受動的な生存性

受動的生存性とは、電力、暖房燃料、または水が長期間失われた場合に、建物が生命維持のための重要な条件を維持できる能力を指します。^{[1]この考え方は、停電を引き起こす嵐、水供給を制限する干ばつ、またはその他の}起こり得る事象など、災害状況の間および災害状況後に、建物が長期間にわたって居住者を保護し続けるための方法を設計者が組み込むことを提案しています。

この用語は、ハリケーン・カトリーナの余波を受けて、BuildingGreenの社長兼EBN編集長アレックス・ウィルソンによって2005年に造られました。^[2]パッシブ・サバイバビリティは、住宅、アパート、特に緊急避難所として使用される建物の設計基準の標準になることが提案されています。パッシブ・サバイバビリティの目標を達成するために検討された戦略の多くは新しい概念ではなく、何十年にもわたってグリーンビルディングで広く使用されてきたものですが、その区別は、回復力があり安全な建物に向かう動機から来ています。^[1]

気候変動による異常気象の継続時間、頻度、強度の増加は、受動的な生存可能性が対処しようとする課題を悪化させます。^[1]以前は冷却を必要としなかった気候でも、現在は気温が上昇し、エアコンが必要になっています。海面上昇と高潮により沿岸地域では洪水のリスクが高まり、低地では降水による洪水が問題となっています。建物が常に居住可能な状態を維持するためには、潜在的な脅威を認識する必要があります。

先進国の多くでは、電力とガスの供給を電力網に大きく依存しています。これらの電力網は多くの社会にとって主要なエネルギー源であり、通常は中断されることはありませんが、自然災害など、混乱を引き起こす可能性のある出来事が常に発生しています。カリフォルニア州では、送電線によって引き起こされた山火事への予防措置として、意図的な停電が行われたこともあります。^[3]停電が発生すると、ほとんどの機械式暖房および冷房は作動しなくなります。受動的生存性の目的は、そのような出来事が発生したときに備え、安全な室内温度を維持することです。バックアップ発電機は停電中にいくらかの電力を供給できますが、暖房や冷房のニーズや適切な照明には不十分な場合がよくあります。^[1]

米国では、暑さが天候関連の死亡原因の第 1 位です。^[4] 熱波が停電と同時に発生すると、建物の温度を下げることができず、多くの命が危険にさらされます。停電がなくても、エアコンが使えなかったり、電気代を払うお金がなかったりすると、住みやすい温熱環境を維持するための受動的な方法が必要になります。^[4]受動的な生存可能性が検討する問題の 1 つは、標準的な温度調節システムが使えなくなった場合に部屋が暑くなりすぎないように、建物の外皮の熱抵抗を維持するさまざまな方法を検討することです。

冬季には、寒冷前線があるときに停電や暖房用の燃料源の不足が脅威となります。^[1]漏れのある構造や断熱性の低さにより、急速な熱損失が発生し、室内温度が低下します。

干ばつの間、水の供給が限られるため、コミュニティはより少ない水でやりくりする必要があり、それは水の使用に対する強制的な制限を意味する場合があります。長期にわたる乾燥は山火事を引き起こし、さらに大きな被害をもたらします。 ^[5]粘土質の土壌が乾燥すると、重要な水道本管が破裂し、家屋やインフラが損傷する可能性があります。^[6]干ばつは、火力発電所が主な電力源である地域で停電を引き起こすこともあります。^[7]水不足の地域では、節水型の機器や造園が非常に重要です。

ハリケーン、地震、竜巻、その他の暴風雨などの自然災害は、主要な電気、水、エネルギー源を供給するインフラの破壊につながる可能性があります。 ^[8]極端な降雨後の洪水は、建物や公共設備にとって大きな脅威です。その結果生じる電力や水の不足は、災害自体よりも大きな脅威となり、多くの場合、最初の災害よりも長く続きます。^[9]

テロの脅威やサイバーテロも電力供給の中断を引き起こす可能性があります。中央発電所や主要な配電セグメントへの攻撃、または電力網の制御システムへのハッキングは、電気、水、燃料の供給を遮断する可能性のある脅威です。^[8]

