
反射面、または地上アルベド改変(GBAM)は、地球のアルベド(太陽の可視光線、赤外線、紫外線(UV)波長を反射し、地表面への熱伝達を低減する能力)を高める太陽放射管理手法である。IPCCはGBAMを「屋根の白色化、土地利用管理の変更(例:不耕起栽培)、より大規模なアルベドの変更(氷河や砂漠を反射シートで覆うこと、海洋アルベドの変更)」と説明している。[ 1 ]: 348
最もよく知られている反射面は、「クールルーフ」と呼ばれる屋根の一種です。クールルーフは主に白い屋根と関連付けられていますが、さまざまな色や素材があり、商業ビルと住宅の両方で使用できます。 [ 2 ]太陽光を反射するために屋根材を白または淡い色に塗装することは、一部の地域(特にカリフォルニア州)の法律で推奨されています。[ 3 ]
この技術は、処理に利用できる表面積が限られているため、最終的な有効性が制限されます。この技術は、都市またはすべての集落を処理するかどうかに応じて、地球平均で 0.01 ~ 0.19 W/m 2の負の強制力をもたらすことができます。 [ 4 ]これは、大気中の二酸化炭素が倍増することによる3.7 W/m 2の正の強制力に比べると小さいです。さらに、小規模なケースでは、異なる材料を選択するだけでほとんどまたは無料で達成できますが、大規模に実施するとコストがかかる可能性があります。
2009年の王立協会の報告書によると、「土地表面の1%(約10 12 m 2)を覆う『白い屋根方式』の総コストは約3000億ドル/年となり 、検討された方法の中で最も効果が低く、最も高価な方法の1つとなる」とのことです。[ 5 ]しかし、二酸化炭素を排出して地球温暖化の一因となるエアコンの必要性を減らすことができます。
地球温暖化対策として、IPCC 2018年報告書は、地球全体の気温低下の可能性は「小さい」と指摘したが、地域規模での1 ~3℃の気温変化の認識については高い一致を示した。 [ 1 ]反射面を限定的に使用することで、都市のヒートアイランド現象を緩和できる。[ 6 ]
反射面は、農業地域や都市部のアルベドを変えるために使用でき、都市部や農業地域でアルベドが0.04 ~0.10 変化すると、地球の気温上昇を1.0 ℃上回る可能性があると指摘されている。 [ 1 ]
反射面アプローチは、どちらも地上設置型であるという点で、受動的な日中放射冷却(PDRC)に似ています。しかし、PDRCは「太陽吸収を減らすだけでなく、地球からの放射熱放出を増やす」ことに重点を置いています。[ 7 ]
暑い気候における遮熱屋根は、以下のような即時的および長期的なメリットをもたらします。
クールルーフは暑い夏には冷房エネルギーの節約になりますが、寒い冬には暖房エネルギー負荷が増加する可能性があります。 [ 11 ]したがって、クールルーフの正味のエネルギー節約は気候によって異なります。しかし、この問題を米国全土の空調付き商業ビルで調査した2010年のエネルギー効率研究[ 12 ]では、カナダと米国の国境付近の寒冷地でも、夏の冷房節約が冬の暖房の損失を上回り、電力と排出量の両方で節約できることがわかりました。材料を清潔に保つための適切なメンテナンスプログラムがないと、アルベドの劣化と汚れにより、クールルーフのエネルギー節約は時間の経過とともに減少する可能性があります。[ 13 ]
2018年の英国諸島の熱波の際にロンドンでクールルーフによる気温低下の影響をモデル化した研究では、すべての建物にクールルーフが設置されていると仮定した場合、この期間の熱中症による死亡者数(推定655 ~920人)は249人(32%)減少した可能性があることがわかりました。統計的生命価値を用いて、クールルーフによる死亡回避の便益は6億1500万ポンドの節約と推定されました。[ 14 ]
長年にわたる屋根膜の劣化に関する研究と実務経験から、太陽からの熱が耐久性に影響を与える最も強力な要因の 1 つであることがわかっています。屋根レベルでの高温と季節的または日々の大きな温度変化は、屋根膜の寿命に悪影響を及ぼします。極端な温度変化を抑えることで、膜システムの損傷の発生を減らすことができます。紫外線と赤外線を反射する材料で膜を覆うことで、紫外線と熱による劣化による損傷を軽減できます。白い表面は到達する放射線の半分以上を反射しますが、黒い表面はほぼすべてを吸収します。膜を太陽放射にさらさなければならない場合は、白または白くコーティングされた屋根膜、または白い砂利で覆うことが、これらの問題を制御するための最良のアプローチであると思われます。[ 15 ]
