1月25日,记者从东南大学获悉,该校建筑学院王伟副研究员联合东南大学电气学院、美国劳伦斯伯克利国家实验室等多所研究机构,在《细胞》(Cell)旗下的国际著名期刊《创新·能源》(The Innovation Energy)上发表了题为“空调外机罩优化设计:一种缓解亚洲大城市隐藏的能源负担的路径”的论文,系统揭示了空调外机遮挡物对建筑能耗与运行性能的负面影响,并提出可通过优化结构设计实现美观与能效的平衡,为城市建筑外立面设计与节能政策制定提供了重要科学依据。
外机遮挡困境,团队调研全国80多个城市
随着全球城市化进程加快,城市热岛效应与制冷能耗问题日益突出。2025年召开的中央城市工作会议明确指出,当前和今后一个时期,要“以建设创新、宜居、美丽、韧性、文明、智慧的现代化人民城市为目标”,并将“着力建设绿色低碳的美丽城市”与“着力建设安全可靠的韧性城市”列为重点任务。为此,课题组团队持续开展城市建筑性能调研,聚焦从数据科学、建筑物理与设计的手段解决城市建筑性能缺陷。
在城市更新与立面改造方面,课题组通过对全国80余个城市进行了空调机位的设计安装调研,境外调研的城市包括纽约、伦敦、巴斯、瑞典、芬兰、京都、东京、大阪、名古屋、新加坡等,发现一个普遍现象:建筑立面焕然一新,但空调外机被“巧妙”遮挡,这一现象伴随着亚洲城市化进程加快而普遍存在。然而,现有空调外机遮挡物设计多注重风貌管控,而忽视其对空调系统性能的影响,导致能耗显著上升、制冷时间延长,尤其在极端高温天气下加剧电网负担。
目前,针对外机盖结构与能耗关系的系统性研究仍较为缺乏,导致相关设计规范与政策指导不足。
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提供明确、可操作的设计指南
研究团队通过实验室测试、热力学建模与全尺度建筑能耗模拟相结合的方法,系统评估了不同结构参数(百叶角度、孔板孔隙率)的空调外机遮挡物对空调制冷/制热性能、运行时间及建筑能耗的影响。研究覆盖亚洲多个气候区,并结合地理信息系统进行区域能耗影响分析。结果表明,全封闭外机盖平均增加建筑制冷能耗达11.4kWh/m²,极端情况下可达26.6kWh/m²,同时显著延长制冷运行时间,在高温天气下加剧用户不适与电网压力。
研究进一步发现,通过优化空调外机结构参数,可几乎完全消除其带来的能效损失。百叶角度为60°或80°、孔板孔隙率为30%或40% 的优化设计,能够将制冷能耗增幅降至接近于零,同时保持外立面的视觉整体性。在亚洲气候炎热地区(如印度、沙特阿拉伯),采用80°百叶或40%孔隙率设计效果尤为显著。
研究建议,在必须使用空调外机遮挡物的情况下,应优先采用上述优化参数,并将其纳入建筑外立面设计与能效标准。该研究不仅首次系统量化了空调外机遮挡物在亚洲区域的能耗影响,也为城市管理者、建筑师与政策制定者提供了明确、可操作的设计指南,有助于在推进城市美观化的同时,保障建筑能效与电网稳定性,支持亚洲大城市迈向低碳可持续发展。
扬子晚报/紫牛新闻记者 王赟
校对 陶善工
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