アースシェルター

アースシェルターは、アースハウス、アースバームハウス、アースシェルターハウス、^[1] アースカバードハウス、または地下ハウスとも呼ばれ、壁や屋根に土（土壌）を敷いた構造物（通常は家屋） 、または完全に地中に埋められた構造物です。

地球は熱質量として機能し、室内の空気温度を一定に保ちやすくなり、暖房や冷房にかかるエネルギーコストを削減します。

アース シェルターは、1970 年代半ば以降、特に環境保護論者の間で比較的人気が高まりました。しかし、この習慣は、人類が独自のシェルターを建設し始めたのとほぼ同じくらい前から存在していました。

• 「アースシェルターとは、土壌が不可欠な役割を果たす建築設計という一般的な意味を持つ一般的な用語です。」^[2]しかし、この定義には問題があります。なぜなら、土構造物（例えば、版築やコブ）は地上にあるため、通常はアースシェルターとは見なされないからです。
• 「建物がアースシェルターであると言えるのは、建物の外壁と接触する土壌や基質の量が熱的に有意な場合である^{[2] [3]。}ここで「熱的に有意」とは、問題の建物の熱効率に機能的な貢献をすることを意味する^{[2] 。」}
• 「建物の壁に対して土塊を外部熱質量として使用して構築された構造物。これにより熱損失が低減され、季節を通じて室内の空気温度が一定に保たれます。」^{[引用が必要]}
• 「屋根や壁を土で覆った住宅」^[4]
• 「部分的にまたは完全に地下に建てられた住宅。」^[5]
• 「建物内の居住環境を緩和し改善するために土を被せること。」^[6]

アースシェルターは最も古い建築様式の一つです。^[7]紀元前15,000年頃から、ヨーロッパの移動する狩猟民は、芝と土を使って、同じく地面に埋めたシンプルな円形の小屋を断熱していたと考えられています。^[8]何らかの形のアースシェルター建築は、歴史上多くの文化に見られ、世界中に広く分布しています。^[9]通常、アースシェルター建築を使用する文化の例は、他の場所の建築方法についての知識なしに発生します。^[9]これらの構造物にはさまざまな形があり、さまざまな名前で呼ばれています。一般的な用語には、ピットハウスやダグアウトなどがあります。

約 5,000 年前に遡る最も古い土塁の例の 1 つは、スコットランド北部沖のオークニー諸島のスカラ ブレイにあります。丘陵地のアース シェルターのもう 1 つの歴史的な例は、米国南西部のメサ ヴェルデです。これらの建物は、崖の表面の棚や洞窟に直接建設されています。正面の壁は、構造物を囲むように地元の石と土で構築されています。

北米では、ほぼすべてのネイティブアメリカンのグループが、ある程度、土で覆われた構造物を使用していました。^{[4]これらの構造物は「}アースロッジ」と呼ばれています（バラバラも参照）。^[要出典]ヨーロッパ人が北米を植民地化した当時、グレートプレーンズでは芝の家（「ソディ」）が一般的でした。^{[8] [10]}

中国では、紀元前2000年から人工の洞窟住居が住居として使われてきました。陝西省や山西省などの中国北部の特定の地域では、黄土が構造的に均一で圧縮されているため、安定した構造を持つ良質の建築材料が簡単に入手できるため、何世紀にもわたって土で覆われた家が使用されてきました。^[11]

1973年の石油危機では石油価格が急騰し、世界中で社会、経済、政治に大きな変化が起こりました。^[9]代替ライフスタイルや自然回帰運動への関心の高まりと相まって、米国やその他の国々ではエネルギーの節約と環境保護への関心が高まっていました。^{[12] [4]}

米国では1960年代初頭から、何人かの革新者が現代的なアースシェルターを設計していました。^[9]石油危機後から1980年代初頭まで、アースシェルター/地下住宅建設への関心が再び高まりました。 ^[4]これは、地中住宅の第一波と呼ばれています。^[9]建築家アーサー・クォームビーは、1975年にイギリスのホルムにアースシェルターの建物を完成させました。「アンダーヒル」と名付けられたこの建物は、イギリスで「最初の地下住宅」としてギネス世界記録に記録されています。^[2]

アースシェルターに関する出版物の大半はこの時期にさかのぼり、1983年までの数年間にこのテーマに特化した数十冊の本が出版されました。^[9]最初のアースシェルター建築に関する国際会議は1983年にオーストラリアのシドニーで開催されました。 ^[9] 2回目の会議は1986年に米国のミネアポリスで開催される予定でした。^[9]

この時代に活躍したアース・シェルターの著名な支持者としては、マイク・オエラー、ロブ・ロイ、ジョン・ヘイト、マルコム・ウェルズ、ピーター・ベッチ、ケン・カーンなどがいます。

1980年代後半から、地下住宅の人気が高まっています。^[5]この技術はロシア、中国、日本でより一般的です。^[5]中国北部には他のどの地域よりも多くの地下住宅がある可能性があります。^[9] 1987年現在、この地域では約1000万人が地下住宅に住んでいます。^[9]

ヨーロッパやアメリカでは何千人もの人々が地下で暮らしていると主張する人もいる。^{[5]ヨーロッパの著名な例としては、スイスの建築家ピーター}・ベッチの「アース・ハウス」がある。スイスには、9つのアース・シェルターからなる住宅団地（ディーティコンのレッテン通り）を含め、約50のそのようなアース・シェルターがある。英語圏で最もよく知られている現代のアース・シェルターの例は、おそらくアースシップ、つまりアースシップ・バイオテクチャーが販売するパッシブソーラー・アース・シェルターのブランドだろう。アースシップは米国ニューメキシコ州に集中しているが、世界中でそれほど一般的ではない。英国などの他の地域では、アース・シェルターはより珍しい。^[5]

