反射面（気候工学）
いくつかの種類の屋根のアルベド（値が低いほど気温が高いことを意味します）

反射面、あるいは地上アルベド修正（GBAM）は、地球のアルベド（太陽の可視光線、赤外線、紫外線（UV）の波長を反射する能力）を高め、地表への熱伝達を低減する太陽放射管理手法である。IPCCはGBAMを「屋根の白色化、土地利用管理の変化（例：不耕起農法）、より大規模なアルベドの変化（氷河や砂漠を反射シートで覆うこと、海洋アルベドの変化）」と表現している。[ 1 ]：348

最もよく知られている反射面は、「クールルーフ」と呼ばれる屋根の一種です。クールルーフは主に白い屋根を連想させますが、様々な色や素材があり、商業ビルにも住宅にも利用可能です。 [ 2 ]太陽光を反射させるために屋根材を白または淡い色で塗装することは、一部の地域（特にカリフォルニア州）の法律で推奨されています。[ 3 ]

この技術は、処理可能な表面積が限られているため、最終的な効果は限定されます。この技術は、都市部を処理するか、すべての集落を処理するかによって、地球全体で平均0.01～0.19 W/m 2の負の強制力を与えます。 [ 4 ]これは、大気中の二酸化炭素濃度が倍増した場合の正の強制力3.7 W/m 2と比較すると小さい値です。さらに、小規模なケースでは、材料を選択するだけでほとんど、あるいは全くコストをかけずに実現できますが、大規模に導入する場合はコストが高くなる可能性があります。

2009年の王立協会の報告書では、「地表面積の1%（約10平方 メートル）を覆う『白い屋根方式』の総費用は年間約3000億ドルとなり、検討されている方法の中で最も効果が低く、最も高価な方法の1つとなる」と述べられています。[ 5 ]しかし、この方式は二酸化炭素を排出し、地球温暖化の一因となるエアコンの必要性を減らすことができます。

方法

地球温暖化に対処する方法として、IPCC 2018報告書は、地球全体の気温低下の可能性は「小さい」と指摘したが、地域規模で1～3℃の気温変化を認めることについては高い合意があった。[ 1 ]反射面を限定的に使用することで、都市のヒートアイランド現象を緩和することができる。[ 6 ]

反射面は農業地域や都市部のアルベドを変化させるのに利用することができ、都市部と農業地域でのアルベドの変化が0.04～0.1であれば、地球の気温を1.0℃以上下げる可能性がある。[ 1 ]

反射面アプローチは、地上ベースという点でパッシブ昼間放射冷却（PDRC）に類似しています。しかし、PDRCは「地球の太陽光吸収を単に減少させるのではなく、地球からの放射熱放出を増加させること」に重点を置いています。[ 7 ]

反射面の種類

クールルーフ

利点

暑い気候におけるクール ルーフは、次のような即時的および長期的なメリットをもたらします。

クールルーフは暑い夏には冷房エネルギーを節約しますが、寒い冬には暖房エネルギー負荷を増加させる可能性があります。 [ 11 ]そのため、クールルーフによる正味のエネルギー節約は気候によって異なります。しかし、2010年に米国全土の空調設備付き商業ビルを対象にこの問題を調査したエネルギー効率調査[ 12 ]では、カナダと米国の国境付近の寒冷な気候でも、夏の冷房による節約は通常、冬の暖房によるペナルティを上回り、電力と排出量の両方を節約できることがわかりました。素材を清潔に保つための適切なメンテナンスプログラムがなければ、クールルーフによるエネルギー節約は、アルベドの劣化や汚れのために時間の経過とともに減少する可能性があります。 [ 13 ]

2018年のイギリス諸島の熱波の際にロンドンでクールルーフによる気温低下の影響をモデル化した研究では、すべての建物にクールルーフが設置されていると仮定した場合、この期間の熱中症による死亡率（推定655～920人）は249人（32%）減少した可能性があることが明らかになりました。統計的生命価値を用いた推計では、クールルーフによる死亡回避額は6億1500万ポンドの節約と推定されました。[ 14 ]

数年にわたる屋根用メンブレンの劣化に関する研究と実地経験から、太陽熱が耐久性に最も影響を与える要因の一つであることが明らかになっています。屋根レベルでの高温と季節的または日ごとの大幅な温度変化は、屋根用メンブレンの寿命に悪影響を及ぼします。極端な温度変化を軽減することで、メンブレンシステムの損傷発生率を低減できます。紫外線と赤外線を反射する素材でメンブレンを覆うことで、紫外線と熱による劣化による損傷を軽減できます。白い表面は到達する放射線の半分以上を反射しますが、黒い表面はほぼすべてを吸収します。メンブレンを太陽放射にさらさなければならない場合、白色または白色コーティングされた屋根用メンブレン、あるいは白色の砂利で覆うことが、これらの問題を抑制する最善の方法と思われます。[ 15 ]

