建物のライフサイクル全体にわたるエネルギー効率は、持続可能な建築の最も重要な目標です。 建築家は、建物のエネルギー需要を削減し、エネルギーを自ら捕捉または生成する能力を高めるために、多くの異なる受動的および能動的な技術を使用します。 コストと複雑さを最小限に抑えるため、サステナブル建築では、建築要素を組み込んだパッシブシステムを優先して建物の立地条件を活かし、再生可能エネルギーで補い、必要に応じて化石燃料の資源を利用するようにしています。
Heating, ventilation and cooling system efficiencyEdit
Numerous passive architectural strategies have been developed over time. そのような戦略の例としては、部屋の配置や建物内の窓のサイズや向き、ファサードや通りの向き、都市計画における建物の高さと通りの幅の比率などがあります。 より効率的な建物は、より少ない熱生成または放散電力を必要としますが、汚染された室内空気を排出するために、より多くの換気能力を必要とする場合があります。 既製のオンサイト・エネルギー・リサイクル技術は、廃温水や古くなった空気から効果的にエネルギーを回収し、そのエネルギーを流入する新鮮な冷水や新鮮な空気に転換することができます。 建物から出るコンポストから園芸以外の用途にエネルギーを再利用するには、集中型嫌気性消化器が必要です。
HVAC システムはモーターによって動きます。
敷地や建物の向きは、建物の空調効率に大きな影響を与えます。
パッシブソーラー建築設計では、太陽電池や太陽熱温水パネルなどのアクティブソーラー機構を使用せずに、太陽のエネルギーを効率的に利用することが可能です。 一般に、パッシブソーラー建築設計では、熱を効果的に保持する熱質量が高い材料や、熱が逃げるのを防ぐ働きをする強力な断熱材を取り入れます。 また、日よけやブラインド、シャッターなどを使って日射遮蔽を行い、夏の日射熱を和らげ、人工的な冷房の必要性を減らすことも低エネルギー設計に必要です。 さらに、低エネルギー建築物は、熱損失を最小限に抑えるために、一般的に表面積と体積の比率が非常に低くなっています。 このため、複数の翼を持つ広大な建物のデザインは避けられ、より集中的な構造が好まれる傾向にあります（しばしば、より「有機的」に見えると考えられています）。 6697>
窓は、断熱性の低いガラスを通しての熱の損失を最小限に抑えながら、熱を生み出す光の入力を最大化するように配置されます。 北半球では通常、直射日光を集めるために南向きの窓を多く設置し、北向きの窓の数を厳しく制限することが必要です。 窓の種類によっては、二重ガラスや三重ガラスにガス充填や低放射率（Low-E）コーティングを施した断熱窓は、一重ガラスよりもはるかに断熱性が高い。 冷房の必要性を減らすには、夏季に日射遮蔽装置で過剰な日射取得を防ぐことが重要です。 窓の前に落葉樹を植え、夏は葉で日差しを遮り、冬は葉を落として光を取り込む方法がよくとられます。 ルーバーやライトシェルフを設置し、太陽が低い位置にある冬場は日光を取り込み、太陽が高い位置にある夏場は日光を遮るようにする。
寒い気候では、暖房システムは、一般的に建物内の最大の単一エネルギー排出の1つであるため、持続可能な建築の主な焦点となっています。 高い熱質量を持つ石造りの建築材料は、一日中、夜の涼しい温度を維持するために非常に価値があります。 また、建築業者は表面積と熱損失を最大化するために、平屋建ての広大な構造を選ぶことが多い。 また、水辺から吹いてくる涼しい風を取り込むように設計されることも多い。
四季のある気候では、建物が十分に断熱されている場合、自然の力を利用するように設置されている場合、熱が回収される場合（すぐに使用するか貯蔵する）、化石燃料または電気に依存する熱処理施設が100%以上の効率を持つ場合、および再生可能エネルギーが使用される場合、統合エネルギーシステムの効率が向上する。
再生可能エネルギー発電編
英国最大かつ初のカーボンニュートラルなエココミュニティBedZED（Beddington Zero Energy Development）：ソーラーパネルとパッシブ換気煙突のある特徴ある屋根風景
ソーラーパネル編
太陽光発電ソーラーパネルなどのアクティブな太陽電池デバイスは、任意の使用のための持続可能な電力を提供するのに役立ちます。 ソーラー パネルの電気出力は、方位、効率、緯度、および気候に依存します (同じ緯度でも日射量は異なります)。 一般的に市販されている太陽光発電パネルの効率は、4％～28％です。 一部の太陽光発電パネルの効率が低いと、導入時の投資回収期間に大きな影響を与えることがある。 このように効率が低いからといって、太陽光発電パネルが現実的なエネルギー代替手段でないとは言えない。 例えばドイツでは、ソーラーパネルは一般的に住宅建設に設置されています。
屋根は、太陽光発電パネルが最大効率で収集できるように、しばしば太陽に向かって角度が付けられています。 北半球では、真南の方角が太陽電池パネルの収量を最大化します。 真南が無理な場合は、南緯30度以内であれば十分な発電量を得ることができる。 但し、より高い緯度で、冬のエネルギー収穫は非南のオリエンテーションのためにかなり減る。