温暖な気候の都市部の平屋根をすべて白く塗ると、結果として地球全体の反射率が 10% 上昇し、24 ギガトンの温室効果ガス排出による温暖化効果を相殺することになります。これは、3 億台の自動車を 20 年間道路からなくすことに相当します。これは、93 平方メートル (1,000平方フィート)の白い屋根が、20 年間の寿命で 10 トンの二酸化炭素を相殺するためです。[ 16 ] 2008 年に行われた、反射率の増加による大規模な冷却に関する実際のケーススタディでは、スペイン南部のアルメリア県が、以前は砂漠だった広大な地域にポリエチレンで覆われた温室を設置した結果、周辺地域と比較して 20 年間で1.6 °C (2.9 °F)冷却されたことがわかりました。 [ 17 ]夏には、農家は植物を冷やすためにこれらの屋根を白く塗ります。
太陽光が白い屋根に当たると、その多くが反射され、大気を通過して宇宙空間に戻ります。しかし、太陽光が暗い屋根に当たると、光の大部分が吸収され、より長い波長として再放射され、大気に吸収されます。(これらの長い波長を最も強く吸収する大気中のガスは「温室効果ガス」と呼ばれています)。[ 18 ]マレーシアの高温多湿な気候に基づき、 2021年にペトロナス工科大学とマラ工科大学のSyed Ahmad Farhanらが実施した研究[ 2 ]の結果は、白い屋根瓦の選択により、熱伝導伝達と屋根表面温度のピーク値、および日中のプロファイル全体における熱伝導伝達と屋根表面温度の値が大幅に減少することを示唆しています。一方、夜間のプロファイルには影響がないことも明らかになりました。これは、夜間を通して空に熱が放出されるためです。建物からの熱放出は、太陽放射がないために起こります。太陽放射がないことで空の温度が低下し、空がヒートシンクとして機能し、建物から空への熱の移動が促進されて熱平衡が達成されます。
コンコルディア大学の研究者による2012年の研究では、スタンフォード大学の研究で使用された変数と同様の変数(例えば、雲の反応)が含まれており、都市におけるクールルーフやクール舗装の世界的な導入は、最大150 ギガトンの二酸化炭素排出量を相殺するのに相当する地球規模の冷却効果を生み出すと推定されています。これは、世界中のすべての車を50年間道路からなくすのに十分な量です。[ 19 ] [ 20 ]

白色の熱可塑性膜屋根(PVCおよびTPO)は本来反射性があり、屋根材として可能な最高レベルの反射率と放射率を実現しています。[ 22 ]例えば、白色の熱可塑性樹脂で作られた屋根は、太陽光線の80%以上を反射し、屋根が吸収した太陽放射の少なくとも70%を放射することができます。アスファルト屋根は、太陽放射の6~26%しか反射しません。
多くの商業用クールルーフ用途で使用されている白色の熱可塑性PVCおよびTPO膜に加えて、クールアスファルトシングルの分野でも研究が行われています。アスファルトシングルは北米の住宅用屋根材市場の大部分を占めており、消費者の好みが濃い色であるため、太陽光反射シングルの製造は特に困難であり、アスファルトシングルの太陽光反射率はわずか4~26%となっています。これらの屋根がより多くの太陽放射を反射するように設計されている場合、夏の冷房費の必要性が減ることで都市ヒートアイランド現象を軽減できます。反射率の高い屋根は寒い時期に暖房費が高くなる可能性がありますが、冬の暖房費の増加は夏の冷房費の節約よりも低いことが研究で示されています。[ 23 ]かなりの量の太陽光を反射する濃い色に対する消費者の要求を満たすために、さまざまな材料、コーティングプロセス、および顔料が使用されています。光のうち可視光スペクトルにあるのはわずか43%であるため、UVおよびIR光の反射率を高めることで、色に影響を与えることなく反射率を向上させることができます。[ 24 ]アスファルトシングルは表面粗さの大きい小さなほぼ球形の顆粒でできているため、表面粗さが大きいこともアスファルトシングルの低い太陽光反射率の一因となる。[ 25 ]これを軽減するために、表面粗さによる反射効率の低下を低減できる平らな岩片などの他の顆粒材料が研究されている。別の代替案は、顆粒を二重コーティングプロセスでコーティングすることである。外側のコーティングは、あまり反射しないかもしれないが、目的の色の顔料を含み、内側のコーティングは反射率の高い二酸化チタンコーティングである。
