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基于典型建筑的城区建筑能耗模拟研究综 述 1 *1 2 1 1 朱传琪 ，田玮 ，尹宝泉 ，刘云亮 ，傅兴 1 天津科技大学机械工程学院，天津300222 2 天津市建筑设计院，天津300074 摘 要：城市化快速发展导致城市能源成为世界能源消耗的主要部分，因此对城区进行 建筑能耗模拟有利于城市能源政策制订和研究能源结构变化对城市能耗的影响。本文首先介 绍城区建筑能耗模拟中自上而下和自下而上两种基本方法。由于基于典型建筑的城区能耗模 拟自下而上的方法，可提供不同时间尺度的能耗特性，并可评估不同节能措施效果，所以重 点讨论这类模型的研究进展。基于典型建筑的城区建筑能耗模拟分析方法最近已经有了很大 发展，主要集中在模型输入数据确定、建模方法多样化、与地理信息系统的耦合、参数不确 定性处理、能耗模型标定五个方面进行论述。需要强调，具体的城区建筑能耗分析与研究目 的、输入数据可用性、能耗数据可靠性等都有紧密联系，需要根据实际城区情况做出相应调 整。 关键词：城区建筑 典型建筑 能耗模拟 地理信息系统 不确定性分析 0 引言 城市是当今世界的重要组成部分，随着城市化的发展使得城市为人类生活提供了很多便 利，但与此同时城市对全球环境也产生了非常大影响，并且这个影响随着城市的发展将越来 越大。联合国预计到2030 年全球城市居民的净增长速度将达到每周2 百万人[1] 。城市居民 的增长在推动城市化的发展的同时，也使得在城市中建筑消耗的能源逐渐增长，根据国际能 源署的数据，城市能源消耗占世界能源消耗的2/3 ，城市能源消耗通常主要在建筑、交通、 工业等方面，其中用于建筑能耗的比例达到约60%[2] 。根据《中国建筑能耗研究报告(2017 [3] 年)》，2015 年我国建筑能源消费总量为8.57 亿吨标准煤，占全国能源消费总量的20% 。 因此，对城市进行建筑能耗计算将有助于为城市的改造和规划提出相应的意见和建议，并且 可以预测能源结构变化对于城市能耗的影响，有助于城市能源政策的制订。 单体建筑能耗模拟已经比较成熟，理论上单体建筑能耗模拟过程可以用于城区建筑能耗 模拟，但对于城市区域的建筑能耗模拟而言通常面临数据缺失、城市微气候对于建筑能耗的 影响以及城市建筑之间的相互作用对能耗的影响等问题[2, 4] 。因此城区建筑能耗模拟需要采 用与单体建筑能耗模拟不同的办法，基于典型建筑的城区建筑能耗模拟可在一定程度上降低 基金项目：国家自然科学基金项目；教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目(16JZD014) 作者简介：朱传琪（1994～），男，硕士研究生，研究方向：城区建筑能耗模拟，E-mail：2426563675@ *通讯作者：田玮（1975～），男，博士/教授，研究方向：建筑热环境，E-mail：weitian@ 建模工作量并解决数据缺失的问题，本文将介绍基于典型建筑的城区建筑能耗模拟的发展趋 势，并提出相关研究问题的解决方法。 1. 城市区域建筑能耗模拟的基本方法 [5] 城市区域建筑能耗预测的基本方法有自上而下和自下而上两种方法 ，如图1 所示。自 上而下方法通常是将国家或城区规模的建筑能耗与人口增长趋势以及能源价格、收入等统计 变量联系起来。自上而下方法可从经济和技术两个角度分类，经济自上而下主要建立能源消 耗和收入、能源价格等经济指标的关系来分析能耗和经济产出的关系。技术自上而下还包含 [6] 一系列其他影响能耗使用的因素，但这些因素在模型中并没有明确的表示 。 自下而上方法从建筑性能、建筑内部负荷和建筑运行特点等细节来考虑，使用统计模型 或工程模型来确定每个建筑的能耗。统计模型使用来自政府调查或实地测量的数据进行回归 分析，建立能耗和其