建築科学

建築科学は、建物に影響を与える物理現象の分析に焦点を当てた科学的知識の集まりです。 建築物理学、建築科学 、 応用物理学は、建築科学と重複する知識領域で使用される用語です。

建築科学には、伝統的に、室内の熱環境、室内の音響環境、室内の光環境、室内の空気質、エネルギーや建築材料の使用を含む建築資源の使用に関する研究が含まれます。これらの分野は、物理的原理、建物の居住者の健康、快適性、生産性との関係、および建物の外囲器と電気および機械システムによってそれらを制御する方法について研究されています。国立建築科学研究所（NIBS）には、その範囲内に、建築情報モデリング、建築試運転、防火工学、耐震設計、復元力のある設計の分野も含まれています。

建築科学の実際の目的は、新しい建物と既存の建物の建物の性能と持続可能性を最適化する予測機能を提供し、建物の故障を理解または防止し、新しい技術と技術の設計を導くことです。

用途

建築設計プロセスでは、建築科学の知識を使用して設計の決定を通知し、建築のパフォーマンスを最適化します。設計の決定は、ビルディングサイエンスの原則に関する知識と、NIBSホールビルディングデザインガイド（WBDG）やビルディングサイエンスに関連するASHRAE規格のコレクションなどの確立されたガイドラインに基づいて行うことができます。

設計中に計算ツールを使用して、設計された建物エンベロープ、照明システム、および機械システムに関する入力情報に基づいて建物の性能をシミュレートできます。モデルを使用して、建物の寿命にわたるエネルギー使用量、太陽熱と放射の分布、気流、および建物内のその他の物理現象を予測できます。これらのツールは、設計を評価し、建設が始まる前に許容範囲内で機能することを確認するのに役立ちます。利用可能な計算ツールの多くは、建物のパフォーマンス目標を分析し、設計の最適化を実行する機能を備えています。モデルの精度は、モデラーの科学の原則の構築に関する知識と、特定のプログラムに対して実行される検証の量に影響されます。

既存の建物を評価する場合、測定および計算ツールを使用して、測定された既存の条件に基づいてパフォーマンスを評価できます。温度、湿度、騒音レベル、大気汚染物質、またはその他の基準を測定するために、さまざまな現場試験機器を使用できます。これらの測定を行うための標準化された手順は、商業ビルのパフォーマンス測定プロトコルで提供されています。たとえば、熱赤外線（IR）イメージングデバイスを使用して、建物の使用中に建物のコンポーネントの温度を測定できます。これらの測定値を使用して、機械システムがどのように動作しているか、および建物の外皮を通して異常な熱利得または熱損失の領域があるかどうかを評価できます。

既存の建物の状態の測定値は、居住後評価の一部として使用されます。居住後の評価には、居住者の満足度と幸福に関するデータを収集し、測定デバイスによってキャプチャされていない可能性のある建物のパフォーマンスに関する定性的データを収集するための、居住者の調査も含まれます。

建築科学の多くの側面は、建築家の責任です（カナダでは、多くの建築会社がこの目的のために建築技術者を雇用しています）。多くの場合、「非建築エンベロープ」建築科学の懸念を処理するために進化した工学分野と協力しています：市民工学、構造工学、地震工学、地盤工学、機械工学、電気工学、音響工学、および火災コード工学。インテリアデザイナーでさえ、必然的にいくつかの建築科学の問題を生み出します。

トピック

屋内環境品質（IEQ）

屋内環境品質（IEQ）は、建物内のスペースを占有する人々の健康と幸福に関する建物の環境の品質を指します。 IEQは、照明、大気の質、湿気のある状態など、多くの要因によって決定されます。労働者は、彼らが働いている建物内の汚染物質への曝露による症状または健康状態を懸念しています。この懸念の1つの理由は、建物にいないときに症状がよくなることです。いくつかの呼吸器症状と病気が湿気のある建物に関連していることが研究により示されていますが、屋内汚染物質の測定値が労働者が病気のリスクにあることをどのように示すかはまだ不明です。労働者とその医師が建物の環境が特定の健康状態を引き起こしていると疑うほとんどの場合、医療検査と環境の検査から得られる情報は、どの汚染物質が原因であるかを確定するのに十分ではありません。測定対象と測定対象の解釈方法に関する不確実性にもかかわらず、研究では、建物に関連する症状が、湿気、清潔さ、換気特性などの建物特性に関連していることが示されています。屋内環境は非常に複雑であり、建物の居住者は、事務機器、クリーニング製品、建設活動、カーペットや家具、香水、タバコの煙、水害を受けた建築材料からのさまざまな汚染物質（ガスおよび粒子の形）にさらされる可能性があります。微生物の増殖（真菌、カビ、および細菌）、昆虫、および屋外汚染物質。屋内の温度、相対湿度、換気レベルなどの他の要因も、個人が屋内環境にどのように反応するかに影響を与える可能性があります。屋内の環境汚染物質の発生源を理解し、それらを制御することは、多くの場合、建物に関連する労働者の症状の予防または解決に役立ちます。屋内環境を改善および維持するための実践的なガイダンスが利用可能です。