天然の白い砂利の被覆は、涼しい屋根や涼しい舗装を実現するための代替オプションとして考えることができる。[ 26 ]
最も高いSRI値と最も涼しい屋根はステンレス鋼製の屋根で、中程度の風速条件下では周囲温度よりわずか数度高いだけです。SRI値は100から115の範囲です。中には撥水性を持つものもあり、汚染された環境下でも清潔さを保ち、元のSRI値を維持します。[A]
既存の(または新しい)屋根は、表面に太陽光反射コーティングを施すことで反射性を持たせることができます。500種類以上の反射コーティングの反射率と放射率の評価は、クールルーフ評価協議会で確認できます。[ 27 ]
ローレンス・バークレー国立研究所の研究者らは、古代エジプト人が使用していた「エジプトブルー」として知られる顔料が可視光を吸収し、近赤外線領域の光を放出することを突き止めた。これは、屋根や壁を涼しく保つための建築材料として役立つ可能性がある。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

緑化屋根は蓄熱層を提供し、建物への熱の流れを減らすのに役立ちます。緑化屋根の太陽光反射率は植物の種類によって異なります(一般的に0.3~0.5)。[ 33 ]緑化屋根はクールルーフほど反射しないかもしれませんが、植物とその周辺を冷却する蒸散作用など他の利点があり、屋上温度を下げて自然に湿度を上げるのに役立ちます。さらに、緑化屋根の中には定期的な水やりなどのメンテナンスが必要なものもあります。
スタンフォード大学の研究者による2011年の研究では、反射屋根は建物内の温度を下げ、「都市ヒートアイランド現象」を緩和するものの、地球全体の気温を上昇させる可能性があることが示唆されました。[ 34 ] [ 35 ]この研究では、クールルーフに関連する建物のエネルギー節約(年間冷房エネルギー節約から年間暖房エネルギー損失を差し引いたもの)による温室効果ガス排出量の削減は考慮されていないと指摘されています(つまり、冬の太陽光からの熱が減少するため、居住空間を暖めるためにより多くのエネルギーを使用する必要があるということです)。ただし、これは冬の気温が低い地域にのみ適用され、熱帯気候には適用されません。また、冬に雪が降る地域の住宅は、冬の間ほとんど雪に覆われているため、暗い屋根から大幅に多くの熱を得ることはまずありません。ローレンス・バークレー国立研究所のヒートアイランドグループの研究者による「クールルーフと地球冷却」と題された応答論文では、著者らが認めた不確実性、統計的に有意でない数値結果、地球規模のフィードバックに対する局所的な寄与の分析における粒度の不足を指摘し、これらの研究結果の妥当性についてさらなる懸念を提起した。[ 36 ]
また、カリフォルニア大学サンディエゴ校ジェイコブス工学部が2012年に実施した、反射舗装と建物の相互作用に関する研究では、近くの建物に反射ガラスやその他の緩和策が講じられていない限り、明るい色の舗装から反射された太陽放射が近くの建物の温度を上昇させ、空調需要とエネルギー消費量を増加させる可能性があることがわかった。[ 37 ]
2014年、アリゾナ州立大学地理科学・都市計画学部の助教授であり、グローバル持続可能性研究所の上級持続可能性科学者でもあるマテイ・ジョルジェスク氏率いる研究チームは、都市拡大による温暖化を抑制することを目的とした最も一般的な適応技術の相対的な有効性を調査しました。研究結果によると、都市適応技術の性能は気温上昇を相殺できるものの、季節によって変動し、地理的にも依存することが示されています。[ 38 ]