温暖な気候にある都市部の平らな屋根をすべて白く塗れば、地球全体の反射率が 10% 増加して、24 ギガトンの温室効果ガス排出量の温暖化効果を相殺できる。これは、20 年間に 3 億台の自動車を道路からなくすことに相当する。これは、93 平方メートル (1,000 平方フィート) の白い屋根が、20 年の耐用年数の間に 10 トンの二酸化炭素を相殺するためである。[ 16 ]反射率の増加による大規模な冷却の実際の 2008 年のケース スタディでは、スペイン南部のアルメリア県が、以前は砂漠だった広大な地域にポリエチレンで覆われた温室を設置した結果、20 年間で周辺地域よりも 1.6 °C (2.9 °F) 冷却されたことが判明した。[ 17 ]夏には、農家は植物を冷却するためにこれらの屋根を白く塗る。

太陽光が白い屋根に当たると、その多くは反射され、大気圏を通過して宇宙へ戻ります。しかし、太陽光が暗い屋根に当たると、ほとんどの光が吸収され、はるかに長い波長として再放射され、大気に吸収されます。（これらの長波長を最も強く吸収する大気中のガスは、「温室効果ガス」と呼ばれています）。[ 18 ] 2021年にペトロナス工科大学とマラ工科大学のサイード・アフマド・ファルハン氏らが行った研究の結果[ 2 ]は、マレーシアの高温多湿の気候に基づいており、白い屋根瓦を選択すると、熱伝導伝達と屋根表面温度のピーク、および日中のプロファイル全体にわたる熱伝導伝達と屋根表面温度の値が大幅に低下することを示唆しています。対照的に、結果は、夜間のプロファイルには影響を与えないことも示しています。なぜなら、空への熱放出は夜を通して行われているからです。建物からの熱放出は、太陽放射がないために起こります。太陽放射がないことで空の温度が下がり、空がヒートシンクとして機能して、建物から空への熱伝達を促進し、熱平衡を達成します。

コンコルディア大学の研究者による2012年の研究では、スタンフォード大学の研究で使用されたものと同様の変数（雲の反応など）が含まれ、世界中の都市でクールルーフとクール舗装を展開することで、最大150ギガトンの二酸化炭素排出量を相殺するのに相当する地球冷却効果を生み出すと推定されました。これは、世界中のすべての車を50年間道路から排除するのに十分な量です。[ 19 ] [ 20 ]

種類

白色熱可塑性メンブレン屋根（PVCおよびTPO）は本質的に反射性があり、屋根材の中でも最も高い反射率と放射率を実現しています。[ 21 ]例えば、白色熱可塑性メンブレン屋根は太陽光線の80%以上を反射し、屋根が吸収する太陽放射の少なくとも70%を放射します。一方、アスファルト屋根は太陽放射の6～26%しか反射しません。

多くの商業用クールルーフ用途で使用されている白色熱可塑性PVCおよびTPOメンブレンに加え、クールアスファルトシングルの分野でも研究が進められています。北米の住宅用屋根材市場の大部分はアスファルトシングルで占められていますが、消費者はより濃い色を好むため、太陽光反射シングルの開発は特に困難で、アスファルトシングルの太陽光反射率はわずか4～26%です。これらの屋根がより多くの太陽光を反射するように設計されると、夏の冷房コストの削減によりヒートアイランド現象を軽減できます。反射率の高い屋根は寒い時期に暖房コストの増加につながる可能性がありますが、研究によると、冬の暖房コストの増加は夏の冷房コストの削減よりも低いことが示されています。[ 22 ]太陽光をかなり反射する濃い色を求める消費者の要求を満たすために、様々な材料、コーティングプロセス、顔料が使用されています。可視光線スペクトルで発生する光は全体の43%に過ぎないため、紫外線と赤外線の反射率を高めることで、色に影響を与えずに反射率を向上させることができます。[ 23 ]アスファルトシングルは、表面粗さの大きい多数の小さな球形の顆粒でできており、表面粗さが大きいこともアスファルトシングルの太陽光反射率の低下の一因となっている。[ 24 ]これを低減するために、表面粗さによる反射率の低下を低減できる可能性のある、平らな岩石片などの他の顆粒材料が研究されている。別の方法としては、二重コーティングプロセスを用いて顆粒をコーティングする方法がある。外側のコーティングには、反射率は高くないかもしれないが、目的の色の顔料を使用し、内側のコーティングには反射率の高い二酸化チタンコーティングを使用する。

