论文标题：Towards Energy Efficiency in Existing Buildings: A Dynamic Simulation Framework for Analysing and Reducing Climate Change Impacts

论文链接：https://www.mdpi.com/2071-1050/17/14/6485

期刊名：Sustainability

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/sustainability

一、引言

长期以来，气候变化一直是最紧迫的全球挑战之一，受到国际科学界的持续监测和评估，而在这些能源消耗/排放的来源中，建筑行业是一个值得关注的重点领域。来自于意大利基耶蒂-佩斯卡拉大学大学的Camilla Lops博士及其团队在Sustainability期刊发表了文章。该研究提出了一个多尺度框架，旨在对意大利中部某小城市的三栋既有住宅建筑进行能源性能与气候脆弱性评估。该研究通过将动态能源模拟与高分辨率气候预测相结合，探讨了所选建筑类型应对环境条件变化的响应规律。通过模拟能耗与能源绩效证书（Energy Performance Certificates (EPCs)）的对比，该研究框架验证了其在准确捕捉能耗模式及评估改造潜力方面的可靠性。这一经过验证的方法为未来的区域能源规划提供了支撑，并与达成平衡气候适应和文化遗产保护的倡议目标相一致。

图1 案例研究的主要立面图

二、研究过程与结果

该研究团队首先选取了案例研究和气候数据。该研究选择了意大利中部波波利市三栋具有代表性的现有住宅建筑（两栋砌体建筑和一栋钢筋混凝土结构建筑），覆盖了不同建造时期和建筑类型。接着，该研究团队基于历史（IWEC典型气象年数据集）、当前（CTI实测数据）、未来（基于CORDEX框架生成的2030、2050、2070年气候情景）气候条件，使用EnergyPlus进行动态模拟以评估建筑的能源性能。并且，该研究团队还通过对比模拟能源消耗和能源绩效证书（EPCs）的实际数据，对EnergyPlus构建的动态模型进行了校准，增加模型框架的可信度。EnergyPlus能够模拟各案例在不同气候条件下的冷热负荷（空间采暖、制冷需求），建立能源基准，评估每栋建筑应对不断演变的气候条件的敏感性。最后，该研究团队根据案例研究的现状提出了具有针对性的能源改造干预措施。

研究发现：①气候变化导致了建筑用能结构的显著转变。在未来的气候情境下，所有建筑的采暖需求都大幅下降，而制冷需求显著上升。该现象与当地的气候特征相符。②不同的建筑类型对气候变化的响应存在显著差异。钢筋混凝土建筑对气温上升最敏感，其制冷需求增幅最大（最高达260%），采暖需求降幅也最大（46%-59%），这可能由于其较低的热惰性。砌体建筑的能耗百分比变化较小，表明它对气候变化的敏感性通常较低。Calcagni宫殿则表现出独特的响应模式。该建筑的采暖需求变化幅度大，但从2023年开始制冷需求与采暖需求持平，并在2025年和2070年超过采暖需求。③针对建筑围护结构（外墙保温、窗户更换）的改造措施实现了在所有气候情景下所有建筑类型的节能。两栋砌体建筑的节能效果最为突出，总节能率分别高达44%和29%，采暖需求降幅显著（45%-46%）。相比之下，钢筋混凝土建筑总节能率仅有10%，这很大程度上取决于钢筋混凝土建筑的建造时期和初始性能水平。

图2 所选案例研究在不同气候情景下的制冷与采暖能耗

三、研究总结

该研究提出了一种用于评估现有住宅建筑能源性能及气候变化脆弱性的综合方法，以有效捕捉不同建筑类型的耗能趋势和改造潜力。基于现有研究，未来的工作可以朝以下的方向拓展：首先，将研究中提出的方法扩展至更多城市和更多样化的建筑样本中，在更广阔的地域范围内指导改造策略，并且进一步利用扩大的样本数据建立气候变量、建筑类型与能源性能变化之间的稳健关联。其次，通过整合社会经济参数（如投资成本、回收期和居住者承受能力等）优化方法，更均衡的评估改造措施在能源、环境和经济方面的影响。最后，考虑将动态的用户行为与建筑使用特征纳入能耗建模过程以提高模拟精度，或者开发地理信息系统规划工具，实现建筑能源性能与脆弱性的空间可视化，为城市或区域层面的精准政策制定提供有力支持。

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Steve W. Lyon, Ohio State University, USA

创刊于2009年，作为一个跨学科的国际开放获取期刊，涵盖技术、环境、文化、经济和人类社会的可持续发展研究。期刊聚焦自然科学、工程学、经济学、社会科学与人文领域研究，推动跨学科协同探索，共同助力人类可持续发展及联合国 2030 可持续发展议程。 期刊已被 Scopus、SCIE、SSCI (Web of Science) 等多个权威数据库收录，5-Year Impact Factor 为 4.2。

2025 Impact Factor: 4.1

2025 CiteScore: 8.9

Time to First Decision: 16.9 Days

Acceptance to Publication: 3.8 Days