具体的には、カリフォルニア州セントラルバレーで効果を発揮するクールルーフなどの対策が、フロリダなどの国内の他の地域で必ずしも同じ効果をもたらすとは限りません。降雨量やエネルギー需要など、地表付近の温度にとどまらない影響を評価すると、見落とされがちな重要なトレードオフが明らかになります。クールルーフは、夏季には特定の地域で特に効果的です。しかし、冬季には、北部の地域でこれらの都市適応戦略を実施すると、環境がさらに冷え込み、結果として快適なレベルを維持するために追加の暖房が必要になります。「夏季に得られるエネルギー節約は、地域によっては冬季にほぼ完全に失われます」とジョルジェスク氏は述べています。フロリダ、そして程度は低いものの南西部の州では、クールルーフによる影響は全く異なります。「フロリダでは、シミュレーションによると降水量が大幅に減少します」と彼は述べています。 「クールルーフの導入により、降雨量が1日あたり2~4ミリメートル減少するが、これはかなりの量(ほぼ50%)であり、水の利用可能性、河川流量の減少、生態系への悪影響につながる。フロリダでは、こうした意図しない結果のため、クールルーフは都市ヒートアイランド対策として最適ではないかもしれない。」研究者らは、都市のスプロール現象や温室効果ガスによって引き起こされる気温上昇に対抗するためには、慎重な計画と設計の選択を検討すべきだと提言している。さらに、「都市によって引き起こされる気候変動は、万能な解決策ではなく、最適なアプローチを選択する際に評価しなければならない特定の地理的要因に依存する」と付け加えている。[ 39 ]
2011 年に、 ASHRAE (米国暖房冷凍空調学会)、AIA (米国建築家協会)、 IESNA (北米照明工学会) 、USGBC (米国グリーンビルディング協議会)、 US DOE (米国エネルギー省)との協力により、一連の高度エネルギー設計ガイドが開発されました。これらのガイドは、ネットゼロエネルギービルに向けて 50% のエネルギー削減を達成することを目的としていました。これらは、中小規模のオフィスビル、中規模から大規模な小売店ビル、大規模病院、K-12 スクールビルの建物タイプを対象としていました。気候ゾーン 4 以上では、屋根の反射率についてはASHRAE 90.1規格に従うことが推奨されています。この規格では、これらのゾーンでは屋根が反射性である必要はありません。気候ゾーン 4 以上では、クールルーフは推奨される設計戦略ではありません。[ 40 ]
2011年に、米国エネルギー省(US DOE)と太平洋岸北西部国立研究所( PNNL )の協力のもと、「エネルギー性能を向上させるための実践的な方法」に関する一連の高度なエネルギー改修ガイドが作成されました。これらのガイドは、エネルギー効率を向上させることができる既存の小売およびオフィスビルの改修を目的としていました。クールルーフはすべての場所で推奨されているわけではありません。「この対策は、たとえば非常に寒い気候帯よりも、冷房期間が長い高温多湿の気候帯の方が費用対効果が高いと考えられます。温暖な気候にある建物では、この対策を検討する価値があります。」[ 41 ] [ 42 ]
銅開発協会は、2002年から、さまざまな色の屋根材の上やその上の配管内の配線の温度上昇を調査するいくつかの研究を実施しました。その結果、クールルーフ上の温度は、より暗い色の屋根材上の温度よりも高いという結論が出ました。これは、反射された太陽放射が屋上設備、配管、またはその他の材料によって遮られると、放射による熱利得を受けるという考え方を示しています。[ 43 ]
米国エネルギー省の「クールルーフの選択に関するガイドライン」によると、「クールルーフは周囲の環境を考慮して検討する必要があります。クールルーフの仕様を定め、エネルギー節約効果を予測することは比較的容易ですが、事前に少し考えておくことで、他の問題を防ぐことができます。クールルーフを設置する前に、次の質問を自問してください。反射した太陽光はどこへ行くのでしょうか?明るく反射性の高い屋根は、光と熱を近隣の高層ビルの高い窓に反射する可能性があります。晴れた日には、不快なまぶしさや、あなたや近隣住民にとって望ましくない熱を引き起こす可能性があります。反射によって発生する過剰な熱は、エアコンのエネルギー消費を増加させ、クールルーフの省エネ効果の一部を打ち消します。」[ 44 ]
