亜熱帯気候の植生屋根

亜熱帯気候の植生屋根( SCV屋根) は、米国本土北部の伝統的な緑の屋根と同様に、防水屋根デッキの上に設置された植栽された土壌媒体を使用して環境上の利点を獲得し、持続可能性の問題に対処するタイプのグリーンビルディング実践です。亜熱帯気候の植生屋根の建設と設計では、米国の湿度の高い亜熱帯地域の悪天候と物理的特性に適応できる土壌媒体、植物パレット、および緑の屋根システムが活用されています。

緑の屋根は、都市のオアシス、雨水緩和、炭素削減、省エネ、美観、治療価値など、地理的な場所やプロジェクトの特定の目的に応じてさまざまな理由で使用されます。^[1]現在の緑の屋根の研究のほとんどは米国本土の北部に関係していますが、湿度の高い亜熱帯地域で行われた研究は非常に限られています。^[2]

同様の特徴と原理はあるものの、環境に優しい屋根システムの 2 つのタイプにはいくつかの違いがあります。これらの違いは、従来の造園やガーデニングにおける米国の地域間の相違、または造園の形態に見られる違いに匹敵します。米国北部で使用されている植物種と造園方法は、極端な気温と降雨が発生するため、米国の湿度の高い亜熱帯地域には適していません。これが、米国北部の緑の屋根と亜熱帯気候の植生屋根 (SCV 屋根) の最も大きな違いです。

特定の地理的場所の気候に合わせて適切に設計された亜熱帯気候植生屋根は、屋根の表面温度を最大38°下げ、雨量によっては最大88%の降雨量を保持できます。^[2]不適切な土壌媒体と植物種を使用した不適切に設計された亜熱帯気候植生（SCV屋根）は、意図した目的を達成できずに失敗する可能性があります。^{[2]この屋根工法は、}グリーン経済、クリーンエネルギー技術政策の成長にも貢献し、米国政府によって制定された連邦および地方の税制優遇措置の対象となります。

米国の他の地域と比較すると、南東部の屋根に植生がある数は現在かなり少ない。亜熱帯湿潤地域の屋根に植生があるのは、世界中で、また米国の他の地域で使用されているのと同じ中核的な緑の屋根の用語に依存している。広範囲、集中、土壌媒体、バラスト、フィルターファブリック、排水層、防水膜は、SCV屋根に関連する中核的な緑の屋根構成要素の用語の一部である。^[3]

米国の湿潤亜熱帯地域では、最近の技術革新や緑の屋根の人気の高まりに適応するために、地域用語、植物パレット、テクノロジーが形成されつつあります。あらゆる形態の緑の屋根は、屋根の表面に雨水を保持し、建物への熱負荷を軽減する可能性があります。高温、長時間の暑さ、過剰な降水量により、米国の湿潤亜熱帯地域では、降雨時に雨水保持システムへの雨水流入が減り、建物のエネルギー性能評価が向上するなど、SCV屋根による環境上の最大のメリットが得られます。^{[2] SCVと緑の屋根は、屋根の表面温度を安定させることで、建物のエネルギー効率を高めます。米国の他の地域では、緑の屋根設計の最大の環境上のメリットは、その地域の}気候の種類によって異なる場合があります。

土壌工学とプラスチック技術の最近の進歩により、植生のある屋根は、米国の湿度の高い亜熱帯地域のさまざまな場所に適応できるようになりました。土壌媒体の水分含有量と容量レベルは、特定の地理的場所の気候と顧客のニーズに適応する土壌要素を使用して調整できます。保持される水分の量は、土壌媒体の最大水分保持容量、浸透性、および深さによって異なります。^[4]高密度プラスチックにより、SCV屋根システムは気象要素に耐え、地域のさまざまな建物タイプに適応できます。

グリーンルーフ業界の標準規格で定義されているように、拡張型グリーンルーフの土壌媒体の深さは6インチ未満で、集約型グリーンルーフの土壌媒体の深さは6インチ以上です。^{[5]深さが6インチを超えるSCV屋根のほとんどは高価で、}プールやその他のアメニティを備えた住宅の高層構造物に見られます。

SCV 屋根には、米国南部の厳しい気象条件と物理的特性に適応するための独自の土壌媒体混合物が必要です。通常、膨張した土と粘土が基礎の形成に使用され、米国全土で使用される一部の土壌媒体混合物の最大 90% を占めています。パーライト、バーミキュライト、灰、タイヤの破片、砂、ピートモス、リサイクルされた植物は、土壌媒体工学で使用されるその他の要素の一部です。アルベドと熱伝達率は、SCV 屋根を設計する際に考慮すべき重要な変数ですが、米国本土北部の緑の屋根に大きな影響を与えません。