天然の白い砂利は、涼しい屋根や舗装を実現するための代替案として考えられます。[ 25 ]

SRI値が最も高く、最も涼しい屋根はステンレス製の屋根です。中程度の風速条件下では、周囲温度より数度高いだけです。SRI値は100から115の範囲です。また、疎水性のものもあり、汚染された環境でも清潔さを保ち、元のSRI値を維持します。[A]

コーティング屋根

既存の（または新築の）屋根は、表面に太陽光反射コーティングを施すことで反射率を高めることができます。500種類以上の反射コーティングの反射率と放射率の評価は、クールルーフ評価協議会（Cool Roofs Rating Council）で確認できます。[ 26 ]

青と赤の屋根

ローレンス・バークレー国立研究所の研究者たちは、古代エジプト人が使用していた「エジプシャンブルー」と呼ばれる顔料が可視光を吸収し、近赤外線領域の光を発することを明らかにしました。この顔料は、屋根や壁を涼しく保つための建築材料として役立つ可能性があります。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

彼らはまた、白い屋根と同様の反射特性を持つ蛍光ルビーレッドコーティングも開発しました。[ 30 ] [ 31 ]

緑の屋根

グリーンルーフは熱質量層を形成し、建物への熱の流入を減らすのに役立ちます。グリーンルーフの太陽光反射率は植物の種類によって異なります（一般的に0.3～0.5）。[ 32 ]グリーンルーフはクールルーフほど反射率が高くないかもしれませんが、蒸発散作用によって植物とその周辺を冷却し、屋上温度を下げる一方で湿度を自然に高めるなど、他の利点もあります。さらに、グリーンルーフの中には、定期的な散水などのメンテナンスが必要なものもあります。

デメリット

スタンフォード大学の研究者による2011年の研究では、反射屋根は建物内の温度を下げ「ヒートアイランド現象」を緩和するが、地球の気温を上昇させる可能性があることが示唆されている。[33] [34] この研究では、クール ルーフ（冬場の太陽光熱が減少するため、居住空間を暖めるためにより多くのエネルギーが必要になることを意味する）に関連する建物の省エネ（年間の冷房エネルギー節約量から年間の暖房エネルギーペナルティを差し引いたもの）によって生じる温室効果ガス排出量の削減が考慮されていないと指摘されている。しかし、これは冬の気温が低い地域にのみ当てはまり、熱帯気候には当てはまらない。また、冬に雪が降る地域の家は、冬のほとんどの間雪に覆われるため、暗い色の屋根から大幅に多くの熱を受け取る可能性は低い。ローレンス・バークレー国立研究所ヒートアイランドグループの研究者による「クールルーフと地球冷却」と題された応答論文は、著者らが認めた不確実性、統計的に重要でない数値結果、そして地球全体のフィードバックに対する地域的寄与の分析の粒度が不十分であることを挙げ、これらの研究結果の妥当性についてさらなる懸念を提起した。[ 35 ]

また、2012年にカリフォルニア大学サンディエゴ校のジェイコブス工学部で行われた反射舗装と建物の相互作用に関する研究では、近くの建物に反射ガラスなどの緩和要因が設置されていない限り、明るい色の舗装で反射された太陽放射によって近くの建物の温度が上昇し、エアコンの需要とエネルギー使用量が増加する可能性があることがわかりました。[ 36 ]

2014年、アリゾナ州立大学地理科学・都市計画学部の助教授であり、グローバル・サステナビリティ研究所の上級サステナビリティ科学者でもあるマテイ・ジョルジェスク氏率いる研究チームは、都市拡大による温暖化の軽減を目的とした最も一般的な適応技術の相対的な有効性を調査しました。研究結果は、都市適応技術の性能は気温上昇を抑制することができるものの、季節や地域によって変動することを示しています。[ 37 ]

具体的には、カリフォルニア州セントラルバレーで効果を発揮しているクールルーフなどの対策が、フロリダ州のような他の地域にも必ずしも同様の効果をもたらすとは限りません。降雨量やエネルギー需要など、地表温度を超えた影響を評価すると、しばしば考慮されていない重要なトレードオフが明らかになります。クールルーフは、夏季には特定の地域で特に効果的です。しかし、冬季には、同じ都市適応戦略を北部地域で実施すると、環境がさらに冷え込み、快適レベルを維持するために追加の暖房が必要になります。「一部の地域では、夏季に得られたエネルギー節約が冬季にはほぼ完全に失われます」とジョルジェスク氏は述べています。フロリダ州、そしてそれほどではないものの南西部の州では、クールルーフによって全く異なる効果がもたらされています。「フロリダ州では、私たちのシミュレーションでは降水量が大幅に減少することが示されています」と彼は述べています。クールルーフの導入により、1日あたり2～4mmの降雨量が減少します。これは相当な量（約50%）であり、水資源の利用可能性、河川流量の減少、そして生態系への悪影響をもたらします。フロリダ州にとって、クールルーフはこれらの予期せぬ影響のため、ヒートアイランド対策として最適な方法ではない可能性があります。全体として、研究者らは、都市のスプロール化と温室効果ガスによる気温上昇に対抗するには、賢明な計画と設計の選択を検討する必要があると提言しています。さらに、「都市化に起因する気候変動は、画一的な解決策ではなく、最適なアプローチを選択する際に評価する必要がある特定の地理的要因に左右される」と付け加えています。[ 38 ]

