未来世界，城市将如同一座座巨大的生命体，每一个建筑都如同细胞，而能源效率，则是维系这些生命体健康的关键。我们正站在一个转折点，一个亟待解决巨大“能源性能差距”的时代。这个差距，简单来说，就是建筑实际能源消耗量与其设计预估之间的巨大差异，最高可达50%。这不仅意味着高昂的能源成本，更严重阻碍了我们实现环境可持续性的目标，直接威胁着我们构建绿色未来城市的宏伟蓝图。
解决“能源性能差距”的关键在于拥抱创新。长期以来，建筑行业一直面临着一个严峻挑战：准确预测建筑物的实际能源消耗量极其困难。即使按照最高标准设计的建筑物，其能源消耗和碳排放量也常常是最初预期的两倍。这种差异并非仅仅是计算错误的结果，而是多种复杂因素相互作用的体现，这些因素在设计阶段难以完全预测。我们需要深入理解这些复杂因素，才能对症下药，实现建筑物的能源性能优化。
首先，对建筑性能的建模需要革新。传统的设计方法往往无法充分考虑到真实世界的复杂性。例如，居住者的行为习惯对能源消耗有着巨大影响，不同的使用者对同一建筑的使用方式差异巨大。其次，建筑材料的特性也可能随时间推移而改变，例如，材料老化、受损或施工质量等问题都会影响其隔热性能。再次，安装的设备，如暖通空调系统和照明系统，其性能也受到多种因素的影响，包括设备维护、使用频率和环境温度等。最后，建筑物的外部环境，如日照、风向、周边建筑物的遮挡等，也会对能源消耗产生显著影响。
为了应对这些挑战，来自威尔士，特别是卡迪夫大学的研究人员正在积极开发前沿技术和方法，旨在彻底改变建筑的设计、管理和维护方式。他们不仅仅关注预测和模拟，更强调实际性能的监测和优化。这项工作由Yacine Rezgui教授领导，聚焦于构建环境中的性能管理，确保技术能够在建筑的整个生命周期（从最初设计到持续运营）中发挥作用，从而做出更明智的决策。这种方法不仅仅停留在理论层面，而是转化为实际行动。威尔士的大学，如斯旺西大学和卡迪夫大学，正在合作参与像LOCAST这样的项目。该项目获得了英国研究与创新署（UKRI）120万英镑的资助，旨在探索建造更环保的高层建筑的创新方法。这种合作也扩展到威尔士以外的地区，例如埃克塞特大学和巴斯大学的研究人员也参与其中，这表明了英国致力于通过建筑创新应对气候变化的决心。
接下来，技术革新将推动建筑物能源性能的实时优化。这意味着我们需要利用所有可用的技术手段，不断监测、分析和调整建筑物的能源使用。这包括使用传感器监测温度、湿度、光照等环境因素；使用智能控制系统自动调节暖通空调和照明设备；以及使用大数据分析来识别能源浪费的根源。这种方法要求我们不仅仅关注建筑物的整体性能，更要深入到各个组成部分。最近的案例研究，例如对一栋14层高的绿色办公楼的分析，就深入考察了利益相关者的参与情况和实施方法，以确定改进的重点。更重要的是，这种方法在低能耗建筑（LEB）中尤为重要，因为在这些建筑中，预测和实际性能之间的差距可能会严重阻碍全球脱碳目标的实现。此外，英国正在进行的对建造出租建筑的研究，就利用实际能源数据来评估性能并确定优化领域。
最后，现有建筑物的改造与优化至关重要。仅仅关注新建建筑是不够的，我们需要对现有建筑物进行改造，使其能源效率得到显著提升。这包括对现有建筑物进行能源审计，找出能源浪费的根源；采用节能技术，例如更换高效的暖通空调系统和照明设备；以及改善建筑物的隔热性能。例如，在卡迪夫的Pentland Close进行的示范项目就积极测量建筑性能，以识别和解决差异。威尔士和西部公用事业公司也在大力投资于天然气网络，支持向净零排放过渡。值得关注的是，有效的利益相关者合作是成功实施节能措施的关键。我们需要与建筑师、工程师、承包商、业主和住户进行密切合作，才能实现能源性能的提升。此外，识别和管理影响能源性能的技术和流程风险也是一个关键领域，我们需要确保这些风险得到有效管理。
综上所述，解决建筑物能源性能差距需要一个全面的方法。我们需要技术上的进步，政策上的支持，对居住者行为的深入理解，以及持续的监测和优化。威尔士研究人员的开创性工作正在提供宝贵的见解和实际的解决方案，为更可持续、更节能的建筑环境铺平道路。这不仅对英国，对全球减少碳排放和应对气候变化都至关重要。
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