全体的なアースシェルターの建設は、建築家、エンジニア、一般の人々から、型破りな建築方法と見なされることが多い。アースシェルターの技術は一般に知られておらず、社会の多くはこのタイプの建築を知らない。一般的に言えば、掘削コスト、防湿の必要性の増加、地上の住宅に比べてより大きな重量に耐える構造の必要性により、アースシェルターは比較的まれなままである。この点で、地上の気密性、超断熱性、低炭素またはゼロ炭素の建物に適用されるパッシブハウス（PassivHaus）エネルギー性能基準は、現代ではるかに広く採用されている。PassivHaus基準に認定された20,000を超える建物が北欧全域で建設されている。^[13]時間の経過とともに、建築スペースの利用可能性が減少し、環境に優しい住宅に対するニーズと関心が高まるため、アースシェルターがより一般的になるという仮説もある。^[5]

現在でも、中国北部の黄河沿いを中心に、推定3000万～4000万人がこのような土造りの家に住んでいる。この地域の土造りの家は主に2種類ある。1つ目は竪穴住居である。^[11]通常、人々は約10メートルの深さの長方形の地下の穴である沈んだ中庭を掘り、メインの中庭から掘った部屋を配置する。2つ目は、土の崖をくり抜いて作った住居スペースで、南向きであることが多く、ファサードはレンガや石で仕上げられることもある。掘削の手間がかからないため、通常は中庭が広くなっている。

アースシェルターには主に3つの種類があります。^{[2] [3]}また、アースシェルターへのアプローチは、使用する材料や費用の点でも大きく異なります。「ローテク」アプローチには、自然な建築技術、木製の柱と小屋風の屋根、材料のリサイクル、所有者の労働、手作業による掘削などが含まれます。^[3]比較的ハイテクなアプローチは、コンクリートや鋼鉄を使用するため、規模が大きくなります。^[3]建設後のエネルギー効率は通常より高くなりますが、ハイテクなアプローチでは、内包エネルギーが高く、コストが大幅に高くなります。^[3]

土盛り（「バンデッド」とも呼ばれる）^[2]タイプでは、土が外壁に対して盛り上げられ、^[3]建物から離れる方向に傾斜している。盛り上げは部分的または全体的である。^[2]極地側の壁は盛り上げられるが、^[3]赤道側の壁は盛り上げられない（温帯地域）。通常、このタイプのアースシェルターは、元の地盤上またはわずかに下の位置に建設される。^[要出典]建物が元の地盤面より上にあるため、土盛りでは地下構造や完全に埋設された構造に比べて湿気の問題が少なく、^[要出典]建設コストも低くなる。 [14]ある報告によると、土盛りは完全に地下構造の場合の90～95%のエネルギー利点をもたらす。^{[14 ]}

丘陵内（「土で覆われた」^[3]または「高架式」とも呼ばれる）^[5]構造は、斜面または丘の中腹にアース シェルターを設置し、壁に加えて屋根も土で覆うものです。^[3]最も実用的な用途は、赤道（北半球では南、南半球では北）に面した丘、熱帯地方では遠日点（北）に面した丘、または熱帯地方のすぐ外側の東に面した丘を使用することです。このタイプのアース シェルターでは、露出した壁は 1 つだけで、丘の外に面した壁で、他のすべての壁は土/丘の中に埋め込まれています。これは、寒冷気候と温帯気候で​​最も一般的でエネルギー効率の高いアース シェルターの形式です。^{[6] [15]}

真の地下式（「チャンバー式」または「地下」とも呼ばれる）アースシェルターは、地面を掘削して地下に建てられた住宅を指します。十分な光と換気を確保するために、シェルターの中央にアトリウムまたは中庭^[9]が建設されることがあります。アトリウムは必ずしも盛り上がった地面で完全に囲まれているわけではなく、片側が開いている U 字型のアトリウムが使用されることもあります。^[15]

アトリウム アース シェルターでは、居住空間はアトリウムの周囲に配置される傾向があります。アトリウムの配置は、1 階または 2 階建ての盛り土/丘の中腹の設計よりもはるかにコンパクトなプランを提供します。そのため、暖房の必要性という点では、エネルギー効率が低くなるのが一般的です。^[要出典]そのため、アトリウム設計は主に温暖な気候で見られます。^[15]ただし、アトリウムは空気を閉じ込める傾向があり、それが太陽によって加熱され、熱損失を減らすのに役立ちます。^[要出典]アトリウム設計は平坦な場所に適しており、かなり一般的です。^[15]

アースシェルターの定義によっては、他のタイプも含まれることがあります。カルバート住宅（「カットアンドカバー」）では、プレキャストコンクリートの容器と大口径のパイプが接続設計に配置され、居住空間が形成され、その後土で埋め戻されます。^[5] 1980年代の日本の実験的な建築設計は、「アリスシティ」と呼ばれ、広くて深い円筒形のシャフトを地中に埋め、ドーム型の天窓屋根を使用することを提案しました。 ^[5]人工の洞窟は、地中にトンネルを掘って作ることができます。^[5]温室を地下に建設することも推測されています。^[16]学校、商業センター、政府庁舎、その他の建物を地下に建設することができます。^[9]

アース シェルターは、太陽熱暖房システムと組み合わせられることがよくあります。最も一般的には、パッシブ ソーラー設計技術がアース シェルターで使用されます。北半球のほとんどの地域では、北、東、西の面を土で覆った南向きの構造が、パッシブ ソーラーシステムの最も効果的な用途です。南側の壁のほとんどの長さに渡る大きな二重ガラス、三重ガラスの窓は、太陽熱の獲得に不可欠です。夜間の熱損失を防ぐために、窓に断熱カーテンを付けるとよいでしょう。また、夏季には、オーバーハングや何らかの日よけ装置を設けて、過剰な太陽熱の獲得を遮断します。

パッシブ年間蓄熱は、直接的なパッシブ太陽熱加熱と数か月間持続する熱電池効果によって、アース シェルター内の年間を通じて一定の温度を作り出すことを理論化した建築コンセプトです。これらの原理に従って設計されたアース シェルターは、夏に太陽熱を蓄え、他の形態の加熱を必要とせずに冬の間ゆっくりと放出すると主張されています。この方法は、発明家で物理学者のジョン ハイトが 1983 年の著書で初めて説明しました。^[17]その主要コンポーネントは、アース シェルターから全方向に数メートル伸びる、断熱性と防水性のある「傘」です。そのため、「傘の家」と呼ばれています。この傘の下の土は、毎日および季節ごとに一定の温度変化にさらされる周囲の土に比べて暖かく乾燥した状態に保たれます。これにより、土の大きな蓄熱エリア、つまり実質的に巨大な熱質量が生まれます。熱はアース シェルター内のパッシブ太陽熱によって得られ、伝導によって周囲の土に伝達されます。したがって、アース シェルター内の温度が周囲の土の温度より下がると、熱はアース シェルターに戻ります。しばらくすると、外部環境の年間熱変化の平均である安定した温度に達します。一部の人々は、建設の難しさや費用、湿気、証拠の欠如などの懸念を述べて、この技術（およびアースシェルター技術全体）を批判しています。^[18]