2011年にASHRAE（アメリカ暖房冷凍空調学会）、AIA（アメリカ建築家協会）、IESNA（北米照明学会）、USGBC（米国グリーンビルディング協会）、US DOE（米国エネルギー省）の協力で、一連の高度エネルギー設計ガイドが作成された。これらのガイドは、ネットゼロエネルギービルに向けて50％のエネルギー節約を達成することを目的としていた。これらは、中小規模のオフィスビル、中規模から大規模の小売店、大規模病院、K-12の学校ビルといったタイプの建物を対象としていた。気候ゾーン4以上では、屋根の反射率についてASHRAE 90.1規格に従うことが推奨されているが、この規格では、これらのゾーンで屋根が反射する必要はなかった。気候ゾーン4以上では、クールルーフは推奨される設計戦略ではない。[ 39 ]

2011年、米国エネルギー省（DOE）とパシフィック・ノースウェスト国立研究所（PNNL ）の協力により、「エネルギー性能を向上させる実践的な方法」に関する一連の先進エネルギー改修ガイドが策定されました。これらのガイドは、既存の小売店やオフィスビルのエネルギー効率を向上させるための改修を目的としていました。クールルーフはすべての場所に推奨されたわけではありません。「この対策は、例えば極寒の気候帯よりも、冷房期間が長い高温多湿の気候帯の方が費用対効果が高いと考えられます。温暖な気候帯にある建物では、この対策は検討する価値があります。」[ 40 ] [ 41 ]

銅開発協会は2002年から複数の調査を実施し、様々な色の屋根材の上および上における配管内の配線の温度上昇を調査しました。その結果、クールルーフの上の温度は、より暗い色の屋根材の上よりも高くなるという結論が出ました。これは、屋根上の設備、配管、その他の材料によって遮られた太陽光放射が、その放射による熱吸収を受けるという考え方を裏付けています。[ 42 ]

米国エネルギー省の「クールルーフ選定ガイドライン」によると、「クールルーフは周囲の環境を考慮して選定する必要があります。クールルーフの選定や省エネ効果の予測は比較的容易ですが、事前に検討しておくことで、他の問題を防ぐことができます。クールルーフを設置する前に、次の点に留意してください。反射した太陽光はどこへ行くのでしょうか？ 明るく反射率の高い屋根は、光と熱を近隣の高層ビルの高い窓に反射させる可能性があります。日差しの強い日には、不快なまぶしさや不要な熱を周囲に与える可能性があります。反射によって発生する余分な熱は、エアコンのエネルギー消費量を増加させ、クールルーフの省エネ効果の一部を相殺してしまう可能性があります。」[ 43 ]

米国エネルギー省（DOE）のクールルーフのメンテナンスに関する「クールルーフ選定ガイドライン」によると、「クールルーフは、汚染物質、歩行者、風で運ばれたゴミ、溜まった水、カビや藻類の繁殖などによって汚れると、反射率が低下し、温度が上昇します。特に汚れた屋根は、製品ラベルに記載されているよりも大幅に性能が低下する可能性があります。歩行による汚れは、専用の通路を設けたり、屋根へのアクセスを制限したりすることで最小限に抑えることができます。急勾配の屋根は、雨水が汚れやゴミを洗い流しやすいため、汚れが蓄積しにくくなります。クールルーフの表面には「セルフクリーニング」機能があり、汚れが落ちやすく、反射率をより高く維持できるものもあります。クールルーフを清掃することで、太陽光反射率を設置時の状態に近い状態に戻すことができます。清掃方法によっては屋根を損傷する可能性があるため、適切な清掃手順については必ず屋根メーカーにご確認ください。エネルギー節約のためだけに屋根を清掃するのは一般的に費用対効果が高くありませんが、屋根の定期メンテナンスプログラムの一環として屋根清掃を組み込むことができます。したがって、エネルギー消費量を見積もることが最善です。節約額はきれいな屋根の値ではなく、風化した屋根の太陽光反射率の値に基づいています。」[ 43 ]

