气候变化对大阪办公建筑的热环境与能耗影响：基于EnergyPlus模拟的被动式降温策略研究

本研究针对气候变化背景下湿热气候区办公建筑面临的过热风险，采用EnergyPlus软件模拟大阪某六层办公楼在当前(2020s)和未来(2090s)气候条件下的热环境参数(室内气温、操作温度、PMV)及VRF系统能耗，发现2090s夏季非空调区操作温度将超36°C，制冷能耗增长20%，证实交叉通风、动态遮阳等被动策略可降低15-25%冷负荷，为湿热城市建筑气候适应性设计提供科学依据。

　　

在全球气候变暖的背景下，湿热地区的城市建筑正面临着前所未有的热环境挑战。日本大阪作为典型的湿热气候城市，其办公建筑在夏季经常遭遇高温高湿的双重夹击，不仅导致室内热舒适性(Predicted Mean Vote, PMV)恶化，更使得建筑制冷能耗持续攀升。更令人担忧的是，气候模型预测显示到2090年代，该地区极端高温事件将更加频繁，这对依赖机械制冷的现代办公建筑提出了严峻考验。

研究人员针对这一紧迫问题，以大阪某六层办公楼为研究对象，采用建筑能耗模拟标杆软件EnergyPlus，系统比较了当前(2020s)和未来(2090s)两种气候情境下的建筑性能表现。通过模拟室内空气温度、操作温度(operative temperature)、热舒适指标PMV以及可变制冷剂流量(Variable Refrigerant Flow, VRF)热泵系统的能耗变化，揭示了气候变化对建筑热环境和能源系统的深层影响。这项发表在《Journal of Thermal Biology》的研究，为湿热气候区建筑应对气候变化的适应性设计提供了重要数据支撑。

研究主要采用EnergyPlus V9.4进行动态模拟，建立基准办公建筑模型并校准，输入当地气象数据文件(TMYx)进行2020s与2090s情景对比分析。通过计算PMV指数评估热舒适性，并量化VRF系统制冷能耗变化。特别关注非空调区域的过热风险及被动降温策略效果评估。

热环境恶化显著
模拟结果显示，在2090s气候情境下，非空调区域夏季操作温度峰值超过36°C，较2020s升高2.3°C。空调区域虽能维持设定温度，但在极端热浪期间仍出现温度失控现象，PMV指数频繁超出ASHRAE舒适范围(-0.5~+0.5)。

能耗增长显著
VRF系统年制冷能耗从2020s的3,323 kW跃升至2090s的3,983 kW，增幅达20%。峰值负荷时段延长表明传统制冷系统在未来气候下的运行压力剧增。

被动策略有效性
交叉通风可使非空调区高温时长减少18%，动态遮阳降低太阳得热32%，配合高性能保温材料(导热系数<0.03 W/m·K)可综合降低冷负荷15-25%。

该研究首次量化了湿热气候区办公建筑在未来极端气候下的性能衰减规律，证实单纯依赖机械制冷难以应对气候变化挑战。通过建立"被动优先、主动优化"的技术路径，提出交叉通风与智能遮阳的协同解决方案，为制定建筑气候适应性标准提供了理论依据。研究建议将未来气候数据纳入建筑能耗模拟规范，并开发基于PMV动态阈值的智能控制系统。这些发现对东亚季风区高密度城市的建筑节能改造具有重要参考价值，后续研究将进一步整合适应性热舒适模型(adaptive comfort model)和混合式被动-主动系统(hybrid passive-active system)的优化算法。