受動的な季節エネルギー貯蔵を目的とした別の設計である年間地中太陽光発電は、アースシェルターに適用されることがあります。^{[引用が必要]}

パッシブ冷却は、ファンまたは対流によってほぼ一定温度の空気を地中に埋設された冷却管に引き込み、その後住宅の居住空間に送り込みます。これにより、居住者に新鮮な空気が供給され、 ASHRAEで要求される空気交換も行われます。

1981年、オーラーは低予算の建築設計（地面に穴を掘り、木の板で壁を作り、その裏にプラスチックのシートを張ったもの）を宣伝し、基礎が不要、建築資材や労働力が少なくて済む、メンテナンスが少なくて済む、見た目が美しい、当時の米国での税率が低い、温度調節にかかる費用が少ない、荒天の影響を受けにくい、家に入る配管が凍結しない、「環境に優しい」、比較的耐火性があり、防音性があり、同様の広さの土地にある普通の家に比べて庭のスペースが広いと主張した。^[19]

彼はまた、地下の窓からの眺めは他の窓からの眺めよりも良かったと主張し、地下の家で使用した床材（むき出しの土の上にプラスチックのシートを敷いたもの）は他の場所で入手できるものよりも「優れている」と主張した。^[19]

彼は設計に温室を組み込むと主張した。^[19]

彼は、核戦争の場合には自分の家が核シェルターとして使えると主張し、また社会が完全に崩壊した場合には、自分の設計は無差別攻撃に対して普通の家よりも防御力が高く、また潜在的な敵（地図を持たず、その地域に不慣れな者）からよりよく隠されると主張した。彼は、地下に住む人々は「大気中の放射線」（放射性降下物）からよりよく守られると信じていた。彼の設計は防水加工が施されていないため、「水源に近い」ことになり、部屋の真ん中に井戸を掘るだけで済む可能性もあった。^[19]

さらに彼は、スキルや能力に関係なく、誰でもわずか50ドルで彼の設計の1つを構築できると主張した。^[19]

圧縮された土は、その密度により熱質量として機能します。^[14]つまり、熱を蓄え、ゆっくりと放出します。圧縮された土は、絶縁体というよりは熱伝導体です。土壌のR値は、1センチメートルあたり約0.65R（1インチあたり0.08R）^[17]または1インチあたり0.25R ^[14]とされています。土壌のR値の変動は、土壌の水分レベルの違いに起因する可能性があり、水分レベルが高くなるとR値が低くなります。^{[17]土壌の最も表面の層は通常、密度が低く、さまざまな植物の根系を含んでいるため、}断熱材として機能します。^[14]つまり、そこを通過する温度の速度が低下します。

太陽からの熱の約50％は地表で吸収されます。^[20]その結果、地表の温度は昼夜サイクル、天候、特に季節によって大きく変化する可能性があります。地下では、これらの温度変化は鈍化し、遅れます。これを熱遅れと呼びます。したがって、地球の熱特性により、冬には地表下の気温が地表の気温よりも高くなり、逆に夏には地表の気温が地表の気温よりも低くなります。

実際、地下十分深い地点では、温度は年間を通じて一定であり、この温度は夏と冬の気温のほぼ平均です。^{[20] [17]}この地球深部の一定温度（振幅補正係数とも呼ばれる）の値は、情報源によって異なります。報告されている値には、乾燥土壌の場合は5～6 m（16～20フィート）、^{[13] 6} m（20フィート）、[17] 15 m（49フィート）、^[20] 4.25 m（13.9フィート）、湿った土壌の場合は6.7 m（22フィート）などがあります。^[21]このレベルより下では、地球内部から上昇する熱により、100 m（330フィート）ごとに平均2.6 °C（5 °F）温度が上昇します。^[20]

最高気温と最低気温の間の日中の気温変化は、季節的な気温変化と同様に波としてモデル化できます（図を参照）。建築学では、外部温度の最大変動と内部温度の関係を振幅減衰（または温度振幅係数）と呼びます。^[13] 位相シフトは、外部の最低気温が内部に到達するのにかかる時間です。^[13]

建物を部分的に土で覆うと、構造物の熱質量が増加します。^[13]断熱材と組み合わせると、振幅の減衰と位相シフトの両方が実現します。言い換えれば、土で覆われた構造物は、夏にはある程度の冷房を、冬には暖房の両方を受けます。^[13]これにより、他の暖房や冷房の手段の必要性が減り、エネルギーを節約できます。^[4]寒冷な気候で熱的に重い建物の潜在的な欠点は、長期間の寒冷期間の後、外気温が再び上昇したときに、構造物の内部温度が遅れて暖まるのに時間がかかる傾向があることです（他の形式の暖房がない場合）。

アース シェルター内の空気の浸入を減らすことは、利点となります。構造物の 3 つの壁は主に土で囲まれているため、外気にさらされる表面積はごくわずかです。これにより、窓やドアの隙間から暖かい空気が家から逃げる問題が軽減されます。さらに、土壁は、これらの隙間から侵入する可能性のある冬の冷たい風から保護します。ただし、これは室内の空気の質に潜在的な問題となる可能性もあります。健康的な空気の循環が鍵となります。

構造物の熱容量の増加、地熱の遅れ、不要な空気の侵入に対する保護、パッシブソーラー技術の併用により、追加の暖房や冷房の必要性が最小限に抑えられます。そのため、一般的な構造の住宅と比較して、住宅に必要なエネルギー消費量が大幅に削減されます。

