満なので、コストの影響はありません。

パッシブソーラー暖房の基本的な要件は、ソーラーコレクターが太陽光（北半球では南、南半球では北）を向いていること、そして建物が夜間に暖かく保つための 熱質量を組み込んでいることです。

最近の、やや実験的な太陽熱暖房システム「年間地中太陽熱暖房」は、冬に日光がほとんど当たらない地域でも実用的です。^[18]このシステムでは、建物の下の地面を熱容量として利用します。降水によって熱が奪われるため、地面は6 メートルのプラスチック断熱材のスカートで保護されます。このシステムの熱容量は、十分に安価で大きいため、建物を冬の間中暖めるのに十分な夏の熱と、夏に建物を冷やすのに十分な冬の冷気を蓄えることができます。

年間を通して太陽熱を利用する地中太陽光発電システムでは、太陽熱集熱器は居住空間から分離されていることが多く（居住空間よりも高温または低温）、建物は実際には断熱材（例えばわら俵構造）で建設されることもあります。建物の中には空気力学的に設計されており、ダクトや内部空間を通じた対流によって電動ファンが不要になるものもあります。

もっと控えめな「毎日の太陽熱」設計が現実的です。たとえば、ヨーロッパのパッシブハウス建築基準では、建築コストを約 15% 上乗せして、高性能断熱窓、R-30 断熱材、HRV 換気、および小さな熱容量を使用しています。建物の位置を少し変えるだけで、現代のクリプトンまたはアルゴン断熱窓は、断熱性や構造強度を損なうことなく、見た目は普通の窓でパッシブ ソーラー ヒートを提供できます。最も寒い夜に小さなヒーターを使用できる場合は、スラブまたは地下の貯水槽で必要​​な熱容量を安価に提供できます。パッシブハウス建築基準では特に、建物が 1 時間に数回空気を入れ替え、熱交換器に通して内部の熱を保つため、室内の空気の質が非常に良くなります。

すべてのシステムにおいて、小型の補助ヒーターは、自律性をわずかに低下させるだけで、個人の安全性を高め、ライフスタイルへの影響を軽減します。超高効率住宅用の最も一般的なヒーターは、エアコンも提供する小型ヒートポンプ、または給湯器から水を再循環させる中央ハイドロニック（ラジエーター）エアヒーターの 2 つです。パッシブハウスの設計では、通常、ヒーターと換気システムが統合されています。

アースシェルターや防風壁も、建物に必要な熱の絶対量を減らすことができます。地面から数フィート下では、気温はノースダコタ州の4℃（39℉）から南フロリダの26℃（79℉）まで変化します^[18]。防風壁は建物から持ち去られる熱の量を減らします。

丸みを帯びた空気力学的な建物は、熱損失も少なくなります。

天然ガスレシプロエンジン、ガスタービン、スターリング発電機の出力を利用して暖房（多くの場合、給湯）を提供するために、コージェネレーションを備えた複合サイクルを使用する商業ビルが増えています。^[19]

公共サービスの中断に対処するために設計された住宅では、他の暖房手段に関係なく、 一般的に薪ストーブ、またはディーゼル燃料やボンベガスからの熱と電力が組み込まれています。

電気ヒーターや電気ストーブは、（電源によっては）汚染のない熱を供給できますが、大量の電力を消費します。十分な電力がソーラーパネル、風力タービン、またはその他の手段によって供給される場合、電気ヒーターやストーブは実用的な自律設計になります。

温水熱リサイクルユニットは、排水管から熱を回収します。温水加熱に使用される熱や燃料を削減することで、建物の自立性を高めます。ライフスタイルを変える必要がないのが魅力です。

現在の実用的で快適な家庭用給湯システムは、太陽熱予熱システムとサーモスタット式ガス駆動フロースルーヒーターを組み合わせ、水温を一定に保ち、水量に制限がないようにしています。これにより、自立性を多少犠牲にして、ライフスタイルへの影響を軽減しています。

太陽熱温水器は大量の燃料を節約できます。また、晴れた日に洗濯、食器洗い、入浴をするなど、ライフスタイルを少し変えるだけで、効率を大幅に高めることができます。純粋な太陽熱温水器は、晴れた日に使用するようにスケジュールを設定できるため、洗濯場、プール、屋外浴場などに特に便利です。

太陽熱温水システムの基本は、断熱性の高い貯水タンクを使用することです。一部のシステムは真空断熱で、大きな魔法瓶のような働きをします。晴れた日にはタンクにお湯が満たされ、いつでも利用できます。従来のタンク式温水器とは異なり、タンクは日光があるときのみ満たされます。貯蔵が良好であれば、小型でハイテクなコレクターが実現可能になります。このようなコレクターでは、真空断熱や太陽光の反射集光など、比較的珍しい技術を使用できます。

コージェネレーションシステムは廃熱から温水を生成します。通常、発電機または燃料電池の排気から熱を得ます。

熱のリサイクル、コジェネレーション、太陽熱による予熱により、通常使用されるガスの 50～75% を節約できます。また、いくつかの組み合わせでは、熱源を複数持つことで冗長な信頼性が得られます。一部の専門家は、ボトル入りガスや天然ガスをバイオガスに置き換えることを提唱しています。ただし、家畜が敷地内にいない限り、これは通常非現実的です。通常、1 世帯の廃棄物では、少量の調理以上 のメタンを生成するには不十分です。

