街区尺度城市形态因子对建筑能耗影响的模拟研究

摘要

已有研究表明,优化城市形态有助于实现建筑节能,但鲜有探讨街区尺度建筑集群能耗的时空分布特征及其与城市形态因子之间的定量关系。研究基于UMI模型对上海市具有不同形态特征的8个典型居住样区进行了能耗模拟与分析。结果显示,城市形态通过影响建筑通风和遮荫状况,作用于街区内对流及辐射热交换过程,进而导致建筑能耗差异。由样区内建筑分布差异引起的全年总能耗最大差值为3.5×10^(5) kW·h,各样区间的全年单位建筑面积能耗(Energy Use Intensity,EUI)最大差异为16.2 kW·h/m^(2);各项形态因子中,体形系数、建筑密度和天空视域系数与EUI呈正相关;而容积率、平均建筑高度和高宽比与EUI为负相关。从控制单一形态因子考虑,高度增加16 m或密度降低14%可实现5%的建筑节能(以全年EUI为标准)。总体上,中层建筑区的全年总能耗和EUI均处在较低水平,为节能效益最优的城市形态类型。研究结果有利于加深对不同城市设计策略达成建筑节能目标的认识,并为环境可持续城市空间设计提供参考。