土造りの家のユニークな構造は、激しい暴風から家を守ってくれます。強風で吹き飛ばされたり倒れたりすることはありません。構造工学、そして何よりも角や露出部分（屋根）がないことなどにより、暴風雨による被害を受ける脆弱な表面が排除されます。^[22]

標準的な建物の材料需要と比較すると、アースシェルター住宅は天然資源の量を大幅に削減できます。^[23]伝統的な木造住宅は、骨組みや内装仕上げに木材が必要であり、これはかなりの需要です。土を主な建築材料として景観に溶け込ませるアースシェルター住宅は、木材の需要を大幅に削減します。

地球の家は、水、土、植物だけでなく、動物や家禽も有機的に含んでいます。アーコロジーは、生態学的発展における動物や植物と人工建築物との関係を研究します。^[24]たとえば、家禽や家畜の飼育は、伝統的な中国の農村部の人間の居住地の重要な部分であり、これらの要素は環境に有益な安定した持続可能な生態学的サイクルを生み出します。

従来の建物と比べると、土の家は周囲の環境に溶け込みやすく、土で覆われた屋根が建物を風景の中に隠します。

この工法は、伝統的な家屋の基礎部分で覆われる屋根の土壌の窒素固定に有利であると主張する人もいる。従来の屋根とは異なり、アースハウスの屋根では半自然に植物が生育できる。^[22]

このような家屋は丘陵地帯の斜面にテラスハウスとして建てられることもある。^[22]

木材などの他の建築材料と比較して、アースハウスはコンクリートの使用と屋根の断熱性により効率的な防火性を備えています。アースシップの例を見ると、他のタイプの建物と比較して構造が火災に耐えたケースが報告されています。^[25]

地中住宅の居住者は、より小さな地震に気付いたと報告していますが、地中住宅は地中に埋まっているため、地盤とともに動くため、大きな地震に対しては耐性があります。土の入った桶の上に小さな小枝の家を置いたところを想像してください。土を振ると、家は揺れて揺れます。しかし、家を土の中に埋めておけば、桶を振っても家にそれほどの揺れは生じません。

屋根の覆いは掘削された材料を使用して行われ、植物を植えることができる。^[19]

アースハウスの居住エリアと地表の間の土の質量により、アースハウスは衝撃や爆風による被害、あるいは核爆弾に伴う放射性降下物から大幅に保護されます。^[19]

アースシェルターは、防音効果だけでなく、隣人からのプライバシーも提供します。^[19]地面は外部の騒音に対する音響保護を提供します。これは、都市部や高速道路の近くでは大きな利点となります。

土で覆われた住居は、土と大地の色の調和で表現されています。^[24]一方、土と大地の物質的特性は、土の家屋に地形学的塊のシンプルさを与えます。また、土の家屋は風景に完全に溶け込み、周囲の美しさを際立たせます。これは、アーコロジーの概念の重要な基礎です。たとえば、中国北部のヤオドンと竪穴洞窟住居は地下に隠れており、黄土高原の環境に完全に溶け込んでいます。コロンビアのシパキラ市近くの岩塩山にある塩の大聖堂は、輪郭に沿って建てられ、自然の特徴を際立たせています。

住宅建設の全体的なコストに影響を与える主な要因は3つあります。つまり、設計の複雑さ、使用される材料、所有者が建設の一部または全部を行うか、他の人に依頼するかです。^[4]複雑な設計の注文住宅は、既成住宅よりも高価で建設に時間がかかります。高価な材料を使用する住宅は、安価な材料を使用する住宅よりも高価になります。所有者の労働力により、建設コストを大幅に削減できます。^[4]

アースシェルタープロジェクトと通常の住宅建設は、どちらも設計、材料、労働力に大きなばらつきがあります。そのため、両者のコストを正確に比較することは困難ですが、一般的にアースシェルターの方がはるかに高価です。^[4]

オーラー様式で建てられた小さな「地下の家」は、地面に掘った単純な防水加工のない穴に、単純な板と壁に貼ったビニールシートだけであり、無償労働（仕事に行く時間がないという機会費用は無視）とリサイクル材料（窓や壁の板など）を使用しているにもかかわらず、標準価格の新しい建設資材を使用して通常の家を請負業者に支払う場合と比較して、建設コストが30％安くなると推定されています^[4]。ただし、オーラーの設計は数年後にはすぐに腐って崩壊します。

アースシェルターのコストに大きく影響する要因は、それを覆う土の量です。構造物を覆う土の量が多いほど、荷重に耐えられる構造にするために必要な費用が大きくなります（屋根も参照）。^{[14] [4]}アースシェルターに特有のもう1つの重要なコスト要因は、現場の掘削と埋め戻しです。^[14]防水の量もコストがかかります。一方、アースシェルターは露出した外部がほとんどないため、メンテナンスコストは低くなります。^[26]

多くの金融機関は、地下に建てられた住宅への融資を完全に排除するか、^[27]あるいはこのタイプの不動産がその地域で一般的であることを要求します。^[要出典]

全体的に、アース シェルターの設計は、通常の住宅に比べて技術的に困難です。アース シェルター住宅の設計と建設は型破りであるため、地域の建築基準法や条例を調査したり、順守したりする必要があるかもしれません。建設会社の多くはアース シェルター建設の経験がほとんどないかまったくないため、最高の設計であっても物理的な建設が損なわれる可能性があります。アース ハウスの特殊な構造により、通常、壁は垂直ではなく丸みを帯びており、特に家具や大きな絵画に関して、室内装飾に関する問題が発生する可能性があります。

壁の修理は非常に難しく、家を一から再評価して再建する必要があるかもしれません。

アースシェルターは部屋を追加して拡張することはできません。拡張するには、建物のコンクリート壁を覆う防水シーラントを剥がす必要があります。

「グリーンビルディング」では、建物の「生涯」の4つの段階、すなわち材料の供給源、建設、使用、解体（ライフサイクルアセスメント）が説明されています。^[13]カーボンゼロビルディングやカーボンマイナスビルディングという用語は、これら4つの段階における温室効果ガスの純排出量を指します。したがって、特定の構造が本当に環境に優しいかどうかという疑問が生じます。たとえば、原材料は地球から抽出され、輸送され、その後建築材料に加工され、販売のために再び輸送され、最終的に建設現場に輸送される必要があります。これらの各段階で大量の化石燃料が使用される可能性があります。

