Credit:Drexel University在缓解“城市热”和节约能源以保持人们在室内舒适的战斗中，最近的研究表明了城市规划的重要性。树木覆盖、铺面、建筑间距和绿地都影响抵消“城市热岛效应”所需的能量。但这些城市形态因素的相对贡献一直是一个有争议的问题。在最近发表的一篇期刊论文中，德雷克塞尔大学工程学院的研究人员试图澄清这一问题，提出了一种测量这些因素影响的方法，并揭示了它们对建筑能源使用的贡献因城市而异。建筑贡献了北美城市一半以上的温室气体排放，这在很大程度上是因为它们用于取暖和制冷的能源。近几十年来，气候科学家已经发现，像铺面公路、停车场和建筑屋顶等表面的热放大效应，是城市能源使用稳步增加的罪魁祸首。
研究人员在《建筑》杂志上写道:“形式，通过城市街区、植被和高反照率材料的布局和方向，以及周围街区的遮阳效果，改变了建筑网络内的小气候。
随着城市的不断变化和发展，管理小气候以避免过度供暖正成为城市的首要任务。但是对抗城市热岛效应并不像种植更多的树木、建造公园和增加新建筑之间的绿地那样简单。也许与直觉相反，过去几年的研究表明，与更大规模的布局相比，增加城市密度——将人们更紧密地聚集在平房和公寓楼里——可能会减少能源使用。
为了了解公寓建筑中多几个单元相对于旁边多几棵树的相对节能优势，德雷克塞尔的纳里曼·穆斯塔法维博士(他领导了这项研究)和他的合作者收集了关于表面温度、树木覆盖和不透水表面的公共地理空间数据；美国人口普查数据；以及美国几个大都市地区跟踪和报告建筑能源使用的建筑特征(即类型、年龄、价值)和住房单元布局的开源信息。
该团队研究了位于华盛顿特区、纽约市、费城、芝加哥、西雅图、明尼阿波利斯和德克萨斯州奥斯汀五个不同密度等级区域的12700栋建筑。该团队使用一步一步的方法来分析每种密度水平下逐渐变大的建筑群，从而能够梳理出建筑共享与建筑能耗相关的小气候的距离。
穆斯塔法维说:“我们想回答的第一个问题是，当城市密度对建筑能耗的影响令人担忧时，应该考虑与建筑的距离。“其次，我们想了解不同城市的不同城市形态参数和建筑能耗之间的关系。”
Credit:Drexel University他们的努力旨在揭示一个建筑物的植被、或路面、或其他建筑物可能位于多远的地方，并且仍然影响其能源使用，同时也确定哪些因素对建筑能源使用有较大的影响。
结果表明，在像奥斯汀这样的大城市，1.5公里半径内的形态更好地解释了城市形态对能源使用的影响；而在人口更密集的城市，如纽约市，城市形态的影响半径在给定建筑周围半公里内更为相关。
但是，根据Mostafavi的说法，最重要的发现可能是城市形态/密度和能源使用之间的关系因城市而异。
穆斯塔法维说:“这些发现表明，能源使用与密度有关，但与城市和距离有关。“重要的是，我们开发的这种方法是每个城市了解其城市内城市形态和密度影响的一种方式，并将其纳入未来的发展规划。”
在研究中包括的所有形状因素中，树木覆盖面积、不透水表面面积和建筑密度对所有研究的城市地区的影响更加一致。
研究人员建议，为了更清楚地了解影响建筑能耗的因素，更多的城市应该跟踪能耗数据，并编制建筑存量数据集。虽然他们能够获得所研究的七个城市的能源使用数据，但如果有更多的城市提供这些信息，或者如果全国城市地区的报告标准化，研究可能会更广泛。
“根据目前的城市化趋势和预计到2050年全球25亿人口的城市人口增长，未来城市的能源需求只会增加。谈到能源消耗和碳排放，城市对我们来说是一个大问题，但与此同时，它们也可能是解决方案，”Mostafavi说。“如果我们想解决环境危机——以一种将产生巨大影响的方式——降低城市的能源消耗是一个很好的开始。”
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