電気を必要とせず、適切な設計によって建物に暖房、冷房、照明を提供できるパッシブ戦略は数多くあります。外壁が支配的な建物では、表面積と容積の比率が高く、内部の熱源が最小限であるため、気候と周囲の環境が構造物の内部に大きな影響を与えます。^[10]一般的なオフィスビルなどの内部支配的な建物は、機器や人などの内部の熱源の影響をより受けますが、建物の外壁は、特に停電時には依然として重要な役割を果たします。

2 種類の建物の区別があいまいな場合もありますが、すべての建物には、建物の設計と機能の結果としてのバランス ポイント温度があります。バランス ポイント温度とは、建物に暖房が必要になる屋外温度です。 ^[10]内部が支配的な構造では、内部の熱源が多いためバランス ポイント温度が低くなり、過熱期間が長くなり、加熱不足期間が短くなります。停電時に居住可能な温熱環境を実現するには、バランス ポイント温度と周囲の環境との相互作用に依存します。受動的生存性のためのすべての設計の重要な側面は、気候対応設計です。パッシブ戦略は、建物の機能に加えて、気候と地域の状況に基づいて選択する必要があります。

建物に漏れがあったり断熱性が悪かったりすると、冬には必要な熱が失われ、夏には調節された空気が失われます。^[10]この損失は、差を埋めるためにより多くの機械的な暖房または冷房を建物に送り込むことで補われます。この戦略は停電時には役に立たないため、建物はより長い時間内部の温度を維持できる必要があります。浸入による熱損失を避けるために、断熱エンベロープは切れ目や継ぎ目を最小限にして構築し、窓やドアの周りの亀裂は密閉する必要があります。建物の気密性は、ブロワードアテストを使用してテストできます。

熱は、壁、窓、床、天井、ドアなど、室内の多くの表面を伝わることでも失われます。表面の面積と熱抵抗、および屋内と屋外の温度差によって、熱損失率が決まります。^[10]高いR値の連続断熱材は、壁や天井での伝わる熱損失を減らします。特殊コーティングを施した二重窓や三重窓は、窓からの損失を減らします。^[9]超断熱材を実践すると、高いレベルの熱抵抗と気密性によって熱損失が大幅に減ります。

建物をパッシブに暖房する機能は、寒い冬の間、室温を高く保つのに役立ちます。パッシブソーラーシステムは、ファンやポンプなどの機械設備を使用せずに太陽エネルギーを収集して分配します。パッシブソーラー暖房は、赤道に面したガラス（北半球では南向き）で太陽エネルギーを収集し、熱を蓄える蓄熱材で構成されます。 ^[10]直接ゲインシステムでは、太陽からの短波放射が窓から部屋に入り、床と壁の表面が蓄熱材として機能して熱を吸収し、長波放射は温室効果により内部に閉じ込められます。^[10]過熱を防ぎ、十分な暖房を提供するには、適切なガラスと蓄熱材の比率を使用する必要があります。^[11]トロンベ壁または間接ゲインシステムでは、蓄熱材をガラスの内側に配置して、質量の時間差により日中に熱を集め、夜間に使用します。^[10]この方法は、日光を必要としない場合、または直接ゲインと組み合わせて使用​​​​できる場合に便利です。3番目の技術は、サンスペースまたは分離ゲインシステムであり、建物に付属する別のスペースで太陽エネルギーを収集し、年間のほとんどの期間、居住エリアとしても使用できます。^[10]

熱回避戦略は、年間を通じて暑くなりすぎる時期に冷房の必要性を減らすために使用できます。これは主に遮光装置と建物の向きによって達成されます。北半球では、冬に最も多くの日光を浴びる南側のファサードに窓を主に配置する必要がありますが、東側と西側のファサードの窓は、日陰を作るのが難しく、夏に太陽放射が高いため、避ける必要があります。 ^[10]固定された張り出しは、暑くなりすぎる時期に太陽を遮り、暑くなりすぎる時期に太陽が入るように設計できます。可動式の遮光装置は、環境と建物のニーズに対応できるため、最も適しています。^[10]屋根と壁に明るい色を使用することは、太陽光を反射して熱の取得を減らすもう1つの効果的な戦略です。