プロパティ

太陽光が暗い屋根に当たると、その約15%は空に反射されますが、そのエネルギーの大部分は熱の形で屋根システムに吸収されます。クールルーフは、従来の暗い色の屋根に比べて、はるかに多くの太陽光を反射し、熱の吸収を抑えます。[ 9 ]

クール ルーフの効果を測定するために、次の 2 つの特性が使用されます。

  • 太陽光反射率（アルベドとも呼ばれる）は、太陽光を反射する能力です。小数またはパーセンテージで表されます。値が0の場合、地表面が太陽光放射をすべて吸収することを示し、値が1（または100%）の場合、全反射率を表します。
  • 熱放射率とは、吸収した熱を放出する能力のことです。0から1までの小数またはパーセンテージで表されます。

涼しさを評価するもう一つの方法は、太陽光反射率指数（SRI）です。これは、太陽光反射率と放射率の両方を一つの値にまとめたものです。SRIは屋根の太陽熱反射能力を測定し、標準的な黒（反射率0.05、放射率0.90）を0、標準的な白（反射率0.80、放射率0.90）を100と定義しています。[ 44 ]

完全なSRIは約122で、これは太陽光を吸収せず、放射率が非常に低い完全な鏡の値です。このレベルに近い実用的な素材は、SRIが112のステンレス鋼だけです。高反射率・低放射率の屋根は、常に室温を周囲温度に非常に近い状態に保ち、暑い気候では熱の吸収を防ぎ、寒い気候では熱の損失を最小限に抑えます。高放射率の屋根は、同じ断熱値でも、寒い気候では熱の損失がはるかに高くなります。

屋根節約計算機

屋根節約計算機（RSC）は、米国エネルギー省のオークリッジ国立研究所が開発したツールで、白と黒の表面を持つ低勾配屋根の冷暖房の節約を推定します。[ 45 ]

このツールは、オークリッジ国立研究所とローレンス・バークレー国立研究所の共同研究で、住宅および商業ビルの両方において業界合意に基づいた屋根の省エネ効果を提供することを目的としています。このツールは年間の純エネルギー節約量（冷房エネルギー節約量から暖房ペナルティを差し引いた値）を報告するため、暖房システムまたは冷房システムを備えた建物にのみ適用されます。[ 46 ]

車

太陽光反射車、あるいはクールカーは、暗い色の車よりも多くの太陽光を反射するため、車内への熱伝達量が減少します。そのため、エアコンの必要性、燃料消費量、そして温室効果ガスや都市大気汚染物質の排出量を削減するのに役立ちます。[ 47 ]

涼しい歩道

クールカラー駐車場は、反射塗料層で作られた駐車場です。[ 48 ]太陽放射を反射するように設計されたクール舗装には、改良混合物、反射コーティング、透水性舗装、および植生舗装が使用される場合があります。[ 49 ]

ミラー

鏡は、太陽光を反射し、気温を下げる反射面として研究されています。MEERは、リサイクル材を用いた鏡やポリマー反射フィルムの製造を提案する非営利団体で、屋上や農地などのオープンスペースでの普及を目指しています。カリフォルニア州で試験運用が行われており、ニューハンプシャー州、インド、アフリカでもさらなる応用の可能性が模索されています。[ 50 ]

特定の熱放射体

いくつかの論文では、太陽光を反射すると同時に、温室効果に捕捉されるには短すぎる8～20μmの長波赤外線（LWIR）波長でエネルギーを放射する特殊な熱放射体（先進的な塗料や印刷された材料のロールなど）を設置することが提案されている。地球のエネルギー収支を安定させ、温暖化を止めるには、地球の表面積の1～2%（サハラ砂漠の半分以上に相当）をこれらの放射体で覆う必要があり、その設置費用は1兆2,500億～2兆5,000億ドルとされている。気温上昇を2℃（3.6°F）ではなく1.5℃（2.7°F）に抑えることで節約できると推定される20兆ドルと比較すると低い額ではあるが、維持費は含まれていない。[ 51 ] [ 52 ]

気候変数

暖房日が冷房日よりも多い気候では、白い反射屋根はエネルギー効率や節約効果の面で効果的ではない場合があります。これは、冬季の暖房によるエネルギー消費の節約が冷房によるエネルギー消費のペナルティを上回る可能性があるためです。米国エネルギー情報局の2003年商業ビルエネルギー消費調査によると、米国では商業ビルの年間エネルギー消費量の36%が暖房に、8%が冷房に使用されています。[ 53 ]エネルギー計算ツールは、一般的に寒冷地において暗色の屋根システムを使用することで年間の純節約効果を示しています。