アースシェルターでは、壁や屋根にかかる土の重さに耐えるために、より重い建築資材が必要になることがよくあります。特に鉄筋コンクリートは、建物 1 棟あたりに大量に使用する必要があります。コンクリートの製造は、温室効果ガスの主な発生源です。

使用される材料は、生分解性のない物質であることが多いです。材料は水を遮断する必要があるため、プラスチックで作られることが多いです。また、敷地の掘削には、非常に多くの時間と労力がかかります。全体的に、建物の仕上げは最小限で済み、メンテナンスも大幅に少なくて済むため、建設は従来の建設と同等です。

アースシェルターが適切に設計され、換気されていない場合、浸水、内部結露、音響不良、室内空気質の低下などの問題が発生する可能性があります。湿度が非常に高いと、カビや白カビが繁殖し、かび臭い臭いがして、健康上の問題を引き起こす可能性があります。多くのアースシェルター住宅は地下に建てられているため、ラドンガス（肺がんのリスクを高めることが知られています）やその他の望ましくない物質（建設資材からのガス放出など）が蓄積する可能性があります。

浸水の恐れは、防水層が貫通したエリアの周囲で発生します。土は通常、徐々に沈下します。屋根から出ている通気口やダクトは、動く可能性があるため、特定の問題を引き起こす可能性があります。プレキャスト コンクリート スラブは、その上に土/土壌が層になっているときに 1/2 インチ以上のたわみが生じる可能性があります。このたわみ中に通気口やダクトがしっかりと固定されている場合、通常は防水層が破損します。この問題を回避するには、通気口を建物の他の側面 (屋根以外) に配置するか、パイプの別のセグメントを設置することができます。建物の大きなセグメントにぴったり収まる屋根の細いパイプを使用することもできます。浸水、結露、室内空気質の低下の恐れはすべて、適切な防水と換気によって克服できます。

大きな窓（北半球では通常南向き）があるにもかかわらず、多くの地下住宅では窓の反対側に暗い場所があります。家の片側から入ってくる自然光はすべて「トンネルまたは洞窟効果」を与えることがあります。

崩壊の報告はまれであるようだ。あるケースでは、アースシェルターの著者であり提唱者であった人物が、自らが設計した土屋根が崩壊して死亡した。^[14]

地上の住宅と比較すると、アースシェルターは緊急時に避難経路が限られる可能性があり^[26]、避難および窓の建築基準を満たさない可能性があります。^[14]

アースシェルターは、既存の地域の建築基準に適合できない場合があり、合法的に居住できない可能性があります。

アース シェルター住宅は、多くの場合、エネルギーの保全と節約を念頭に置いて建設されます。アース シェルターの特定の設計により、最大限の節約が可能になります。盛り土または丘陵内の建設の場合、一般的な計画では、すべての居住スペースを家の赤道側 (または緯度に応じて北または東) に配置します。これにより、寝室、リビング ルーム、キッチン スペースに最大限の太陽放射が提供されます。浴室、収納、ユーティリティ ルームなど、自然光や大規模な暖房を必要としない部屋は、通常、シェルターの反対側 (または丘陵内) に配置されます。このタイプのレイアウトは、両方のレベルが完全に地下にある 2 レベルの住宅設計に置き換えることもできます。この計画は、コンパクトな構成と構造が地中深くに沈んでいるため、アース シェルター住宅の中で最もエネルギー効率が高くなります。これにより、1 階建てのシェルターよりも、露出した壁に対する土被りの比率が大きくなります。

土壌の種類は、敷地計画の際に重要な要素の 1 つです。土壌は、適切な支持力と排水性を備え、熱を保持するのに役立つ必要があります。排水性に関して、アース シェルターに最も適した種類の土壌は、砂と砂利の混合物です。適切に粒度調整された砂利は、大きな支持力 (1 平方フィートあたり約 8,000 ポンド) と優れた排水性を備え、凍上の可能性が低くなります。砂と粘土は浸食の影響を受けやすい場合があります。粘土質土壌は、浸食の影響が最も少ないものの、適切な排水ができないことが多く、凍上の可能性が高くなります。粘土質土壌は、熱による収縮や膨張の影響を受けやすいです。土壌の水分含有量と、年間を通じてその含有量が変動することを把握しておくと、潜在的な加熱の問題を防ぐのに役立ちます。一部の土壌では、凍上も問題になることがあります。細粒土は水分を最もよく保持しますが、最も凍上の影響をうけやすいです。凍上の原因となる毛細管現象を防ぐには、基礎を凍結帯より下に置く、浅い基礎の周りの地表を断熱する、凍結に弱い土壌を粒状物質に置き換える、既存の土壌に粗い物質の排水層を入れて毛細管現象による水分の吸い上げを阻止するなどの方法があります。

土でできたシェルターの周りに水が溜まると、シェルターが損傷する可能性があります。地下水位の高い場所を避けることが重要です。表面と地下の両方の排水を適切に処理する必要があります。建物に防水加工を施すことが不可欠です。

アトリウムの設計では洪水のリスクが増大するため、周囲の土地は建物からすべての側面に向かって傾斜させる必要があります。屋根の端の周囲に排水管を設置すると、余分な水を集めて除去するのに役立ちます。盛土された住宅では、屋上の端に沿った盛土の頂上に遮断排水口を設置することをお勧めします。盛土の中央に遮断排水溝を設置することも役立ちます。また、盛土の裏側に擁壁を設置して段々にすることもできます。傾斜した敷地では、流出によって問題が発生する可能性があります。排水溝または溝を建設して家の周囲に水を流すか、排水タイルを敷いた砂利を敷いた溝を基礎排水口とともに設置することができます。

特に傾斜地を評価する場合は、土壌の安定性も考慮する必要があります。傾斜地はそのままにしておくと本質的に安定しますが、切り込みを入れると構造上の安定性が大幅に損なわれる可能性があります。シェルターを建設する前に、傾斜地を支えるための擁壁や埋め戻し材を建設する必要があるかもしれません。

