建築科学

建築科学とは、室内環境の質（IEQ）、エネルギー効率の高い建築環境、居住者の快適性と満足度を向上させるための、科学技術主導の知識体系です。 建築物理学、建築科学、応用物理学は、建築科学と重なる知識領域を表す用語です。建築科学では、自然科学や硬科学で使用される手法が広く応用されており、これには制御実験や準実験、ランダム化制御、物理的測定、リモートセンシング、シミュレーションなどが含まれます。一方、ケーススタディ、インタビューやフォーカスグループ、観察法、アンケート調査、経験サンプリングといった社会科学やソフトサイエンスの手法も、定性的なデータを取得することで居住者の満足度、快適性、経験を理解するために建築科学で広く用いられています。建築科学における最近のトレンドの一つは、これら2つの異なる手法を組み合わせることです。例えば、居住者の温熱感覚や快適性は、同じ室内環境であっても、性別、年齢、感情、経験などによって異なることが広く知られています。建築科学におけるデータ抽出・収集技術の進歩にもかかわらず、客観的な測定値だけでは、居住者の快適性や好みといった心理状態を十分に表現することは困難である。そのため、研究者たちは、物理的な環境を測定するとともに、人間の反応を理解することで、複雑な相互関係を解明しようとしている。

建築科学は従来、室内熱環境、室内音響環境、室内照明環境、室内空気質、耐久性、湿気による損傷、エネルギーや建築材料の使用を含む建築資源の使用に関する研究を含んでいます。^{[ 1 ]}これらの分野は、物理的原理、建物の居住者の健康、快適性、生産性との関係、および建物の外皮や電気・機械システムによってどのように制御できるかという観点から研究されています。^{[ 2 ]}国立建築科学研究所（NIBS）は、さらに、ビルディングインフォメーションモデリング、ビルディングコミッショニング、防火工学、耐震設計、レジリエント設計の分野もその範囲に含めています。^{[ 3 ]}

建築科学の応用例の一つは、新築および既存建築物の性能と持続可能性を最適化するための予測能力を提供すること、建築物の不具合を理解または防止すること、そして新しい技術や手法の設計を導くことである。

建築設計プロセスにおいて、建築科学の知識は、建物の性能を最適化するための設計上の意思決定に活用されます。設計上の意思決定は、建築科学の原理や、NIBS（米国建築基準協会）の「WBDG（ Whole Building Design Guide ）」やASHRAE（米国暖房冷凍空調学会）の建築科学関連規格集といった確立されたガイドラインに基づいて行うことができます。

設計段階では、設計された建物の外皮、照明システム、機械システムに関する入力情報に基づいて建物の性能をシミュレーションするために、計算ツールを使用できます。モデルを使用すると、建物内の運用エネルギー使用量、太陽熱と放射の分布、空気の流れ、その他の物理現象を予測できます。^{[ 4 ]}これらのツールは、設計を評価し、建設開始前に許容範囲内で機能することを確認するために役立ちます。利用可能な計算ツールの多くは、建物の性能目標を分析し、設計の最適化を実行します。^{[ 5 ]}モデルの精度は、モデラーの建築科学の原理に関する知識と、特定のプログラムに対して実行される検証の量によって影響を受けます。 ^{[ 4 ]}

既存の建物を評価する際には、測定された既存の状態に基づいて性能を評価するために、測定と計算ツールを使用できます。さまざまな現場試験装置を使用して、温度、湿度、騒音レベル、大気汚染物質、またはその他の基準を測定できます。これらの測定を行うための標準化された手順は、商業ビルの性能測定プロトコルに記載されています。^{[ 6 ]}例えば、熱赤外線（IR）イメージング装置を使用して、建物の使用中に建物の構成要素の温度を測定できます。これらの測定値を使用して、機械システムがどのように動作しているか、建物の外皮を通して異常な熱利得または熱損失があるかどうかを評価できます。^{[ 7 ]}

既存建物の状態測定は、入居後評価の一部として使用されます。入居後評価には、建物の居住者に対するアンケート^{[ 8 ]}も含まれる場合があり、居住者の満足度や幸福に関するデータを収集したり、測定機器では捉えられなかった建物の性能に関する定性データを収集したりします。