米国エネルギー省の「クールルーフの選択に関するガイドライン」のクールルーフのメンテナンスに関する記述によると、「クールルーフは、汚染、歩行、風で運ばれてきたゴミ、水たまり、カビや藻の発生などにより汚れると、反射率が低下し、温度が上昇します。特に汚れた屋根は、製品ラベルに表示されているよりも大幅に性能が低下する可能性があります。歩行による汚れは、専用の通路を設けたり、屋根へのアクセスを制限したりすることで最小限に抑えることができます。急勾配の屋根は、雨水が汚れやゴミを洗い流しやすいため、汚れの蓄積の問題は少なくなります。一部のクールルーフ表面は「セルフクリーニング」機能があり、汚れが落ちやすく、反射率をより良く維持できる場合があります。クールルーフを清掃することで、設置時の状態に近い太陽光反射率を回復できます。適切な清掃手順については、必ず屋根メーカーに確認してください。清掃方法によっては屋根を損傷する可能性があるためです。一般的に、エネルギー節約のためだけに屋根を清掃するのは費用対効果が高くありませんが、屋根の清掃は屋根の定期メンテナンスプログラムの構成要素として組み込むことができます。したがって、エネルギー節約は、風化した太陽光反射率の値であって、きれいな屋根の値ではない。」[ 44 ]
太陽光が暗い屋根に当たると、その約15%が空に反射されますが、エネルギーの大部分は熱として屋根システムに吸収されます。クールルーフは、従来の暗い色の屋根よりもはるかに多くの太陽光を反射し、熱の吸収が少なくなります。[ 9 ]
クールルーフの効果を測定するために、2つの特性が用いられます。
涼しさを評価するもう1つの方法は、太陽光反射率指数(SRI)です。これは、太陽光反射率と放射率の両方を1つの値に組み込んだものです。SRIは、屋根が太陽熱を遮断する能力を測定するもので、標準的な黒(反射率0.05、放射率0.90)を0、標準的な白(反射率0.80、放射率0.90)を100と定義しています。[ 45 ]
理想的なSRIは約122です。このような材料は太陽光を一切吸収せず、非常に高い放射率(放射率1.0)を持ちます。反射率が高く放射率が低い屋根は、常に周囲温度に近い温度を維持し、暑い地域では熱の侵入を防ぎ、寒い地域では熱の損失を最小限に抑えます。一方、放射率の高い屋根は、同じ断熱性能でも寒い地域では熱損失がはるかに大きくなります。
屋根節約計算機(RSC)は、米国エネルギー省オークリッジ国立研究所が開発したツールで、白と黒の表面を持つ低勾配屋根の冷暖房節約量を推定します。[ 46 ]
このツールは、オークリッジ国立研究所とローレンス・バークレー国立研究所の共同開発により、住宅および商業ビルの両方について、業界共通の屋根の省エネ効果を提供するものです。年間純エネルギー節約量(冷房エネルギー節約量から暖房エネルギー損失量を差し引いた値)を報告するため、暖房および/または冷房システムを備えた建物にのみ適用可能です。[ 47 ]
太陽光反射車やクールカーは、暗い色の車よりも多くの太陽光を反射し、車内に伝わる熱量を減らします。そのため、エアコンの必要性、燃料消費量、温室効果ガスや都市大気汚染物質の排出量を減らすのに役立ちます。[ 48 ]
クールカラー駐車場は、反射塗料層で作られた駐車場です。[ 49 ]太陽光を反射するように設計されたクール舗装は、改質混合物、反射コーティング、透水性舗装、植栽舗装を使用する場合があります。[ 50 ]
鏡は、太陽放射を反射して温度を下げる反射面として研究されています。MEERは、屋上や農地などのオープンスペースでの広範な使用の可能性を秘めた鏡やポリマー反射フィルムの製造にリサイクル材料を使用することを提案している非営利団体です。カリフォルニアで試験が行われ、ニューハンプシャー、インド、アフリカでさらなる応用機会が開発されています。[ 51 ]
いくつかの論文では、太陽光を反射すると同時に、温室効果で 閉じ込められるには短すぎる8~20μmの長波赤外線(LWIR)波長でエネルギーを放出する特定の熱放射体(高度な塗料または印刷されたロール状の材料による)の展開が提案されている。この波長は宇宙空間に放射される。地球のエネルギー収支を安定させ、温暖化を止めるには、地球表面の1~2%(サハラ砂漠の半分以上の面積に相当)をこれらの放射体で覆う必要があり、展開コストは1.25~2.5兆ドルと示唆されている。温暖化を2 ℃ (3.6°F)ではなく1.5 ℃(2.7 °F)に 抑えることで節約できると推定される20兆ドルに比べれば低いが、維持費は含まれていない。[ 52 ] [ 53 ]
