有一些屋顶形状和比例可以最大限度地保持热量和能源效率，有趣的是，古代意大利建筑师和建筑工人似乎也知道这一点。
在意大利那不勒斯附近的贝内文托担任客座教授期间，阿德里安·贝贾恩注意到了当地建筑的一些特点：所有屋顶看起来都一样。较小、较旧结构上的峰尖似乎过于浅，而且紧凑地聚集在一起，也许这仅仅是当时风格的体现。
或者，也许古罗马建筑师确实掌握了一些诀窍。作为热力学及热量移动和流动方面的专家，杜克大学机械工程杰出教授贝贾恩是揭开答案的完美人选。
贝贾恩坐下来，准备好纸和笔，通过方程式和计算来研究热流和转移在两种相似形状中的表现：一个长屋顶，具有三角形横截面和一个圆锥形。与佛罗里达国际大学机械与材料工程助理教授佩兹曼·马尔丹普尔合作获得的结果，于3月28日在线发表在《国际热量与物质转移通信》期刊上。这些结果表明，确实存在最大化热量保持的屋顶形状——意大利老一代建筑师知道他们在做什么。
“空气口袋是良好的绝缘体，阁楼基本上只是不同形状的空气口袋，”贝贾恩说。“虽然今天的节能是一个流行的热词，但在过去的年代，这是一种生存的必要。”
屋顶线的矮或高决定了其内部空气的行为。以一个A形框架或圆锥形的单尖顶为例，如果这个尖顶的高度低于三英尺，空气将像水流一样平滑均匀地流过它，像是从水槽的一侧流下。但如果尖顶的高度超过三英尺，空气将像烟雾在风中疯狂舞动般混沌地涌动。
根据这些气流和热传递的物理学，如果屋顶尖顶的高度低于大约三英尺，那么它的宽度应该比高度宽三到四倍，以最小化热损失。而如果屋顶尖顶的高度超过三英尺，它应该是一个等边三角形，高宽比为一。
这并不令人惊讶，这些比例大致与世界各地无数较旧、朴素的住宅相同。而且这些比例与贝贾恩在南意大利看到的屋顶线也非常接近。
贝贾恩说：“这种见解并不难解释，但即便在到处都有的例子中，仍然很容易被忽视。对于我们的学生和他们的教授来说，开启想象力，问清事物为何如此，显得尤为重要。”
虽然贝贾恩怀疑往昔的建筑师将热力学应用于他们的屋顶设计，但他也不认为他们的形状是偶然的。他表示，想象一下发现邻居的房子比另一个家更温暖，并在多年中反复模仿这种设计，并非难事。
他说，这是现代建筑师值得考虑的一个教训。
贝贾恩表示：“今天的房屋和建筑正尽量设计得尽可能节能。但据我所知，没有人考虑建筑的物理形状，或像车辆或动物这样的‘事物’作为可能有助于效率的变量，也许我们应该考虑这些。”
这项工作得到了美国空军科学研究办公室的支持（FA9550-23-1-0716, FA9550-22-1-0525）。