完璧な屋根は、夏に熱を吸収せず、冬に熱を逃がしません。これを実現するには、夏季の放射熱の吸収と冬季の放射熱の損失をすべて排除するために、非常に高いSRI（放射率）が必要です。SRIの高い屋根は放射バリアとして機能し、魔法瓶のような効果をもたらします。放射率の高いクールルーフは、冬季の放射熱損失によって気候に悪影響を及ぼしますが、ステンレス鋼などの反射性の金属屋根はこのような問題を抱えません。

アプリケーション

2001年の連邦政府の調査で、ローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）は、クールルーフの表面反射率に関連するピーク時のエネルギー需要の削減を測定し計算しました。[ 54 ] LBNLは、調査対象のテキサス州の小売ビルに元々設置されていた黒いゴム製の屋根膜と比較して、改修したビニール製の屋根膜では表面温度が平均24 °C（43 °F）低下し、空調の総エネルギー消費量が11%減少し、それに応じてピーク時の需要が14%低下することを発見しました。黒い屋根表面の夏季の平均1日温度は75 °C（167 °F）でしたが、白い反射面で改修すると、52 °C（126 °F）になりました。税制優遇やその他の公共料金を考慮に入れない場合、年間のエネルギー支出は7,200ドル、または1平方フィートあたり0.07ドル削減されました。（この数字はエネルギー料金とピーク需要料金の両方に対するものです）。

測定機器を用いて、屋根上の気象条件、建物内および屋根層全体の温度、空調設備および建物全体の電力消費量を計測しました。測定は、元の黒いゴム製屋根膜を使用した状態で実施し、その後、同じ断熱材とHVACシステムを備えた白いビニール屋根に交換した後で実施しました。

実際のデータは1年間収集されたものの、データに異常があったため、1ヶ月分のデータと、研究のパラメータを満たさないその他の日数は除外されました。改修前の連続運転日数は36日のみ、改修後の非連続運転日数は28日のみ使用されました。[ 54 ]

2009年に実施され2011年に発表された別のケーススタディは、ニューヨーク州ジェームズビルのオノンダガ郡矯正局のためにアシュリー・マグロウ・アーキテクツとCDHエナジー社によって完了し、緑の屋根、濃いEPDM屋根、白い反射TPO屋根のエネルギー性能を評価した。測定結果によると、TPO屋根と植生屋根システムは、従来のEPDM表面よりも屋根温度がはるかに低いことが示された。太陽光吸収の減少は夏の太陽光取得を減少させたが、暖房シーズンの熱損失も増加させた。EPDM膜と比較して、 TPO屋根は暖房損失が30％高く、植生屋根は23％高かった。[ 55 ]

プロモーションプログラム

米国連邦政府全体で

2010年7月、米国エネルギー省は、全国のエネルギー省施設や建物にクールルーフ技術をより広範に導入するための一連の取り組みを発表しました。[ 56 ]新しい取り組みの一環として、エネルギー省は、エネルギー省施設で新しい屋根を建設する際、または古い屋根を交換する際に、屋根の寿命全体にわたって費用対効果が高い場合はいつでもクールルーフを設置する予定です。

2013年10月、米国エネルギー省は、クールルーフを費用対効果の高いエネルギー戦略として、100点満点中53点（加重平均0～100点）と評価しました。[ 57 ]「気候問題はクールルーフの性能に影響を与える可能性があります。クールルーフは温暖な気候ではより効果的ですが、寒冷な気候では暖房用のエネルギー消費量が増加する可能性があります。クールルーフは断熱材を多く使用するほど、その効果は低くなります。エネルギー長官は、ライフサイクルコストの有効性が実証された場合、DOE施設で新しい屋根を建設する場合、または古い屋根を交換する場合、すべての米国エネルギー省（DOE）事務所にクールルーフを設置するよう指示しました。他の連邦機関にも同様の措置が推奨されました。」[ 57 ]

エネルギースター

Energy Star は、温室効果ガスの排出を削減し、エネルギー効率の高い製品を選択することで企業と消費者がコストを節約できるように設計された、米国環境保護庁と米国エネルギー省の共同プログラムです。

低勾配屋根の場合、屋根製品プログラムに基づくエネルギースターラベルの認定を受ける屋根製品は、EPA試験手順に従い、初期の太陽光反射率が少なくとも0.65、耐候性反射率が少なくとも0.50である必要があります。[ 58 ]反射屋根製品の保証は、特定の企業または業界標準と比較して、同等の非反射屋根製品に提供される保証とすべての重要な点で同等である必要があります。