暖房日数が冷房日数より多い気候では、冬期の暖房による損失が冷房エネルギー使用量の削減効果を上回ってしまうため、白色反射屋根はエネルギー効率や節約の面で効果的ではない可能性があります。米国エネルギー情報局の2003年商業ビルエネルギー消費調査によると、米国では商業ビルの年間エネルギー消費量の36%が暖房によるもので、空調はわずか8%です。[ 54 ]エネルギー計算機では一般的に、寒冷地では濃い色の屋根システムで年間純節約が見込まれます。
理想的な屋根は、夏には熱を吸収せず、冬には熱を放出しない。そのためには、夏場の放射熱の獲得と冬場の放射熱の損失を完全に排除できる、非常に高いSRI(太陽光反射率)が必要となる。SRIの高い屋根は放射バリアとして機能し、魔法瓶のような効果をもたらす。高放射率のクールルーフは、冬場の放射熱損失によって気候的に不利になるが、ステンレス鋼などの反射性の高い金属屋根にはそのような不利はない。
2001年の連邦政府の調査で、ローレンス・バークレー国立研究所(LBNL)は、クールルーフの表面反射率に関連するピークエネルギー需要の削減を測定および計算しました。[ 55 ] LBNLは、調査対象のテキサスの小売ビルの元の黒いゴム屋根膜と比較して、改修されたビニール膜により、表面温度が平均24 ℃(43 °F)低下し、総空調エネルギー消費量が11%減少し、ピーク時の需要がそれに応じて14%減少することを発見しました。黒い屋根表面の夏の平均日中温度は75 ℃(167 °F)でしたが、白い反射面を改修すると、52 ℃(126 °F)と測定されました。税制上の優遇措置やその他の公共料金を考慮しない場合、年間エネルギー支出は7,200ドル、つまり1平方フィートあたり0.07ドル削減されました。(この数値は、エネルギー料金とピーク需要料金の両方を含みます)。
計測機器は、屋上の気象条件、建物内部および屋根層全体の温度、空調設備および建物全体の電力消費量を測定した。測定は、元の黒色のゴム製屋根膜を使用した状態と、同じ断熱材と空調システムを備えた白色のビニール製屋根に交換した後の両方で行われた。
実際のデータは丸一年分収集されたが、データの異常により、1か月分のデータと、研究のパラメータを満たさない数日分のデータが除外された。改修前の連続した36日間と、改修後の非連続稼働日数28日間のみが使用された。[ 55 ]
2009 年に実施され、2011 年に発表された別のケース スタディは、ニューヨーク州ジェームズビルのオノンダガ郡矯正局のために Ashley-McGraw Architects と CDH Energy Corp によって完了し、緑化屋根または植栽屋根、暗色のEPDM屋根、および白色反射TPO屋根のエネルギー性能を評価しました。測定結果によると、TPO および植栽屋根システムは、従来のEPDM表面よりも屋根の温度がはるかに低いことがわかりました。太陽吸収の減少により、夏の太陽熱取得は減少しましたが、暖房シーズン中の熱損失も増加しました。EPDM 膜と比較すると、 TPO屋根は 30% 高い熱損失があり、植栽屋根は 23% 高い損失がありました。[ 56 ]
2010年7月、米国エネルギー省は、国内のDOE施設や建物にクールルーフ技術をより広く導入するための一連の取り組みを発表しました。[ 57 ]この新たな取り組みの一環として、DOEは、DOE施設で新しい屋根を建設する際、または古い屋根を交換する際に、屋根の耐用年数にわたって費用対効果が高い場合はいつでもクールルーフを設置します。
2013 年 10 月、米国エネルギー省は、費用対効果の高いエネルギー戦略として、クールルーフを 100 点満点中 53 点 (0 ~ 100 の加重平均) と評価しました。[ 58 ]「気候の問題はクールルーフの性能に影響を与える可能性があります。クールルーフは温暖な気候ではより効果的ですが、寒冷な気候では暖房用途のエネルギー消費が増加する可能性があります。断熱材の使用量が多いほど、クールルーフの影響は小さくなります。エネルギー長官は、ライフサイクルコスト効率が実証された場合、新しい屋根を建設する場合、または DOE 施設の古い屋根を交換する場合に、すべての米国エネルギー省 (DOE) オフィスにクールルーフを設置するよう指示しました。他の連邦機関も同様にするよう奨励されました。」[ 58 ]