比較的平坦な土地では、完全に凹んだ中庭のある家が最も適切な設計です。傾斜した敷地では、家は丘の真ん中に建てられます。傾斜によって窓の壁の位置が決まります。温暖から寒冷の気候では、太陽光の恩恵を受けるため、北半球では南向きの露出した壁（南半球では北向き）が最も実用的な向きです。赤道に最も近い熱帯地方では、極端な温度を和らげるために遠日点（または北東）に向かって北向きが最も実用的な向きです。熱帯地方のすぐ外で午後の過度の熱を避ける最も実用的な方法は、東向きの家、または西海岸に近い場合は、東端と西端を露出させて 2 つの長い側面を地中に埋めることです。

アースシェルター建設の対象となる地域や場所によって、アースシェルター建設の利点と目的は異なります。涼しく温暖な気候の場合、冬の熱の保持、浸水の回避、冬の太陽光の確保、熱質量の利用、夏の日陰と換気、冬の風と冷気の流入の回避が目的です。暑く乾燥した気候の場合、湿度の最大化、夏の日陰の提供、夏の空気の流れの最大化、冬の熱の保持が目的です。暑く湿気の多い気候の場合、夏の湿気の回避、夏の換気、冬の熱の保持が目的です。

日々の気温や季節の気温が極端に高い地域では、熱質量としての土の価値が強調されます。アース シェルターは、冷房と暖房の需要が高く、温度差が大きい地域では最も効果的です。米国南東部などの地域では、湿度が高いことによる結露の問題のため、アース シェルターのメンテナンスと建設に特別な注意が必要になる場合があります。昼夜の温度差がわずかしかない場合、その地域の地表温度は高すぎて、土を冷却できない可能性があります。冬季の太陽放射が適切で、自然換気のための十分な手段があることが望ましいです。風は、風冷えや熱損失、シェルターの換気に関する理由から、敷地計画中に評価する重要な側面です。北半球では、南向きの斜面は、通常北から吹き込む冷たい冬の風を避ける傾向があります。完全に凹んだシェルターも、これらの厳しい風に対して十分な保護を提供します。ただし、構造内のアトリウムは、サイズによっては小さな乱気流を引き起こす可能性があります。夏季には卓越風を利用すると便利です。ほとんどのアースシェルターでは窓の配置が限られており、空気の侵入も防げるため、適切な換気が行われないと建物内の空気がよどんでしまうことがあります。風を利用すると、ファンやその他の能動システムを使用せずに自然換気が可能になります。季節風の方向と強さを知ることは、通風を促進する上で非常に重要です。この効果を得るために、一般的には、盛り土されたシェルターや完全に埋め込まれたシェルターの屋根に通気口が設けられます。

建築資材の選択では、構造の種類、敷地の特性、気候、土壌の種類、設計を考慮する必要があります。深く埋設された構造物には、より強くて長持ちする建築資材が必要です。周囲の地面の圧力と湿気に耐えるために、防水性と断熱性のある材料も使用する必要があります。たとえば、コンクリートや鉄筋の石積み、木材、鋼鉄はすべて実用的な材料です。コンクリートは、その強度、耐久性、耐火性により、地下構造の建物に最も一般的に使用されています。現場打ちコンクリートは、土被りが 6 フィート (1.8 メートル) 未満のコンクリート基礎、床スラブ、外壁などの重要でない構造要素に使用されます。対照的に、プレキャスト鉄筋コンクリートは、床、壁、屋根に使用できます。コンクリート石積みユニットは、必要な構造的完全性に応じて、垂直の鉄筋の周りにユニットを配置しやすいように「A」または「H」を使用して、8 インチ (200 ミリメートル) 以上である必要があります。一般的には、タイプSモルタル、最低強度2,000psi（14MPa）のグラウト、最低強度2,500psi（17MPa）で厚さ4インチ（100mm）のコンクリートスラブの使用が推奨されています。^[28]土被りからの横方向または垂直方向の圧力を受ける壁には、鉄筋で補強されたレンガや石積みを利用できます。石積みは一般に、現場打ちコンクリートよりもコストがかかりません。木材は、床、屋根、外壁など、土で覆われた建物の構造や内部の作業に広く使用できます。ただし、横方向の圧力に耐える必要がある木造壁は、構造材料として使用する場合、埋設深さが1階までに制限されます。この深さを超えると、木材を構造材料として使用するとコストが急激に増加します。木材は他の材料よりも安価であるが、鋼鉄ほどの強度がないため、特に湿った土壌の土壌では、地中住居の構造材料としては理想的な選択肢ではないかもしれない。鋼鉄は梁、柱、梁梁、石積みの補強に使用されている。鋼鉄の利点は、引張強度と圧縮強度が高いことであるが、欠点は、空気、水、その他の化学物質にさらされた場合に腐食から保護する必要があることである。また、高価なため、効果的に使用する必要がある。^[29]

アースシェルター建築では、建築現場で大規模な掘削が行われることがよくあります。防水や断熱のために壁の外側にアクセスできるように、壁の予定周囲より数フィート大きい掘削が行われます。

敷地の準備が整い、ユーティリティ ラインが設置されると、鉄筋コンクリートの基礎が打たれます。次に壁が設置されます。通常、壁は現場で打たれるか、現場または現場外で形成されてから所定の場所に移動します。鉄筋コンクリートが最も一般的な選択肢です。このプロセスは、屋根構造に対しても繰り返されます。壁、床、屋根をすべて現場で打つ場合は、1 回の打設で作成できます。これにより、コンクリートが異なる時期に硬化したジョイントで亀裂や漏れが発生する可能性を減らすことができます。Vetsch が設計した建物の基礎は、従来の方法で構築されています。

アースシェルターの外壁（耐荷重壁）の建設には、いくつかの異なる方法が効果的に使用されてきた。これらには、コンクリートブロック（従来のモルタルまたは表面接着）、石積み、コードウッド積み、流し込みコンクリート、圧力処理木材などが含まれる。^[14 ]アースシップでは、労働集約的であるが使用済みタイヤをリサイクルする、押し固め土のタイヤ壁が伝統的に使用されている。^[14]