建築科学の多くの側面は建築家の責任であり（カナダでは、多くの建築事務所がこの目的のために建築技術者を雇用している）、多くの場合、建物の外皮以外の建築科学上の問題に対処するために発展してきた工学分野、すなわち土木工学、構造工学、地震工学、地盤工学、機械工学、電気工学、音響工学、および防火工学と連携して行われます。インテリアデザイナーでさえ、必然的にいくつかの建築科学上の問題を引き起こすことになります。

建築科学に関する直接的または統合的な建築または工学の専門資格は存在しませんが、これらの分野に関連する独立した専門資格は存在します。建築科学は通常、建築または工学の実務という広範な分野における専門分野です。しかし、専門分野ごとに個別の専門資格を提供する専門機関もあります。最も著名なグリーンビルディング評価システムには、以下のようなものがあります。

• BREEAM （建築研究所環境評価手法）は、建築研究所が開発した、世界で最も歴史のある持続可能な建築物評価システムです。
• LEED（エネルギーと環境デザインにおけるリーダーシップ）^{[ 40 ]}は、米国グリーンビルディング評議会によって開発されました。
• グリーン・スター（オーストラリア）は、オーストラリア・グリーンビルディング評議会によって開発された、オーストラリアにおける主要なグリーンビルディング評価システムです。
• WELLは、国際WELLビルディング協会によって提供され、グリーンビジネス認証協会によって管理されています。^{[ 41 ]}
• CASBEE（建築環境総合評価システム）は、日本における主要なグリーンビルディング評価システムです。
• リビング・ビルディング・チャレンジは、国際リビング・フューチャー研究所によって開発されました。
• パッシブハウス（パッシブハウス）は、パッシブハウス研究所によって開発された、建築における性能ベースの国際的に認められたエネルギー基準です。

他にも、建物の持続可能性に関する認定機関や認証機関は存在します。また、米国では、独立機関であるBuilding Performance Instituteの認定を受けた請負業者が、自らを「建築科学者」と称して事業を営んでいると宣伝しています。しかし、彼らには科学的なバックグラウンドや資格が不足しているため、これは疑問視されています。一方、カナダでは、認定エネルギーアドバイザーのほとんどが、より正式な建築科学の経験を積んでいます。これらの職種や技術者の多くは、建築科学の非常に特定の分野（例えば、気密性や断熱性など）に関する研修を受ける必要があり、実際に受けています。