エネルギースターは、米国環境保護庁と米国エネルギー省が共同で実施するプログラムで、温室効果ガスの排出量を削減し、エネルギー効率の高い製品を選択することで企業や消費者が費用を節約できるよう支援することを目的としています。
低勾配屋根用途の場合、Energy Starの屋根製品プログラムでEnergy Starラベルの認定を受ける屋根製品は、EPAの試験手順に従って、初期太陽光反射率が0.65以上、耐候性反射率が0.50以上でなければなりません。[ 59 ]反射屋根製品の保証は、特定の企業または業界標準に関して、同等の非反射屋根製品に提供される保証とすべての重要な点で同等でなければなりません。
家電製品などの他のEnergy Star認定製品とは異なり、この評価システムは屋根全体ではなく、外表面のみを対象としています。消費者(つまり建物の所有者)は、Energy Starラベルが付いているということは屋根がエネルギー効率が良いことを意味すると考えるかもしれませんが、このテストは家電製品の基準ほど厳格ではなく、屋根の追加コンポーネント(屋根構造、耐火バリア、断熱材、接着剤、留め具など)は含まれていません。[ 60 ]同社のウェブサイトには、「反射屋根材の使用には固有の利点がありますが、期待されるエネルギー節約に基づいて屋根材を選択する前に、消費者はエネルギー省の「屋根節約計算機」ウェブサイト(www.roofcalc.com)で計算された期待される結果を検討する必要があります。反射屋根材で達成できるエネルギー節約は、施設の設計、使用される断熱材、気候条件、建物の場所、および建物の外皮効率に大きく依存することを覚えておいてください。」という免責事項が掲載されています。[ 60 ]
クールルーフ評価協議会[ 61 ](CRRC)は、屋根材の太陽光反射率と熱放射率を測定・報告するための評価システムを開発しました。このシステムは、850種類以上の屋根材を掲載したオンラインディレクトリに掲載されており、エネルギーサービスプロバイダー、建築基準機関、建築家や設計者、不動産所有者、地域計画担当者が利用できます。CRRCは、評価ディレクトリの信頼性を確保するため、毎年ランダムテストを実施しています。
CRRCの評価プログラムでは、製造業者や販売業者が、CRRCが測定した特定の特性に基づいて、屋根材製品に適切なラベルを貼付することができます。ただし、このプログラムでは、日射反射率や熱放射率の最低要件は規定されていません。
グリーン・グローブス・システムは、カナダと米国で使用されています。米国では、グリーン・グローブスはグリーン・ビルディング・イニシアティブ(GBI)が所有・運営しています。カナダでは、既存建築物向けのバージョンがBOMAカナダによって「Go Green」(Visez vert)というブランド名で所有・運営されています。
Green Globe は、建物の想定されるエネルギー消費量を評価するパフォーマンス ベンチマーク基準を使用し、実際の建物のパフォーマンスを反映した EPA の Target Finder によって生成されたデータと建物の設計を比較します。建物は 1 から 4 つのグローブの評価を得ることができます。これはオンライン システムであり、建物の情報は Green Globes が承認し訓練を受けたライセンス エンジニアまたは建築家によって検証されます。評価を受けるには、屋根材は少なくとも 0.65 の太陽光反射率と少なくとも 0.90 の熱放射率を備えている必要があります。植栽または高反射材、またはその両方で屋根の 1 ~ 100 パーセントが覆われている場合、最大 10 ポイントが付与される可能性があります。高放射率の物理学的根拠は非常に疑わしいです。これは、赤外線波長の熱を環境に容易に放射し、温室効果に寄与する材料を説明するだけだからです。高反射性で低放射率の材料の方が、エネルギー消費を削減するのにずっと優れています。
米国グリーンビルディング協会(USGBC)のLEED(エネルギー・環境デザインにおけるリーダーシップ)認証制度は、高性能で持続可能な建築物を開発するための、自主的で継続的に進化する国家基準です。LEEDは建築設計における製品選択の基準を提供しますが、製品の認証は行いません。