年間を通じて利用される地中太陽光発電建物には、熱質量として使用される土壌と地表との間の熱漏れを防ぐために、基礎から 6 メートル (20 フィート) まで伸びる、傾斜した防水断熱スカートが埋め込まれていることがよくあります。

それほど劇的ではない改善も可能です。夏には窓に日陰を作ることができます。必要な日陰を作るために軒を張り出すこともできます。これにより家の壁も日陰になり、冷房コストが削減されます。

もう 1 つの方法は、夜間に建物の熱容量を冷却することです。たとえば、全館ファンを使用して冷却し、日中は熱容量から建物を冷却します。空に面したラジエーター (別の目的を持つ空気加熱ソーラー コレクターなど) または蒸発冷却器からの冷気を熱容量に直接送ることができると便利です。晴れた夜には、熱帯地域でも、空に面したラジエーターで氷点下まで冷却できます。

円形の建物が空気力学的に滑らかで、地面よりも冷たい場合、「ドーム効果」によって受動的に冷却される可能性があります。多くの施設で、反射性または明るい色のドームが、適切に換気されている場合 (頭上の換気口が 1 つと周囲の換気口)、熱によって垂直方向に局所的に渦を巻き起こし、頭上の冷たい空気をドーム内に吸い込むことが報告されています。ドームの内側と外側の温度差が8 °C ( 15 °F ) にもなると報告した人もいます。バックミンスター フラーは、穀物サイロを改造したシンプルな住宅設計でこの効果を発見し、ダイマキシオン ハウスとジオデシック ドームを改造してこの効果を利用しました。

ディーゼルエンジンの排気ガス、ヒーターの煙道、または太陽熱集熱器の廃熱を利用して動作する冷蔵庫やエアコンが普及し始めています。これらはガス冷蔵庫と同じ原理を使用しています。通常、煙道からの熱は「吸収式チラー」に動力を与えます。チラーからの冷水または塩水は、空気または冷蔵スペースを冷却するために使用されます。

新しい商業ビルでは、コジェネレーションが人気です。現在のコジェネレーション システムでは、天然ガスを動力源とする小型ガスタービンまたはスターリング エンジンが電気を生成し、その排気で吸収式チラーを駆動します。

NRG Solutions, Inc. は、トラクターのディーゼル排気ガスの廃熱を利用して動作するトラック トレーラー用冷蔵庫のデモを行いました。NRG は、廃熱駆動冷蔵庫に不可欠な 2 つの新しいコンポーネント (市販されていない)、水暖式アンモニアガス熱交換器と気化器を開発しました。

同様の仕組み (多相冷却) は、多段蒸発冷却器でも実現できます。空気は塩水スプレーに通されて除湿され、次に水溶液スプレーに通されて冷却され、さらに別の塩水スプレーに通されて再び除湿されます。塩水は再生する必要がありますが、低温太陽熱蒸留器を使用すれば経済的に行うことができます。多相蒸発冷却器は、空気の温度を 50 °F (28 °C) 下げることができ、湿度も制御できます。塩水再生器が高熱を使用する場合は、空気も部分的に殺菌されます。

十分な電力が利用できる場合は、ヒートポンプを使用した従来の空調によって冷却を行うことができます。

食糧生産は、安全保障を目的とした歴史的な自治プロジェクトにしばしば組み込まれてきた。^[20] 熟練した集約的な園芸は、1人当たりわずか100平方メートルの土地から成人を養うことができ、^{[21] [22]有機農業や}空中栽培 の使用が必要になる可能性がある。集約的で労力の少ない食糧生産システムとして実証されているものには、都市園芸（屋内および屋外）がある。屋内栽培は水耕栽培を使用して設定され、屋外栽培はパーマカルチャー、森林園芸、不耕起農法、および無耕起農法を使用して行われる。

温室も含まれることがあります。^{[20] [23]}温室には灌漑システムやヒートシンクシステムが装備されていることもあり、それぞれ植物に水を供給したり、太陽からのエネルギーを蓄えて夜間（温室が冷え始めるとき）に再分配したりすることができます。^{[20] [24]}

• バックミンスター・フラー研究所は現在も存在しています。B. フラーは、最後に教鞭をとった大学に何千ページものメモを残しました。
• Reality Sculptors wiki には、自律型住宅に関するセクションがあり、自律型設計の考慮事項について頻繁に議論するメーリング リストへのリンクが含まれています。
• ジオデシック ドーム版の自律住宅の設計図は、reality.sculptors.com でご覧いただけます。
• 「家庭とビジネスのための風力発電」ポール・ガイプ著
• ブレンダとロバート・ヴェイルによる意見記事
• クロップソーン ハウス - デザインに関するメモと、ヴァレス家のサウスウェル ハウスとの比較
• バッドエンド2 - 21世紀のホビットの穴 - 住宅建設におけるプレキャストコンクリート
• オフグリッド.net
• 自給自足ガイド
• 自給自足の生活は2021年4月12日にWayback Machineにアーカイブされました
• グリーンスペック