家電製品などの他のエネルギースター認定製品とは異なり、この評価システムは屋根全体ではなく、外面のみを対象としています。消費者（つまり建物の所有者）は、エネルギースターラベルが付いているということは屋根が省エネであることを意味すると考えるかもしれません。しかし、この試験は家電製品の基準ほど厳格ではなく、屋根の追加構成要素（屋根構造、耐火壁、断熱材、接着剤、留め具など）は含まれていません。[ 59 ]ウェブサイトには免責事項が掲載されています。「反射屋根の使用には固有の利点がありますが、期待される省エネ効果に基づいて屋根材を選択する前に、消費者はエネルギー省の「屋根節約計算ツール」ウェブサイト（www.roofcalc.com）で期待される計算結果を検討する必要があります。反射屋根で達成できる省エネ効果は、施設の設計、使用される断熱材、気候条件、建物の所在地、建物外壁の効率に大きく依存することをご留意ください。」[ 59 ]

さまざまなクールルーフプログラムの認証要件
スロープ 最小太陽光反射率 最小放射率 最小太陽光反射率指数
エネルギースター
低い、初期 0.65
低い、古い 0.50
急勾配、初期 0.25
急な熟成 0.15
グリーングローブ
低い傾斜 78
急な斜面 29
USGBC LEED
低い傾斜 78
急な斜面 29

クールルーフ評価協議会

クールルーフ評価協議会[ 60 ]（CRRC）は、屋根材の太陽光反射率と熱放射率を測定・報告するための評価システムを開発しました。このシステムは850種類以上の屋根材を収録したオンラインディレクトリに掲載されており、エネルギーサービス事業者、建築基準法機関、建築家、設計者、不動産所有者、地域計画担当者などが利用できます。CRRCは、評価ディレクトリの信頼性を確保するために、毎年ランダムテストを実施しています。

CRRCの評価プログラムにより、製造業者および販売業者は、CRRCが測定した特定の特性に基づいて屋根材製品に適切なラベルを貼ることができます。ただし、このプログラムでは、太陽光反射率や熱放射率に関する最低要件は規定されていません。

グリーングローブ

グリーングローブシステムは、カナダとアメリカ合衆国で使用されています。アメリカ合衆国では、グリーングローブはグリーンビルディング・イニシアチブ（GBI）が所有・運営しています。カナダでは、既存建物向けのグリーングローブはBOMAカナダが「Go Green」（Visez vert）というブランド名で所有・運営しています。

グリーン グローブは、パフォーマンス ベンチマーク基準を使用して建物の予測エネルギー消費量を評価します。この評価では、建物の設計を、実際の建物パフォーマンスを反映する EPA のターゲット ファインダーによって生成されたデータと比較します。建物は 1 ～ 4 つのグローブの評価を獲得できます。これはオンライン システムであり、建物の情報は、グリーン グローブが承認し、トレーニングを受けた資格のあるエンジニアまたは建築家によって検証されます。評価を受けるには、屋根材の太陽光反射率が 0.65 以上、熱放射率が 0.90 以上である必要があります。屋根の 1 ～ 100% が植生または高反射率材料、あるいはその両方で覆われている場合は、最大 10 ポイントが付与されます。高放射率の物理学的根拠はかなり疑わしいものです。これは、環境に赤外線波長の熱を容易に放射し、温室効果に寄与する材料を説明しているにすぎないからです。反射率が高く放射率が低い材料は、エネルギー消費を削減する上ではるかに優れています。

リード

米国グリーンビルディング協会（US Green Building Council）のLEED（ Leadership in Energy and Environmental Design）評価システムは、高性能で持続可能な建物の開発を目的とした、自主的で継続的に進化する国家規格です。LEEDは建物の設計における製品選定基準を提供しますが、製品の認証は行いません。

国際建築基準法（ IBC）などの建築基準法とは異なり、 USGBCのメンバーと特定の「社内」委員会のみが、内部審査プロセスに基づいて基準の追加、削除、または編集を行うことができます。モデル建築基準法は、メンバーと「社内」委員会によって投票で決定されますが、基準策定サイクルのたびに、通常年に複数回開催される公開審査会において、一般市民からの意見や証言を聴取することができます。[ 61 ]

LEED 2009版では、持続可能な敷地クレジット7.2ヒートアイランド効果-屋根を取得するには、屋根の表面の少なくとも75%に少なくとも78の太陽反射指数（SRI）を持つ材料を使用する必要があります。この基準は、屋根面積の少なくとも50%に植生のある屋根を設置するか、次の式を満たす高アルベドと植生の屋根を組み合わせて設置することによっても満たすことができます：（最小SRI屋根を満たす屋根面積/0.75）+（植生屋根面積/0.5）≥総屋根面積。[ 62 ]