冬の効率を最大にするためには、コレクターは水平な緯度+15°の上に角度を付けることができる。 夏の効率を最大にするためには、角度は緯度-15°であるべきである。 しかし、年間の最大生産のために、水平上のパネルの角度は、その緯度に等しいべきである。 風力発電
持続可能な構造でのエネルギー生産における小型風力タービンの使用は、多くの要因を考慮する必要がある。 コストを考慮すると、一般に、小型風力システムは、生産するエネルギー量に対して、大型風力タービンよりも高価である。 小型風力タービンの場合、風を利用する能力が限られている場所では、メンテナンスコストが決定的な要因になることがある。 風力の弱い場所では、メンテナンスが小型風力タービンの収益の多くを消費する可能性があります。 風力発電機は風速8mで運転を開始し、風速32〜37mでエネルギー生産能力を発揮し、風速55mを超えると損傷を防ぐために停止する。 風車のエネルギーポテンシャルは、ブレードの長さの2乗とブレードの回転速度の3乗に比例する。 建物1棟分の電力を補う風力発電機もありますが、このため、風力発電機の効率は設置場所の風の状態に大きく左右されます。 そのため、風力発電の効率を上げるには、風が散発的に吹く場所ではなく、常に一定の風が吹く場所（平均風速15m以上）に設置する必要がある。 小型の風力発電機は屋根の上に設置することができる。 その場合、屋根の強度や振動、屋根の出っ張りによる乱れなどが設置上の問題となる。 小型の屋上風力発電機は、一般家庭で必要な電力の10％から最大25％を発電できることが知られています。 太陽熱発電
また、太陽国内給湯システムと呼ばれる太陽熱温水器は、家庭用の温水を生成するための費用対効果の高い方法することができます。 彼らはどのような気候で使用することができ、彼らが使用する燃料 – 日光は無料です。
太陽熱温水システムの2つのタイプ – アクティブとパッシブがあります。 アクティブな太陽集熱システムは、一日あたり約80〜100ガロンのお湯を生成することができます。 また、循環の2つのタイプ、直接循環システムと間接的な循環システムがあります。 直接循環システムは、パネルを通して生活用水を循環させる。 彼らは氷点下の温度で気候に使用するべきではありません。 間接的な循環は太陽電池パネルを通してグリコールか他のある液体をループさせ、国内水.
コレクターパネルの2つの最も共通のタイプは平らな版および避難させた管である熱交換器を使用する。 2つは避難させた管が対流的に効率を非常に改善する熱を失わないことを除いて同様に働く(5%-25%より有効)。 これらのより高い効率を使うと、避難させた管のソーラーコレクタはまた吸収の冷却システムのための高温スペース暖房および更に高温を作り出すことができる。
家で共通である電気抵抗の給湯装置に今日4500 kW-h/yearのまわりで電気要求がある。 太陽集熱器の使用で、エネルギー使用量は半分になる。
ヒートポンプ編集部
空気熱源ヒートポンプ（ASHP）は、リバーシブルエアコンと考えることができる。 エアコンのように、ASHP は比較的涼しい空間 (たとえば 70 °F の家) から熱を取り出し、暑い場所 (たとえば 85 °F の屋外) に捨てることができます。 しかし、エアコンとは異なり、ASHPのコンデンサーとエバポレーターは役割を交代し、冷たい外気から熱を吸収して暖かい家に捨てることができます。
空気源ヒートポンプは他のヒートポンプシステムと比較して安価です。 しかし、外気温が非常に低い、または非常に暑いときに、空気源のヒートポンプの効率は低下します。したがって、温帯気候にのみ本当に適用されます。
温帯気候に位置していない地域では、地熱（または地熱）ヒートポンプは効率的な代替案を提供します。 この 2 つのヒートポンプの違いは、地熱源は熱交換器の 1 つを地下に、通常は水平または垂直に配置していることです。 地中熱源は、地下の比較的一定した穏やかな温度を利用するため、その効率は空気熱源ヒートポンプのそれよりもはるかに大きくなる可能性があることを意味します。 地中の熱交換器は、一般的にかなりの面積を必要とします。 設計者は、建物の隣の空き地や駐車場の下にそれらを置いています。
Energy Star 地上の源のヒートポンプは、それらの空気源の対応物より 40% ～ 60% 効率的であることができます。 また、より静かで、家庭用温水暖房などの他の機能にも適用できます。
初期費用については、地中熱ヒートポンプシステムは、設置するのに通常の空気源ヒートポンプの約2倍の費用がかかります。 しかし、その初期費用は、エネルギーコストの減少によって相殺することができます。 エネルギー・コストの削減は、一般的に暑い夏と寒い冬がある地域で特に顕著です。
ヒートポンプの他のタイプには、水源と空気源があります。 建物が水域の近くにある場合、池や湖を熱源またはシンクとして使用することができます。 エアアースヒートポンプは、地下のダクトを通して建物の空気を循環させます。 ファンの電力要件が高く、熱伝達が非効率的なため、エアアースヒートポンプは一般に大規模な建設には実用的ではありません
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