自然換気は、暖かい時期には温熱快適性を高めるために使用できます。自然換気には、快適換気と夜間フラッシュ冷却の 2 つの主なタイプがあります。快適換気は、外気を皮膚の上を移動させて皮膚の蒸発冷却を高め、より快適な温熱環境を作り出します。 ^[10]屋外の温度が屋内の温度よりも低くない限り、必ずしも温度が下がるわけではありませんが、空気の動きによって快適性が高まります。この技術は、特に湿度の高い気候で役立ちます。風が吹いていない場合、ソーラーチムニーは太陽を利用して空気の浮力を高め、換気量を増やすことができます。^[12]

ナイトフラッシュ冷房は、夜間の冷たい空気を利用して建物から暖かい空気を排出し、室内温度を下げます。冷却された建物は日中はヒートシンクとして機能し、暖かい屋外の空気が室内に入るのを防ぎます。ナイトフラッシュ冷房は、暑く乾燥した気候など、日中の気温差が大きい場所で最も効果的です。 ^[10]どちらの技術でも、開閉可能な窓を設けるだけでは十分な自然換気は得られないため、建物は適切な空気の流れができるように設計する必要があります。

停電すると、建物の中央の部屋には通常、ほとんど光が入らない。電気照明に頼るのではなく、自然光を利用するように建物を設計すると、停電やその他の事態に対する耐性が増す。自然光とパッシブソーラーゲインはしばしば密接に関係しているが、夏には「涼しい」自然光が求められる。したがって、自然光設計では、不要な熱を加えずに十分な照明を提供する必要がある。直射日光と空からの反射光は、放射レベルが異なっている。^[10]自然光設計は、気候と機能の両方における建物のニーズを反映する必要があり、さまざまな方法でそれを実現できる。南側と北側の窓は、一般的に自然光を取り入れるのに最適であり、屋根のクリアストーリーやモニターは、建物の中央に自然光を取り入れることができる。 ^[10]窓を壁の高い位置に配置すると、光が部屋の奥まで届き、ライトシェルフなどの他の方法では、天井からの反射光によって建物の奥まで光を取り入れることができる。^[10]

パッシブサバイバビリティの包括的な目標は、建物への主要な電源が遮断された場合に不快感や苦痛を軽減することです。1つの設計上の問題に対して、複数の異なる解決策があります。パッシブサバイバビリティの支持者が提示する解決策の多くは、パッシブデザインやその他の標準的な持続可能性の実践によって広く受け入れられているものですが、不快感や死亡のリスクを最小限に抑えるためには、これらの対策を検討し、開発中の建物や既存の建物に適切な戦略を適用することが重要です。^[13]

建物は、エアコンや補助暖房なしでも耐えられる温度条件を維持できるように設計する必要があります。停電時に建物の重要な機能を維持するためにバックアップ発電機と十分な燃料を用意することは、電力供給中断に対する従来の解決策です。しかし、非常に大型でない限り、発電機は短時間の基本的なニーズしかサポートできず、長時間の停電時にはエアコン、照明、暖房や換気などのシステムに電力を供給できない可能性があります。また、バックアップ発電機は購入と維持の両方に費用がかかります。長時間の停電時に発電機に電力を供給するために大量の燃料を敷地内に保管することは、特に嵐の際には環境と安全に対するリスクを伴います。

再生可能エネルギーシステムは、異常事態の際に電力を供給することができます。たとえば、太陽光発電システムは、オンサイトの蓄電池と組み合わせると、電力網が停電したときに電力を供給することができます。建物に薪ストーブや暖炉が備え付けられている場合は、木材などの他の燃料源で暖房を供給することができます。

屋上雨水収集システムなどの緊急給水システムは、給水が中断した場合にトイレの水洗、入浴、その他の建物で必要な水を供給することができます。雨水タンクまたは大型の貯水槽は、流出した水を貯め、重力給水を利用して使用するための水を得ることができます。コンポストトイレと無水小便器を設置すると、状況に関係なくこれらの施設が機能し続けることができ、日常的な水の消費量を減らすことができます。断水の場合に備えて、敷地内に飲料水のバックアップ源を用意しておくことも必要です。^[5]

