绿建小筑周报 | 第十八期
亲爱的绿建小伙伴们：
七月的炎热持续升温，绿建小筑也在不断探索前沿技术与研究！本周我们为大家带来两篇关注城市热环境优化与建筑能耗敏感性分析的研究，这些研究成果不仅具有扎实的科学基础，更提供了实用的设计指导。🌿
📚 本周论文分享
1️⃣ 《优化街道景观植被和建筑配置以缓解极端高温：多尺度分析》
随着全球气候变化和城市化进程加速，极端高温事件频发，城市热岛效应日益严重。这项研究通过高精度三维测量框架，深入探究了植被与建筑配置如何在不同时空尺度上影响城市气温(Ta)和表面温度(Ts)，为城市热环境优化提供了科学依据。
研究团队选取上海三个典型街道断面，在2022年8月极端高温事件期间（连续多日最高气温≥35℃）开展了创新性的数据采集工作。他们使用自行车搭载的Kestrel 5500传感器进行移动式气温测量，通过无人机获取表面温度数据，并利用LiDAR技术提取归一化植被指数(NDVI)和植被高度(VH)。研究围绕每个气温测量点，在10-70米不同缓冲区内计算了植被和建筑特征指标，并采用广义加性模型(GAM)分析这些因素对温度的影响。
研究发现了几个关键结论：
气温与表面温度相关性弱，Ta与Ts之间的相关系数仅为0.08-0.12，表明仅依赖表面温度评估城市热舒适性存在明显局限。植被降温效应具有尺度依赖性，NDVI的降温作用在较大空间尺度(60-70米)更为显著，而在中午时段，40米半径内表现出最强的降温效果。植被高度存在最优区间，日出和日落时7米高植被在较小半径(10-30米)内降温效果最佳，而午间4.5米高植被效果最显著。建筑覆盖率影响复杂，中等BCR(低于15%)在午间能通过遮阳降低温度，但高BCR区域可能导致热量积累。容积率与时间相关，较高的FAR在日出和日落时因遮阳效应有助于降温，但在午间则可能增加气温。
这些发现为城市规划提供了基于阈值的实用指导：在空间有限区域，可结合植被高度来优化降温效果；在交通繁忙街道，可根据不同时段调整建筑形态以最大化降温。研究强调，应采取规模敏感和时间敏感的方法来整合植被结构和建筑形态，以增强城市热韧性。
2️⃣ 《基于人工神经网络的新型建筑能耗敏感性分析集成框架：以上海为例》
建筑能耗优化是实现碳中和目标的关键环节，而敏感性分析则是识别关键影响因素的重要工具。这项研究针对传统敏感性分析方法计算资源需求高、效率低的问题，提出了一种创新性的人工智能驱动框架，显著提升了建筑性能评估的效率和准确性。
研究团队构建了融合EnergyPlus、Mojo编程环境和人工神经网络(ANN)的集成框架。其中，Mojo作为高效编程语言，负责衔接EnergyPlus仿真和ANN模型，实现自动化工作流和数据处理。ANN模型被训练为替代传统仿真的代理模型，能以少量数据快速预测建筑性能。该框架还引入了归一化相对敏感性指数(NRSI)和优化的Sobol指数计算方法，全面评估单个变量效应和变量间的交互作用。
以上海住宅建筑为例，研究评估了八个关键设计参数对总能耗(TEC)、碳排放(ECE)、眩光指数(DGI)和热舒适度(PMV)的影响。结果表明：AI方法显著提升效率，ANN预测准确性高(R²>0.993)，计算效率提升超过77.8%。制冷设定点影响最大，CS对能耗和碳排放的敏感性指数接近70%。热舒适度主要受温度设定影响，PMV主要受制冷和采暖设定点影响(敏感性指数>84%)。眩光受建筑朝向和窗墙比主导，这两个参数对DGI的影响约为38%。建筑朝向优化效益显著，优化朝向可年均减少约1.2 GJ能耗和37 kg碳排放。
这一框架为建筑师和工程师提供了高效、精确且可扩展的工具，使他们能在早期设计阶段快速评估多参数对建筑性能的综合影响，从而辅助决策，缩短设计周期，促进高性能绿色建筑的实现。
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💻 技术探索进展
本周，绿建小筑团队正在深入学习Ladybug与Honeybee的SDK，探索通过这些编程接口开发多目标优化的应用思路。我们特别关注hbjson的结构研究，这是实现自动化建筑性能分析和优化的关键基础。
这一技术探索旨在突破图形化界面的限制，通过编程方式实现更灵活、更强大的建筑性能模拟与优化。未来，我们计划开发基于这些SDK的自动化工具，帮助设计师在早期设计阶段快速评估和优化建筑性能。
🌡️ 应对极端气候的绿建思考
本周分享的两篇研究都与应对极端气候条件密切相关。随着全球气候变化加剧，极端高温天气已成为城市面临的重大挑战。第一篇研究为我们提供了优化街道景观和建筑配置的具体策略，而第二篇研究则帮助我们快速识别影响建筑能耗和舒适度的关键因素。
这些研究成果提醒我们，应对气候变化需要多尺度、多角度的综合解决方案。从城市街区尺度的植被优化到建筑尺度的参数调整，每一个环节都可能对改善城市热环境和提升建筑性能产生重要影响。绿色建筑行业需要不断吸收这些前沿研究成果，将科学发现转化为实际设计策略，为建设更加宜居、韧性的城市环境贡献力量。
感谢每一位关注和支持绿建小筑的朋友！在这个炎热的七月，希望本期分享的研究成果能为您的工作带来启发和帮助。我们将继续关注绿色建筑领域的前沿技术和研究进展，与各位一同探索应对气候变化的创新解决方案。祝愿大家保持健康，工作顺利！