オーラーは「柱、支柱、ポリエチレン」と名付けた非常に低予算の工法を提案した。これは、木製の柱を骨組みとして埋め、それを板で補強し、板と埋め戻し材の間にポリエチレンシートの防水バリアを設けるというものであるが、基礎はなく、床にはプラスチックシートとカーペット以外は何も敷かないというものである。^[19]

アース シェルターの建設では、土と直接接触する未処理の木材は使用後 5 年以内に腐ってしまいますが、断熱性が高く防水/防湿性に優れた住宅では構造支持構造として使用できます。アース シェルターの建設では、鉄筋コンクリートが最も一般的に使用される構造材料です。鉄筋コンクリートは強度が高く、入手しやすい素材です。鉄筋コンクリートは使用できますが、金属を腐食させる土壌との直接接触を防ぐためにコンクリートで覆う必要があります。レンガやコンクリートの石積みユニットもアース シェルターの建設に使用できますが、建物がアーチや丸天井で構築されていない限り、垂直圧力で動かないように補強する必要があります。

残念ながら、鉄筋コンクリートは環境に最も優しい素材ではありません。コンクリート業界は、消費者の要求に応えて、より環境に優しい製品の開発に取り組んでいます。Grancrete や Hycrete などの製品は、より入手しやすくなっています。これらの製品は環境に優しく、追加の防水処理の必要性を減らすか、なくすことができると言われています。しかし、これらはまだアース シェルターの建設に広く使用されていません。

アースシェルターの屋根は土で覆われていない（土盛りのみ）場合もあり、また最小限の厚さの土で屋根が緑の屋根を支えている場合もあります。あるいは、より大きな土の塊が屋根を覆う場合もあります。このような屋根は、はるかに大きな固定荷重と活荷重（雨や雪の後の地中の水の重量増加など）に対処する必要があります。これには、より強くてしっかりした屋根支持構造が必要です。屋根の土の厚さは緑の屋根を維持するのに十分な厚さ（約6インチ/ 15 cm）にすることを勧める人もいます。これは構造への負荷が少ないことを意味します。屋根の土の量をこれ以上増やしても、利点はわずかにしか増えず、コストが大幅に増加します。^[14]

地下にあるとはいえ、排水はやはり重要である。そのため、アース・シェルターの屋根は平らではない傾向がある。また、平らな屋根は土の重さにあまり耐えられない。アース・シェルターの設計では、垂直方向の荷重によく耐えるアーチ型や浅いドーム型の屋根が一般的である。1つの方法では、細かいメッシュの金属を目的の形状に曲げて支持アーマチュアに溶接する。このメッシュの上にコンクリートを吹き付けて屋根を形成する。テラ・ドーム（米国）はアース・シェルター住宅の建設を専門とする会社で、土で覆うことを意図したコンクリート・ドームのモジュール・システムを販売している。^[30]他の人は、排水を促進するために、少なくとも1:12の勾配を持つ木造の切妻屋根の使用を勧めている。 ^{[14]アースシップの屋根は、古典的には}ビガを使用した単傾斜である傾向がある。

コンクリートの外側には防水システムが施されています。最もよく使用される防水システムには、液体アスファルトの層があり、その上に高グレードの防水膜が貼り付けられ、最後に液体の防水シーラントがスプレーで塗布されます。すべての継ぎ目が慎重に密閉されていることを確認することが非常に重要です。建物が完成した後で防水システムの漏れを見つけて修理するのは非常に困難です。アースシェルターの建設では、防水のために複数の層が使用されます。最初の層は、構造材料の亀裂や気孔を密閉するためのもので、防水膜の接着剤としても機能します。膜層は、多くの場合、EPDM ゴムと呼ばれる厚くて柔軟なポリエチレンシートです。EPDM は、ウォーターガーデン、池、プールの建設に通常使用される素材です。この素材は、根が防水材を突き抜けるのを防ぎます。EPDM は作業に非常に重く、ヒアリなどの一般的な昆虫によって噛み切られる可能性があります。また、石油化学製品から作られているため、環境的に持続可能ではありません。

防水材として使用できるセメントのようなコーティングは数多くあります。この製品は保護されていない表面に直接吹き付けられます。乾燥すると壁と地面の間に巨大なセラミック層のような働きをします。この方法の問題点は、壁や基礎が少しでもずれるとひび割れが生じ、水が簡単に浸透してしまうことです。

Bituthene (登録名) は、3 層コート プロセスと非常に似ていますが、手順が 1 つだけです。シート状に重ねてすでに提供され、裏面には粘着剤が付いています。手動での塗布は重ね塗り方法と同じですが、日光に弱いため、塗布後すぐにカバーする必要があります。

Eco-Flex は環境に優しい防水膜で、基礎には非常に効果的であるようですが、アース シェルターでの有効性についてはあまり知られていません。これは、液体の塗布型防水製品のグループに属します。これらの製品の主な課題は、すべての領域が適切な厚さで覆われ、すべての亀裂や隙間がしっかりと密閉されるように、慎重に塗布する必要があることです。

ベントナイト粘土は、最も環境に優しい代替品です。自然に発生し、自己修復します。この材料の欠点は、非常に重く、所有者/建築者にとって設置が難しく、シロアリの被害を受けやすいことです。

オーストラリア全土で、2 枚の膜を組み合わせた二重膜が広く使用されています。通常は、水性エポキシを 2 回塗り、「シーラー」として使用し、暑い太陽にさらされたときに湿ったコンクリートの内部蒸気圧によって膜の下で蒸気の泡が爆発するのを防ぎます。エポキシとコンクリートの接着強度は、コンクリートの内部接着強度よりも強いため、膜が太陽の下で壁から「吹き飛ばされる」ことはありません。エポキシは非常に脆いため、フィルムを確実に覆うために、厚手の柔軟な水性アクリル膜を異なる色で複数回塗り重ねてオーバーコートします。これは、角や方向転換部で不織布ポリプロピレン繊維で補強されています。