LEED（エネルギーと環境デザインにおけるリーダーシップ）は、米国で広く使用されているグリーンビルディング認証です。LEEDバージョン4の時点で、LEED BD+C：新築の下に「停電時のパッシブ生存性とバックアップ電源」と呼ばれるパイロットクレジットがあります。^[14]このクレジットは最大2ポイントの価値があり、パッシブ生存性と熱安全性を提供することで1ポイント、重要な負荷に対するバックアップ電源を提供することで1ポイントが付与されます。パッシブ生存性ポイントでは、建物は夏のピーク時と冬のピーク時の両方の4日間の停電中に熱的に安全な状態を維持する必要があります。^[14] LEEDは熱安全性のコンプライアンスへの3つのパスを示しており、そのうち2つは熱モデリングで構成され、残りのパスはパッシブハウス認証です。

パッシブサバイバビリティは、パッシブハウスの2大基準であるパッシブハウス協会とパッシブハウス協会US（PHIUS）では名前が挙げられていませんが、これらの建物を非常にエネルギー効率の良いものにするパッシブ戦略は、パッシブサバイバビリティのために概説されている戦略と同じです。パッシブハウス認証を取得した建物は、気密構造や超断熱など、パッシブサバイバビリティの主な基準のいくつかを満たしています。 [ ^{15]多くの建物には、エネルギー消費を相殺するために敷地内に}太陽光発電システムも設置されています。エネルギーにほとんど依存しないこれらの建物は、停電や異常気象に対してより耐性があります。^[15]

RELiは、レジリエントな設計に完全に基づいた建物とコミュニティの評価システムです。これは、LEEDを開発したのと同じ米国グリーンビルディング協議会によって採用されています。^[16]危険適応と緩和のカテゴリには、受動的な生存性に関連するクレジットがいくつかあります。必須のクレジットの1つは「基本的な緊急時対応：緊急時の熱的安全性」で、夏には室内温度が屋外温度以下、冬には最大4日間50°F以上である必要があります。^[17]遵守するためのもう1つの方法は、すべての建物の居住者に十分なスペースのある熱的安全ゾーンを提供することです。オプションのポリクレジット「高度な緊急時対応：バックアップ電源、操作、熱的安全性、および運用用水」があり、貯水などの他の受動的な生存性対策が組み込まれています。 ^[17]別のポリクレジット「受動的な熱的安全性、熱的快適性、および照明設計戦略」では、受動的な冷却、受動的な暖房、および採光を含むより受動的な戦略が概説されています。^[17]

• 気候変動が室内空気質と公衆衛生に与える影響に関する委員会。気候変動、室内環境、そして健康。ワシントン DC: 全米科学アカデミー、2011 年。印刷。
• Kibert, Charles J. 『持続可能な建設：グリーンビルディングの設計と実施』第3巻。ニュージャージー州ホーボーケン：John Wiley & Sons、2008年。印刷。
• ピアース、ウォルター。「環境建築ニュースが「受動的な生存性」を求める」BuildingGreen。Np、2005 年 12 月 25 日。Web。2014 年 9 月 30 日。
• ピアソン、フォレスト。「古い見方」：受動的生存性のための住宅設計。Blogspot、2012 年 11 月 12 日。Web。2014 年 9 月 30 日。
• パーキンス、ブロデリック。「『受動的な生存性』が災害への備えと持続可能性を構築する」RealtyTimes。Np、2006 年 1 月 4 日。Web。2014 年 9 月 30 日。
• 「『ハリクエイク』釘を使用すれば受動的生存が可能に」ネルソン・デイリー・ニュース：2009年1月7日。ProQuest。Web。2014年9月30日。
• アレックス・ウィルソン、アンドレア・ワード。「適応のためのデザイン：気候変動の世界で生きる」Buildgreen。Web。
• ウィルソン、アレックス。「受動的生存性への呼びかけ。」暖房/配管/空調工学：HPAC 78.1（2006）：7、7、10。ProQuest。Web。2014年9月30日。
• アレックス・ウィルソン。「停電に強い住宅を作る」GreenBuildingAdvisor.com。Np、2008 年 12 月 23 日。Web。2014 年 9 月 30 日。
• ウィルソン、アレックス。「パッシブ サバイバビリティ」 - GreenSource Magazine。Np、2006 年 6 月。Web。2014 年 9 月 30 日。