今日の市場では、ビルトアップ、モジュラー、マットの 3 つの基本的な SCV およびグリーン ルーフ システムが提供されています。これらのシステムは製造元によって異なり、フォーム、高密度プラスチック、布地などのさまざまな材料で構成されています。多くのシステムには地理的な制限があり、システムの目的や使用される材料によっては、湿度の高い亜熱帯地域ではうまく機能しません。

根バリア、保護層、排水層、フィルター層、生育培地、植物層などの機能層を含む多層システム。 ^[6]

通常は正方形の自己完結型ユニットで、土壌培地と植物層のみで機能的な緑の屋根を作ることができます。これらのシステムは設置と取り外しが簡単です。一部のモジュール式システムは、顧客の仕様に合わせて苗床で事前に栽培されており、即座に植物層を形成します。^[6]

このタイプの単層システムは、土壌分離、排水、保護機能を兼ね備えた「排水マット」と呼ばれる多層布マットによって排水されます。現在の研究では、土壌媒体の深さ、材料、層数が個々のグリーンルーフまたはSCVルーフの成功率に影響を与えることが示唆されています。^[6]

SCV 屋根に適した植物種は、干ばつ耐性、最小の根構造、最小の高さ、植物マットを形成する能力、伸びすぎない、耐熱性、耐霜性、非伝統的な土壌媒体に適応する能力などの特徴を備えています。根系が広く伸びやすい植物種は、防水要素を突き破ったり、望ましくない領域に成長してカビや白カビの原因となる可能性があります。水、高栄養、日陰に依存する植物は SCV 屋根には適していないため避けるべきであり、高額な費用がかかる失敗につながる可能性があります。

最も成功しているSCV屋根植物種のいくつかは、 CAM植物であるベンケイソウ科とアイゾウ科に属します。これは、乾燥条件への適応としてベンケイソウ酸代謝（CAM）を使用する植物です。 ^[7]夜間に気孔に入るCO _{2 は}有機酸に変換され、気孔が閉じている日中にカルビン回路のために[[CO ₂ ]]を放出します。 ^[8] CAM植物は、表面積と体積の比率が低い厚く縮小した葉、厚いクチクラ、穴に陥没した気孔など、乾燥性の特徴を示すことがよくあります。^[8]

アメリカ大陸北部の緑の屋根は、ベンケイソウ科のセダムに依存しています。セダムのほとんどの品種は、湿度の高い亜熱帯気候には適しておらず、高温多湿のため根腐れや病気の問題が発生します。しかし、2 つのセダム栽培品種「レモン コーラル」と「フロリダ フレンドリー ゴールド」は現在^{フロリダ大学}で研究されており^、フロリダ州ゲインズビルの湿度の高い亜熱帯気候に適応しているようです。

SCV 屋上植物パレットの例

SCV 屋根は、米国南東部の悪天候により、多くの課題に直面しています。高湿度、過度の降雨、長時間の暑さ、カビ、虫、病気、雑草、土壌伝染病、メンテナンスの問題、傾斜した屋根は、SCV 屋根の設計で直面する主な課題です。高湿度、過度の降雨、長時間の暑さは、グリーン ルーフ設計の標準である CAM 植物の植物の健康状態を低下させます。植物の健康状態の低下は、病気、虫、根腐れ、植物の枯死を引き起こします。

土壌媒介性疾患は、湿度の高い亜熱帯地域の暖かく、雨が多く、湿気の多い環境のリズムにより、より頻繁に発生します。^[9] SCV屋根植物は、システム障害や経済的損失を避けるために、南東部のいくつかの大学で研究およびテストされています。適切な換気が考慮されていない場合、屋根や建物の一部にカビが発生する可能性があります。また、高湿度レベルと長時間の熱の影響もあります。

SCV屋根にとって最大の課題の1つはハリケーンです。ハリケーンの強い風は屋根を持ち上げる可能性があります。強風は植物が植えられている成長媒体を洗い流す可能性があります。^[10]洗い流しとは、成長媒体の粒子が植生のある屋根の表面から吹き飛ばされることで、成長媒体の体積と重量が減少し、緑の屋根を支える能力が低下します。 ^[11]