防水材の外側に、1 層以上の断熱ボードまたはフォーム層を追加します。多孔質の断熱材を選択した場合は、防水材の最上層を追加します。従来の建物とは異なり、アース シェルターでは、壁の内側ではなく建物の外側に断熱材が必要です。その理由の 1 つは、防水膜を凍結による損傷から保護するためであり、もう 1 つは、アース シェルターが目的の温度をよりよく維持できるためです。アース シェルターの建設には、2 種類の断熱材が使用されます。1 つ目は、密閉セルの押し出し成形ポリスチレン シートです。防水材の外側に 2 ～ 3 インチ接着すれば、通常は十分です。2 つ目の断熱材は、スプレー オン フォームです (例:ポリウレタン固体フォーム断熱材)。これは、構造物の形状が通常とは異なる、丸みを帯びている、またはアクセスが困難な場合に非常に効果的です。フォーム断熱材には、水の浸入を防ぐために、ホイルやフリース フィルターなどの追加の保護トップコートが必要です。

低予算のアースシェルターでは、壁に断熱材が使用されていない場合があります。これらの方法は、地球の U 係数または霜層の下の熱蓄熱容量に依存します。ただし、これらの設計は例外であり、寒冷な気候では凍上による損傷のリスクがあります。断熱材を使用しない設計の理論は、一般的なパッシブソーラーハウスに存在する重い石積みまたはセメントの内部構造に頼るのではなく、地球の熱質量を使用して熱を蓄えることに依存しています。これは例外的なルールであり、寒冷温度が霜線より上の地中にまで及ぶ可能性があるため、効率を高めるには断熱材が必要になります。

以前の建設段階が完了した後、土を外壁に沿って埋め戻し、土手を作ります。土の排水特性によっては、外壁に直接接触させるのに適さない場合があります。^[14]一部の人は、最初の掘削から表土と芝を取っておき、芝生屋根に使用し、土手の最上層に配置することを勧めています。^[14]

ヴェッチが設計した土造りの家では、内部の壁はロームレンダリングを使用しており、優れた湿度補正機能を備えています。ロームレンダリングは最終的に石灰白セメント塗料でコーティングされます。^[22]

• 南オーストラリア州クーバーペディ。多くの地下の「ダッグアウト」がある鉱山の町。^[3]
• ライトニングリッジ

• ディーティコンのレッテン通りの邸宅（「アース・ホームズ」）、ピーター・ヴェッチ作。

• アンダーヒル、ホルム、ウェスト・ヨークシャー。英国初の近代的なアース・シェルター建築。
• ホッカートン住宅プロジェクト、イギリスのノッティンガムシャーにある5軒の住宅からなるコミュニティ。^[31]
• 英国カンタベリーにある「ザ・バロウ」はパトリック・ケネディ・サニガーが設計した。^[32]
• 英国には、スコットランドのファイフとイングランドのブライトンに 2 隻のアースシップがあります。
• カンブリア州グレート・オームサイドの「地下の家」。使われなくなった採石場に建てられた2階建てのアースシェルター。^[26]
• ペンブルックシャーのマラトール。1998年に元労働党議員ボブ・マーシャル・アンドリュースのために建てられました。
• アンダーミル、ブッシー ヒース ワトフォード、ハートフォードシャー、1996 年建設のモダンなアース シェルター付き建物、4 ベッドルーム、170 平方メートル、英国。こちらを参照 https://www.rightmove.co.uk/properties/100082459#/ 2021 年 1 月 24 日にWayback Machineにアーカイブされました

• ビル・ゲイツの家はワシントン湖畔（米国ワシントン州メディナ）にあります。これは地中住宅のよく知られた例です。
• カリフォルニア州フレズノにあるフォレスティエール地下庭園。
• コロラド州ウォードにあるアンダーグラウンド・ハウス・コロラドは、その建築デザインで知られる地下住居でした。
• ラスベガスのアンダーグラウンド・ハウス・ラスベガスは、ジェイ・スウェイジのデザインに基づいています。
• アンダーグラウンド・ワールド・ホームは、 1964年のニューヨーク万国博覧会のために建築家ジェイ・スウェイジが設計した住宅です。

• 
  ピーター・ヴェッチがディエティコンに建てた土の家
• 
  米国オハイオ州の州間高速道路 77 号線沿いにあるアース シェルター付きの休憩所
• 
  アンダーグラウンドワールドホーム展、ニューヨーク
• 
  アンダーグラウンドハウスラスベガス

トピック:

• 地下生活

種類：

用途:

支持者:

• コサンティ— 建築家パオロ・ソレリが設計した「アースハウス」の敷地
• アール・ヤング（建築家） —ノームハウス、キノコハウス、ホビットハウスとも呼ばれる作品
• マイケル・E・レイノルズ—アースシップの発明者

• ベルゲ、ビョルン。建築材料のエコロジー。Architectural Press、2000年。
• キャンベル、スチュアート。『The Underground House Book』。バーモント州：ガーデン ウェイ社、1980 年。
• デ・マース、ジョン。「疎水性コンクリート小屋防水膜」コンクリート製品、2006年1月。[2]
• ドゥボール、デイヴィッド・ダグラス、トーマス・R・ダンバー著『アース・シェルタード・ランドスケープ』ニューヨーク：ワン・ノストランド・ラインホールド社、1985年。
• エデルハート、マイク。『アースシェルター設計ハンドブック』ドルフィンブックス、1982年。
• ミラー、デイビッド・E. 『新たな地域主義に向けて』ワシントン大学出版局、2005年。
• リード、エズモンド。建物を理解する。MIT出版、1984 年。
• ミネソタ大学地下宇宙センター。地球シェルター住宅設計。Van Nostrand Reinhold 社、1978 年版および 1979 年版。
• ウェイド、ハーブ、ジェフリー・クック、ケン・ラボ、スティーブ・セルコウィッツ。パッシブソーラー：区画、窓、地下。カンザスシティ：アメリカ太陽エネルギー協会、1983年。

• アースシェルター建築に関するAppropediaの記事
• StocktonUnderground: オーナービルダーアプローチ
• アースシェルターハウス
• 地球に守られたディレクトリ 2013-08-01ウェイバックマシンにアーカイブ
• Vetsch Architekturによる土の家
• ヴェリコ・ミルコヴィッチ作の自己暖房型エコハウス
• アースホームズナウ