パッシブ冷却

換気は、自然冷却戦略として、空気の物理的特性を利用して熱を除去したり、居住者に冷却効果を与えたりする。場合によっては、換気によって建物の構造自体を冷却することも可能であり、その結果、建物がヒートシンクとして機能することもある。

• クロスベンチレーション- クロスベンチレーション戦略は、建物内を風が通過することで居住者を冷却することを目的としています。クロスベンチレーションには、空間の両側に開口部（吸気口と排気口）が必要です。換気用の吸気口と排気口のサイズと配置によって、建物内のクロスベンチレーションの方向と速度が決まります。一般的に、適切なクロスベンチレーションを確保するには、同等（またはそれ以上）の面積の排気口も設ける必要があります。^{[ 14 ]}
• スタック換気― クロス換気は効果的な冷却方法ですが、風は頼りにならない資源です。スタック換気は、暖かい空気の浮力を利用して上昇させ、天井付近の開口部から排出する代替設計方法です。上昇した暖かい空気は、床付近に慎重に設計された吸気口から、より冷たい外気と入れ替わります。

これら2つの戦略は、換気冷却戦略の一部である。

自然換気の具体的な応用例の一つに、夜間洗浄がある。

夜間フラッシング（夜間換気、夜間冷却、夜間パージ、または夜間対流冷却とも呼ばれる）は、建物の構造要素を冷却するために夜間の空気の流れを増やす必要がある受動的または半受動的な冷却戦略です。^{[ 15 ] [ 16 ]}水を冷やすためのフリークーリングと、建物の熱容量を冷却するための夜間フラッシングを区別することができます。夜間フラッシングを実行するには、通常、日中は建物の外皮を閉じたままにします。建物の構造の熱容量は、日中はシンクとして機能し、居住者、機器、太陽放射、壁、屋根、天井からの伝導による熱取得を吸収します。夜間、外気の温度が低いときは、外皮を開いて、より冷たい空気が建物を通過するようにし、蓄積された熱を対流によって放散させます。^{[ 17 ]}このプロセスにより、室内空気と建物の熱容量の温度が低下し、建物が使用されている日中に対流、伝導、放射冷却が行われます。^{[ 15 ]}夜間フラッシングは、日中の気温差が大きい気候、つまり日中の最高気温と最低気温の差が大きい気候で最も効果的です。^{[ 18 ]}最適なパフォーマンスを得るには、夜間の外気温度が日中の快適ゾーンの限界である22 °C (72 °F)を十分に下回り、絶対湿度または比湿度が低い必要があります。高温多湿の気候では、日中の気温差は通常小さく、夜間の湿度は高いままです。夜間フラッシングの効果は限定的で、高湿度を招き、問題を引き起こし、日中にアクティブシステムで除去するとエネルギーコストが高くなる可能性があります。したがって、夜間フラッシングの効果は十分に乾燥した気候に限られます。^{[ 19 ]}夜間フラッシング戦略が室内温度とエネルギー使用量の削減に効果的であるためには、熱容量が十分に大きく、空間の日中の熱利得を吸収するのに十分な広い表面積に分散されている必要があります。また、夜間に空間から内部の熱利得を除去するために、総換気率が十分に高くなければなりません。^{[ 17 ] [ 20 ]} 建物内で夜間洗浄を実現する方法は3つあります。  

• 夜間に窓を開けて風や浮力による空気の流れで室内を冷やし、日中は窓を閉めるという自然な夜間換気。 ^{[ 21 ]}
• 夜間に高風量で換気ダクトを通して機械的に空気を送り込み、日中は規定で定められた最低風量で室内に空気を供給する機械式夜間換気。 ^{[ 16 ]}
• 自然換気と機械換気を組み合わせた混合モード夜間換気は、ファンを使用して夜間の自然な空気の流れを補助することで行われます。

これら3つの戦略は、換気冷却戦略の一部である。

夜間フラッシングを建物の冷却戦略として使用することには、快適性の向上やピークエネルギー負荷のシフトなど、多くの利点があります。^{[ 22 ]} エネルギーは日中が最も高価です。夜間フラッシングを実施することで、日中の機械換気の使用が削減され、エネルギーと費用の節約につながります。