国際建築基準などの建築基準とは異なり、 USGBCのメンバーと特定の「内部」委員会のみが、内部審査プロセスに基づいて基準を追加、削除、または編集することができます。モデル建築基準はメンバーと「内部」委員会によって投票されますが、通常年に複数回開催される公開審査公聴会で、各基準開発サイクル中に一般市民からのコメントや証言を受け付けることができます。[ 62 ]
LEED 2009 バージョンでは、持続可能な敷地クレジット 7.2 ヒートアイランド効果 - 屋根を取得するには、屋根の表面の少なくとも 75% に、太陽光反射率 (SRI) が 78 以上の材料を使用する必要があります。この基準は、屋根面積の少なくとも 50% に緑化屋根を設置するか、次の式を満たす高アルベドと緑化屋根の組み合わせを設置することによっても満たすことができます。(最小 SRI 屋根の面積 / 0.75) + (緑化屋根の面積 / 0.5) ≥ 総屋根面積。[ 63 ]
白い反射屋根を持つLEED認証建物の例を以下に示します。[ 64 ]
このプロジェクトは、欧州連合のインテリジェント・エネルギー・ヨーロッパ・プログラムの枠組みの中で、欧州連合から共同出資を受けています。
提案された行動の目的は、EU におけるクールルーフの行動計画を作成し、実施することです。具体的な目標は次のとおりです。経験を共有し、EU における暖房および冷房消費に対するクールルーフの実際および潜在的な貢献についての理解を深めることで、政策開発を支援すること。建設および建物のストックへのクールルーフの統合の手順を削除および簡素化すること。クールルーフの受容性を向上させるために、意思決定者および利害関係者の行動を変えること。クールルーフに関する申請手順、建設および計画許可を含む、革新的な法律、コード、許可および基準の開発を普及および促進すること。[ 67 ]この作業は、技術、市場、政策、エンドユーザーの 4 つの軸で展開されます。
熱帯オーストラリアでは、亜鉛メッキ(銀色)のシート(通常は波形)は、真に「涼しい」白色ほど熱を反射しません。特に金属表面は赤外線を空に反射しないためです。[ 68 ]ヨーロッパのファッショントレンドでは、消費者のファッションを追求するために、より暗い色のアルミニウム屋根材が使用されています。
NYC °CoolRoofs は、ボランティアによって屋上を白く塗装するニューヨーク市の取り組みです。[ 69 ]このプログラムは、PlaNYCの一環として 2009 年に開始され、[ 70 ]ニューヨーク市の屋上 500 万平方フィート以上を白く塗装しました。[ 71 ] 2013 年 9 月 25 日水曜日、マイケル・R・ブルームバーグ市長は、500 棟目の建物の塗装と 2000 トン以上の二酸化炭素排出量の削減を記念して、ニューヨーク市で「NYC °CoolRoofs の日」を宣言しました。ボランティアは、アクリル系弾性塗料を屋根膜に塗布するために、刷毛やローラーを使用します。[ 72 ] 2011 年にコロンビア大学が行った、このプログラムで塗装された屋根の調査では、白い屋根は黒い屋根と比較して平均 43 度華氏低下したことがわかりました。[ 73 ]
ホワイトルーフプロジェクトは、屋根を白く塗ることを人々に教育し、力を与える全米規模の取り組みです。[ 74 ] [ 75 ]このプログラムの普及活動[ 76 ]は、米国の20以上の州と5か国でホワイトルーフプロジェクトの完了を支援し、何千人ものボランティアをプロジェクトに参加させ、数百の非営利団体や低所得者向け施設の屋根の塗装を支援してきました。
都市ヒートアイランドは、黒っぽいアスファルトの駐車場や道路舗装、広大な黒い屋根などの熱を吸収するインフラとまばらな植生が組み合わさって、周囲の田園地帯の気温よりも1~3 ℃(1.8~5.4 °F)気温が高くなる場所で発生する。[ 77 ] [ 78 ]
グリーンビルディングプログラムでは、都市ヒートアイランド現象とそれに伴う大気質の悪化(スモッグの発生)を緩和するために、クールルーフの使用を推奨しています。明るい色の屋根は日光を反射することで温度上昇を最小限に抑え、冷房エネルギーの消費とスモッグの発生を抑制します。LBNLによる調査では、クールルーフを含むこの影響を緩和する戦略が広く採用されれば、グレータートロントエリアでは年間1,100万ドル以上のエネルギーコストを節約できることが示されました。[ 79 ]