屋内環境の構築は、エネルギー効率が良く、健康的で快適な建物の設計、分析、および運用における環境面をカバーしています。専門分野には、アーキテクチャ、HVAC設計、熱的快適性、室内空気質（IAQ）、照明、音響、および制御システムが含まれます。

HVACシステム

屋内環境の温度、湿度、圧力、およびその他の選択された側面を制御するために使用される機械システムは、通常、より広範なビルサービスのサブセットであり、暖房、換気、および空調（HVAC）システムと呼ばれます。これらのシステムは、居住者が条件のより厳密な制御を要求し、建物が大きくなり、快適さを提供する手段としてエンクロージャーと受動的手段が重要でなくなったため、複雑さと重要性が増しました（商業ビルの総予算の約20％を消費することが多い）。

建築科学には、物理​​的影響（熱分布、風速、相対湿度など）と建物の居住者の快適性への影響の両方に関するHVACシステムの分析が含まれます。居住者が感じる快適さは、現在の天候や建物のある気候のタイプなどの要因に依存するため、快適な状態を提供するHVACシステムのニーズはプロジェクトによって異なります。

エンクロージャー（エンベロープ）システム

建物の囲いは、屋内と屋外を分離する建物の一部です。これには、壁、屋根、窓、勾配のスラブ、およびこれらすべての間の接合部が含まれます。建物の囲いの近くのエリア（つまり、周辺ゾーン）の居住者の快適性、生産性、さらには健康さえも、ノイズ、温度、日射などの屋外の影響、およびこれらの影響を制御する能力によって影響を受けます。その機能の一環として、エンクロージャーは熱、空気、蒸気、日射、昆虫、騒音などの流れを制御する必要があります（必ずしもブロックまたは停止する必要はありません）。電気照明が必要です。

高性能ファサードのケーススタディ：

持続可能性の構築

建築科学の一部は、将来と明日の資源と現実を考慮して建物を設計する試みです。この分野は、持続可能なデザインとも呼ばれます。

Net-Zero Energy Buildingとしても知られるゼロエネルギービルディングへの推進は、Building Science分野に存在します。 Net Zero Energy Building認証の資格は、Living Building Challenge Webサイトで確認できます。

認証

科学を構築するための直接または統合された専門的なアーキテクチャまたはエンジニアリングの認定はありませんが、専門分野に関連する独立した専門的な資格があります。建築科学は、通常、建築またはエンジニアリングの実践の幅広い分野における専門分野です。ただし、LEEDと呼ばれるエネルギーと環境デザインのリーダーシップなど、専門分野で個々の専門資格を提供する専門組織があります。または、WELLは、それぞれ米国グリーンビルディングカウンシルおよびグリーンビジネス認証インクによって維持されている別の資格です。他にも建物の持続可能性認定および認証機関があります。また、米国では、独立組織であるBuilding Performance Instituteの認定を受けた請負業者が、彼らが建築科学者として事業を運営していることを宣伝しています。これは科学的背景と資格の欠如のために疑わしい。一方、カナダでは、より正式な建築科学の経験がほとんどの認定エネルギーアドバイザーに当てはまります。これらの取引や技術者の多くは、建築科学の非常に特定の分野（気密性、断熱など）でのトレーニングを必要としています。

主要な建築科学ジャーナルのリスト

建築と環境 ：この国際ジャーナルは、建築科学、都市物理学、および屋内と屋外の建築環境との人間の相互作用に関するオリジナルの研究論文とレビュー記事を発行しています。インパクトファクター：4.539

エネルギーと建物 ：この国際的な雑誌は、建物でのエネルギー使用への明示的なリンクを含む記事を発行しています。目的は、新しい研究結果と、建物のエネルギーニーズを削減し、屋内環境の品質を向上させることを目的とした新しい実証済みの実践を提示することです。インパクトファクター：4.457

インドアエア：この国際ジャーナルは、健康への影響、熱的快適性、モニタリングとモデリング、発生源の特性評価、換気およびその他の環境制御技術など、非産業用建物の屋内環境の分野における幅広い関心を反映した論文を発行しています。インパクトファクター：4.396

建物の研究と情報 ：このジャーナルは、建物、建物のストック、およびそれらをサポートするシステムに焦点を当てています。 BRIに特有なのは、建物に対する全体的かつ学際的なアプローチであり、構築された環境やその他のシステムの複雑さを生涯にわたって認識します。公開された記事では、構築された環境の文化、環境、経済、社会、組織、生活の質、健康、幸福、設計、およびエンジニアリングの間の複雑さとリンクを反映する概念的および証拠に基づくアプローチを利用します。インパクトファクター3.468

Journal of Building Performance Simulation ：この国際的な査読付きジャーナルは、高品質の研究と最先端の「統合」論文を発行し、建物の非構造的性能のすべての分野、特に熱、空気、水分移動。インパクトファクター：2.603

ビルディングシミュレーション ：この国際的なジャーナルは、オリジナルの高品質の査読済みの研究論文を発行し、システムを含む建物のモデリングとシミュレーションに関する記事をレビューします。目標は、建築科学の分野を、例外ではなくルーチンとして建築のあらゆる側面で最終的に使用されるようなレベルに推進することです。特に興味深いのは、モデリングツールの最近の開発と適用、および科学技術の構築の進歩に対する影響を反映した論文です。インパクトファクター：1.673