夜間換気には、使いやすさ、セキュリティ、室内空気質の低下、湿度、室内音響の悪化など、多くの制約があります。自然換気の場合、毎日手動で窓を開閉する作業は、特に網戸がある場合は面倒です。この問題は、マニトバ・ハイドロ・プレイスのように、自動窓や換気ルーバーを使用することで軽減できます。また、自然換気では、建物が無人になる可能性が高い夜間に窓を開けておく必要があり、セキュリティ上の問題が生じる可能性があります。屋外の空気が汚染されている場合、夜間換気によって建物内の居住者が有害な環境にさらされる可能性があります。騒がしい都市部では、窓を開けることで建物内の音響環境が悪化する可能性があります。湿度の高い地域では、夜間換気によって湿った空気が建物内に入り込み、夜間の最も涼しい時間帯には通常、相対湿度が90%を超えることがあります。この湿気は夜間に建物内に蓄積され、日中の湿度の上昇につながり、快適性の問題やカビの発生を引き起こす可能性があります。

この設計は、水の蒸発プロセスを利用して流入する空気を冷却し、同時に相対湿度を高めます。供給口には飽和フィルターが設置されており、自然な蒸発プロセスによって供給空気を冷却できます。ファンを駆動するためのエネルギーを除けば、室内空間の空調に必要な資源は水だけです。蒸発冷却の有効性は、主に外気の湿度に依存します。乾燥した空気ほど冷却効果は高くなります。クウェートでの実地性能調査では、蒸発冷却器の電力要件は、従来のパッケージ型エアコンの電力要件よりも約75%少ないことが明らかになりました。^{[ 31 ]} 室内快適性に関しては、蒸発冷却によって室内温度が外気温と比較して9.6℃低下することが研究で判明しました。 ^{[ 32 ]}革新的なパッシブシステムでは、蒸発する水を使用して屋根を冷却し、太陽熱の大部分が室内に入り込まないようにしています。^{[ 33 ]}

古代エジプトでは蒸発冷却が用いられていました。^{[ 13 ]}例えば、葦を窓に吊るし、滴る水で湿らせていました。^{[ 34 ]}

土壌からの蒸発や植物からの蒸散も冷却効果をもたらします。植物から放出された水分が蒸発するからです。庭園や鉢植え植物は、ドムスの庭（ホルトゥス） 、町家の坪庭（ツボニワ）など、冷却効果を高めるために利用されます。

地中熱利用は、土壌の適度で安定した温度をヒートシンクとして利用し、伝導によって建物を冷却する技術です。この受動的な冷却方法は、地温が外気温よりも低い場合、例えば温暖な気候において最も効果を発揮します。

• 直接結合または土壁構造は、建物が壁の緩衝材として土を使用する場合に発生します。土はヒートシンクとして機能し、極端な温度変化を効果的に緩和できます。土壁構造は、熱損失を減らすことで建物の外皮の性能を向上させ、また、侵入を制限することで熱取得も減少させます。^{[ 35 ]}
• 間接結合とは、建物が地中ダクトを介して大地と結合していることを意味します。地中ダクトは、建物に入る前に供給空気が通過する経路として機能する埋設管です。供給空気は、管と周囲の土壌との間の伝導熱伝達によって冷却されます。したがって、土壌温度が希望する室内空気温度よりも低くない限り、地中ダクトは冷却源としてうまく機能しません。^{[ 35 ]}地中ダクトは通常、建物に入る前に供給空気を適切な温度まで冷却するために長い管を必要とします。ファンは、地中ダクトから建物に空気を引き込むために必要です。地中ダクトの性能に影響を与える要因には、ダクトの長さ、曲がりの数、ダクト壁の厚さ、ダクトの深さ、ダクトの直径、および空気速度などがあります。

低温時には冷房から暖房に切り替わる「スマートルーフコーティング」や「スマートウィンドウ」がある。^{[ 36 ] [ 37 ]}最も白い塗料配合では、太陽光の最大98.1%を反射することができる。^{[ 38 ]}