建筑能耗研究的国外文献综述
1.1城市建筑能耗相关研究
城市尺度能源问题已经引起世界各国的广泛关注。欧盟采取一系列相关行动，力图严格控制二氧化碳排放量，规定所有新建房屋采用新节能标准；英国政府提出到2050年将二氧化碳总排放量削减至少60%，并积极利用经济政策实现减排；美国不断加强能源学科基础研究，积极开发新能源技术，通过实施减税措施以鼓励节能设备、节能建筑的使用和购买；日本建设无温室气体排放的核电站等。
目前，学术领域普遍的研究方向已由针对单体建筑的节能方法研究逐渐转变为城市局部区域性研究和城市尺度下的建筑能耗研究。在最初的建筑能耗单体模拟系统的基础上，大量的针对城市结构、城市气候条件以及用能行为间的相互作用的城市能耗研究工具开始出现。这些工具通常以热辐射为基础，最初设计用于城市照明或行人舒适度研究，经过逐渐更新和改进已实现评估城市建筑能源需求的目的。例如，He等人设计了预测城市街区室外热环境对建筑热性能影响的模拟工具[25]。他们对城市街区进行几何建模，并定义了一个统一的笛卡尔网格，每个网格单元均设置相应的热工性能。模型程序设定以15分钟为间隔计算各单元热平衡方程，得到各单元的表面温度、室内温度和特定建筑区域的电力需求。同样，Bouyer等人在热辐射模型SOLENE中添加了建筑能耗模型，并将其与CFD程序Fluent耦合，以模拟城市街区内建筑每小时的能量需求[26]。其中，热辐射模型SOLENE最初的设计是用于精确模拟城市区域内的太阳能分布，然后改进为基于约1平方米的表面有限元计算热辐射传输和辐射量[27]。综上所述，大多数的城市能耗模拟模型是一种改进的城市热辐射模型，能够预测建筑能源需求，它们可以与CFD程序结合，充分考虑局地风速和温度，并采用相对准确的时间和空间分辨率来保证热辐射模型的准确性。但这些模型自身的复杂性导致模拟的计算成本较高，同时，模拟网格数量的增加也会极大地影响模拟时间[28]。
从研究的的内容和视角来看，当前研究可划分为两大类，一类是大尺度多因素的城市建筑能耗研究、分析及模拟预测，另一类是对现有政策进行评估。对于城市建筑能耗的分析模拟和预测，多数研究聚焦于城市的某类环境要素对建筑总体能耗的影响分析。伦敦AA建筑学院Jorge等人提出利用城市建筑能源指数（UEIB）来衡量城市形态对建筑能耗的影响程度[29]。美国考纳斯理工大学AndriusJurelionis等人利用流体力学模型论证了建筑布局形式所产生的较大的侧向风，对城市建筑能耗影响最大[30]。更多的学者注意到，城市建筑能耗的影响因素是复杂且多方面的。美国加利福尼亚大学ErikPorse等人通过对洛杉矶城市尺度内建筑基础数据、能耗数据、地理数据、气候数据等多类数据的交叉分析和对比，得到建筑能耗与地理特征、气候环境等因素的相关程度，并以此提出相应的城市尺度建筑节能规划策略[31]。西班牙国家科学与技术中心AlbertoMartilli通过建立城市建筑能耗、气候环境、城市结构相互作用模型，耦合多层面城市参数分析得到紧凑的城市形态及较低的建筑物表面积与体积比可以降低建筑能源消耗这一结论[32]。除建筑外部形态及周边环境外，建筑内部因人的行为及用电设备所产生的建筑能耗变化也受到学者的关注。泰国HakimulBatih等人对印度尼西亚七个主要城市进行家庭用电能耗分析，发现电灯、电视机、冰箱、空调是居住建筑中能耗最高的四类用电设备，通过对这四类设备进行能源效率提升将大幅度降低城市居住建筑能耗[33]。
对于现有政策的评估方面，研究方法主要为数据对比和模型模拟两类。数据对比多用于对现状问题的分析。UCL大学HarryBruhns和PeterWyatt等人，通过将城市内非居住建筑能耗数据与建筑管理条例相结合，构建数据分析框架来探讨政策及监测手段对城市尺度非居住建筑能耗的影响[34]。韩国首尔大学JinSikKim等人对首尔“能源贫困”家庭在家庭收入和能源使用情况方面的调查研究发现，冬季居住建筑因取暖需求而对电力和天然气的消耗骤增导致城市能源贫困，以此结果提出相应的能耗政策以缓解冬季取暖期的能源贫困问题[35]。模拟模型建筑能耗政策研究中的发展使得研究结论更具前瞻性，其主要应用在对公共政策未来影响力的预测和评估中。法国萨瓦大学的DorotheeCharlier等人利用IODE软件建立政策情景分析模拟模型，模拟现有公共政策下区域内居住建筑在2050年的能耗水平值，通过模拟结果评估发现现有的公共政策无法实现居住建筑能耗在2050年达到预期标准这一目标[36]。意大利都灵理工大学GuglielminaMutani等人利用地理信息系统对都灵地区的240个居住建筑进行能耗数据与建筑基础数据的匹配与分析，提出为实现欧洲2020年减排目标居住建筑节能的能源效率