• 建築と環境：この国際誌は、建築科学、都市物理学、屋内および屋外の建築環境における人間の相互作用に関連する独創的な研究論文とレビュー記事を掲載しています。この雑誌で最も引用されている記事は、建物内の居住者の行動^{[ 42 ]} 、グリーンビルディング認証システム^{[ 43 ]}、^{トンネル換気システム[ 44 ]}などのトピックを扱っています。出版社： Elsevier。インパクトファクター（2019）：4.971 ^{[ 45 ]}
• Energy and Buildings : この国際誌は、建物のエネルギー使用に明確に関連する記事を掲載しています。その目的は、建物のエネルギー需要を削減し、室内空気質を改善することを目的とした新しい研究結果と新しい実証済みの実践を紹介することです。この雑誌で最も引用されている記事は、建物のエネルギー消費の予測モデル^{[ 46 ]} 、 HVACシステムの最適化モデル^{[ 47 ]}、ライフサイクルアセスメント^{[ 48 ]}などのトピックを扱っています。出版社: Elsevier。インパクトファクター (2019): 4.867 ^{[ 49 ]}
• Indoor Air:この国際誌は、健康への影響、温熱快適性、モニタリングとモデリング、発生源特性評価、換気（建築）およびその他の環境制御技術など、非工業用建物の室内環境分野における幅広い関心分野を反映した論文を掲載しています。この雑誌で最も引用されている記事は、室内空気汚染物質と温熱条件が居住者のパフォーマンスに与える影響^{[ 50 ]} 、室内環境における液滴の移動^{[ 51 ]}、換気率が居住者の健康に与える影響^{[ 52 ]}などのトピックを扱っています。出版社: John Wiley & Sons。インパクトファクター（2019年）: 4.739 ^{[ 53 ]}
• 建築科学レビュー：1958年にオーストラリアのシドニー大学で創刊されたこの学術誌は、幅広い環境問題に関する科学的知識の開発、蓄積、応用を促進することを目的としています。同誌の説明によると、対象となるトピックは、建築科学技術、環境持続可能性、構造と材料、音響学、照明、熱システム、建築物理学、建築設備、建築気候学、建築経済学、人間工学、建築科学の歴史と理論、建築の社会科学など多岐にわたりますが、これらに限定されるものではありません。発行元：テイラー＆フランシスグループ
• 建築研究と情報：このジャーナルは、建物、建築ストック、およびそれらを支えるシステムに焦点を当てています。BRI のユニークな点は、建物に対する包括的かつ学際的なアプローチであり、建築環境やその他のシステムのライフサイクル全体にわたる複雑さを認識しています。掲載された記事は、建築環境の文化、環境、経済、社会、組織、生活の質、健康、幸福、設計、エンジニアリング間の複雑さと関連性を反映した概念的および証拠に基づくアプローチを使用しています。このジャーナルで最も引用されている記事は、パフォーマンスと実際のエネルギー消費の間のギャップ^{[ 54 ]} 、持続可能な建築の障壁と推進要因^{[ 55 ]}、レジリエントな都市の政治^{[ 56 ]}などのトピックを扱っています。発行元：Taylor & Francis Group。インパクトファクター（2019）：3.887 ^{[ 57 ]}
• Journal of Building Performance Simulation : この国際的な査読付きジャーナルは、建物の非構造性能のすべての分野、特に熱伝達、空気、水分伝達の科学的に徹底した進歩を促進するために、高品質の研究と最先端の「統合」論文を掲載しています。このジャーナルで最も引用されている記事は、建物のエネルギーと制御システムの共同シミュレーション^{[ 58 ]} 、建物ライブラリ^{[ 59 ]}、居住者の行動が建物のエネルギー需要に与える影響^{[ 60 ]}などのトピックを扱っています。発行元: Taylor & Francis Group。インパクトファクター (2019): 3.458 ^{[ 61 ]}
• LEUKOS：このジャーナルは、光アプリケーションに関連する工学的開発、科学的発見、および実験結果を掲載しています。関心のあるトピックには、光放射、光生成、光制御、光測定、照明設計、自然光、エネルギー管理、エネルギー経済、および持続可能性が含まれます。このジャーナルで最も引用されている記事は、照明設計の指標^{[ 62 ]} 、照明の質に影響を与える心理的プロセス^{[ 63 ]}、照明の質とエネルギー効率がタスクのパフォーマンス、気分、健康、満足度、および快適さに及ぼす影響^{[ 64 ]}などのトピックを扱っています。発行元：Taylor & Francis Group。インパクトファクター（2019）：2.667 ^{[ 65 ]}
• Building Simulation：この国際誌は、建物とそのシステムのモデリングとシミュレーションに関する、独創的で質の高い査読済みの研究論文とレビュー記事を掲載しています。目標は、建築科学技術の分野を、モデリングが例外ではなく日常的に建築のあらゆる側面で使用されるレベルまで促進することです。特に、モデリングツールの最近の開発と応用、およびそれらが建築科学技術の進歩に与える影響を反映した論文が注目されています。出版社：Springer Nature。インパクトファクター（2019）：2.472 ^{[ 66 ]}
• 応用音響学：このジャーナルは、工学および科学における音響の実際的な応用に関連する研究結果を扱っています。建築科学に関連するこのジャーナルで最も引用されている記事は、天然材料の吸音予測^{[ 67 ]} 、低コストの都市音響モニタリング装置の実装^{[ 68 ]}、天然ケナフ繊維の吸音^{[ 69 ]}などのトピックを扱っています。出版社：Elsevier。インパクトファクター（2019）：2.440 ^{[ 70 ]}
• Lighting Research & Technology : このジャーナルは、光に対する人間の反応、光の生成、光の制御、光測定、照明設計機器、自然光、照明設計のエネルギー効率、持続可能性など、光と照明のあらゆる側面を網羅しています。このジャーナルで最も引用されている記事は、建築照明に対する概日リズム刺激としての光^{[ 71 ]} 、色の再現性に対する人間の知覚^{[ 72 ]}、色域のサイズと形状が色の好みに与える影響^{[ 73 ]}などのトピックを扱っています。出版社: SAGE Publishing。インパクトファクター (2019): 2.226 ^{[ 74 ]}

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