白色反射屋根を備えたLEED認証建物の例を以下に示します。[ 63 ]

建物名 所有者 位置 LEEDレベル
ワイルドマー サービス センター サザンカリフォルニアエジソンカリフォルニア州ワイルドマープラチナ[ 64 ] [ 65 ]
ドナルド・ブレン環境科学・マネジメント学部 カリフォルニア大学サンタバーバラ校カリフォルニア州サンタバーバラ白金
フリトレー ジム・リッチ サービスセンター フリトレー株式会社ニューヨーク州ロチェスター金
エディフィス マルチファンクション Travaux Public et Services Gouvernementaux Canada ケベック州モントリオール金
シアトル中央図書館シアトル市ワシントン州シアトル銀
ナショナル ジオグラフィック協会本部複合施設 ナショナルジオグラフィック協会ワシントンD.C.銀
ユタオリンピックオーバル2002年ソルトレークシティ冬季オリンピック組織委員会 ユタ州ソルトレイクシティ認定済み
プレミア・オートモーティブ・グループ北米本社 フォード・モーター・カンパニーカリフォルニア州アーバイン認定済み

クールルーフ ヨーロッパおよびその他の国

このプロジェクトは、インテリジェントエネルギーヨーロッパプログラムの枠組み内で欧州連合により共同出資されています。

提案された活動の目的は、EUにおけるクールルーフに関する行動計画を作成し、実施することです。具体的な目標は、経験を移転し、EUにおける冷暖房消費に対するクールルーフの実際および潜在的な貢献についての理解を深めることで政策立案を支援すること、建設および建物ストックへのクールルーフの統合手順を廃止および簡素化すること、意思決定者および利害関係者の行動を変えてクールルーフの受容性を向上させること、クールルーフに関する申請手順、建設および計画許可を含む革新的な法律、規則、許可および基準の開発を普及および促進することです。[ 66 ]この作業は、技術、市場、政策、およびエンドユーザーの4つの軸で展開されます。

熱帯オーストラリアでは、亜鉛メッキ（銀色）のシート（通常は波形）は、特に金属表面が赤外線を空に放射しないため、真に「クールな」白色ほど熱を反射しません。[ 67 ]ヨーロッパのファッショントレンドでは、消費者のファッションを追求するために、より暗い色のアルミニウム屋根が使用されています。

NYC クールルーフ

NYCクールルーフスは、ニューヨーク市がボランティアの協力を得て屋根を白く塗る取り組みです。[ 68 ]このプログラムは2009年にPlaNYCの一環として開始され、[ 69 ]ニューヨーク市の500万平方フィート以上の屋根を白く塗ってきました。[ 70 ] 2013年9月25日水曜日、マイケル・R・ブルームバーグ市長は、500番目の建物の屋根を白く塗り、2000トン以上の二酸化炭素排出量を削減したことから、ニューヨーク市で「NYCクールルーフの日」を宣言しました。ボランティアは、ブラシとローラーを使ってアクリル系エラストマーコーティングを屋根膜に塗布します。[ 71 ] 2011年にコロンビア大学がこのプログラムで塗装された屋根を調査したところ、白い屋根は黒い屋根と比較して平均43°F（華氏）の温度低下が見られました。[ 72 ]

ホワイトルーフプロジェクト

ホワイトルーフプロジェクトは、米国全土で展開されている取り組みで、個人に屋根を白く塗装するための教育と支援を行っています。[ 73 ] [ 74 ]このプログラムの活動[ 75 ]により、米国の20以上の州と5か国で白い屋根のプロジェクトが完成し、何千人もの人々がボランティアプロジェクトに参加し、何百もの非営利団体や低所得者層の屋根の塗装を後援してきました。

都市ヒートアイランド現象

ヒートアイランド現象は、暗いアスファルトの駐車場や舗装道路、黒い屋根の広がりなどの熱を吸収するインフラとまばらな植生の組み合わせにより、周囲の田園地帯よりも気温が1～3℃（1.8～5.4°F）高くなる場所で発生します。[ 76 ] [ 77 ]

グリーンビルディングプログラムでは、都市ヒートアイランド現象と、その結果として生じる大気汚染（スモッグ）の悪化を緩和するために、クールルーフの使用を推奨しています。明るい色の屋根は太陽光を反射することで温度上昇を最小限に抑え、冷房エネルギーの消費とスモッグの発生を抑えます。LBNLの調査によると、クールルーフを含むこの現象を緩和する戦略が広く導入されれば、グレータートロント地域では年間1,100万ドル以上のエネルギーコストを節約できる可能性があります。[ 78 ]

参照

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