米国南東部で広く見られる傾斜屋根も、SCV 屋根にとって大きな課題となります。土壌媒体の浸食と植物の生育不良が最も一般的な問題であり、適切に設計されていない場合は、傾斜屋根のどの角度でも発生する可能性があります。浸食ブランケットと緑化屋根土壌媒体安定化製品は、傾斜屋根の影響を軽減するために使用されます。平らな屋根と低傾斜屋根は、米国南東部の建築業界では一般的な屋根の傾斜であり、SCV 屋根をうまく実装できます。

平らな屋根 – 1%～2%の傾斜

緩やかな傾斜 - 3:12 から 5:12

中勾配 - 6:12 ～ 9:12

ハイスロープ-10:12～12:12

SCV屋根が適用できる米国の亜熱帯地域

湿潤亜熱帯気候が見られる州をいくつか紹介します。

• テキサス州の東半分
• ルイジアナ州
• アーカンソー州
• アラバマ
• ミシシッピ
• ノースカロライナ州
• サウスカロライナ
• テネシー州
• ジョージア
• ケンタッキー
• フロリダの大部分
• バージニア州
• ウェストバージニア州南部

これらの州の多くでは気候が変わりやすく、極端になることがあります。

特典（パフォーマンス評価）

• 雨水量を削減（50%～85%）^[5]
• 負荷軽減による雨水の水質改善^[5]
• 雨水収集による節水^[5]
• ヒートアイランド現象を軽減する^[5]
• 表面温度を40～ 50度下げる^[5]
• エネルギー節約は15%～30%に達する可能性がある^[5]
• 建物内の騒音を軽減する^[12]
• 屋根の寿命を延ばし、屋根のメンテナンスを減らす^[5]
• 生物多様性に貢献し、鳥類や無脊椎動物の生息地を創出する^[12]
• 大気汚染粒子をろ過する^[12]
• 暴風雨時の安全性の向上
• 地域の多様性
• 美的価値
• 貯水池や溝の必要性を減らす

当初、緑化屋根は短期的には高額の資本金がかかる可能性がありますが、長期的にはエネルギーとメンテナンスの節約がそれを上回ります。米国グリーンビルディング協会やグリーンルーフのいくつかの新たな進歩は、グリーンビルディングが必ずしも従来の建物よりも高価である必要はないことを示唆しています。

プロジェクト名: シャドウウッド保護区のグリーンルーフデモンストレーション

• 場所: 米国フロリダ州フォートマイヤーズ
• 広さ：2400平方フィート^[5]

プロジェクト名: チャールズ・R・ペリー建設ヤード、フロリダ大学

• 場所: 米国フロリダ州ゲインズビル
• 広さ：2600平方フィート^[5]

プロジェクト名:セントラルフロリダ大学(UCF) の学生会館拡張

• 場所: 米国フロリダ州オーランド
• 広さ：1600平方フィート^[5]

• 「キャンパス外からの接続」(PDF)。フロリダ大学図書館。2014年 10 月 18 日閲覧。^{[永久リンク切れ‍ ]}
• 「キャンパス外からの接続 - UF 図書館」 emeraldinsight.com.lp.hscl.ufl.edu 。2014年 10 月 18 日閲覧。
• 「緑の屋根の植物 • 緑の屋根に関する情報 • IGRA」。igra-world.com。2018年10月11日にオリジナルからアーカイブ。 2014年10月18日に閲覧。
• 「公共の利益 • 緑の屋根に関する情報 • IGRA」。igra-world.com。2018年6月8日にオリジナルからアーカイブ。2014年10月18日閲覧。
• 「CAM 植物 - Biology-Online.org からの定義」。biology-online.org。2014年 10 月 18 日閲覧。
• https://books.google.com.lp.hscl.ufl.edu/books?hl=ja&lr=&id=KNktsuZMtboC&oi=fnd&pg=PA125&dq=soil+diseases+h umid+亜熱帯+地域&ots=RVN_l-UXUA&sig=MUA4wZo4IVPddW6FS8KcNbyqwUA#v=onepage&q=warm%2C%20rainy&f=false
• 「グリーンルーフ/エコルーフ」(PDF)。フロリダ大学。2008年12月22日。 2014年10月18日閲覧。
• 「緑の屋根が都会のジャングルの気温を変動させる - USATODAY.com」。usatoday.com 。 2014年10月18日閲覧。
• http://www.epa.gov/region08/greenroof/pdf/green%20roof.pdf
• 「Reach Information Portal」。2011年7月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年10月18日閲覧。
• 「緑の屋根 - 排水マット付きシステム」。conservationtechnology.com 。 2014年10月18日閲覧。