基于虚拟知识图谱的建筑节能改造多维度评估框架：整合能源、公平与健康的英国案例研究

为解决建筑能效改造中数据孤岛、政策干预与区域需求不匹配等问题，研究人员利用The World Avatar平台构建虚拟知识图谱，整合能源性能、公共健康和社会经济等多源异构数据，提出建筑改造优先级指数(BRPI)评估模型。研究识别出英国1440万套住宅的差异化改造路径，发现西米德兰兹等地区政策支持仅达需求25%，52.6%的住宅宜采用fabric-first策略。该研究为兼顾能源公平与健康效益的精准改造提供了数据驱动决策框架。

　　

在全球应对气候变化的背景下，建筑部门贡献了37%的能源相关碳排放，其中70%来自供暖制冷等运营需求。英国作为拥有大量1980年前老旧建筑的国家，约960万套住宅亟需改造以满足能效标准。然而当前改造策略存在三大痛点：一是过度聚焦能效提升而忽视社会公平，导致弱势群体难以受益；二是政策实施呈现区域失衡，农村地区覆盖率不足；三是健康影响因素长期被低估，寒冷室内环境加剧COPD和CVD等疾病负担。

为破解这些难题，研究人员依托The World Avatar(TWA)平台开展开创性研究。这项发表于《Advances in Applied Energy》的工作构建了首个整合能源、健康与社会经济数据的虚拟知识图谱框架。通过建立OntoBuiltEnergy和OntoBuiltEnv等本体模型，将分散的建筑能效证书(EPC)、燃料贫困率、COPD/CVD患病率等数据统一为机器可读格式，覆盖英格兰1440万套住宅的精细化分析。

关键技术包括：1) 基于本体论的数据访问(OBDA)实现跨域数据融合；2) 建筑改造优先级指数(BRPI)多标准评估模型，整合能源效率、空间热点(LISA分析)及健康指标；3) 案例推理(CBR)与XGBoost增量分析结合的决策树，对比fabric-first（提升建筑围护结构）与system-led（优化供暖系统）策略的边际效益。

研究结果揭示：

1. 国家建筑改造战略

   通过BRPI与能源公司义务(ECO)政策实施强度对比，发现西米德兰兹、英格兰东部等地区改造需求强度达政策支持的4倍。典型如瑟罗克地区，EPC C级及以上住宅比例十年间仅增长0.5%，与当地16.4%的冬季超额死亡率形成鲜明对比。

2. 区域政策效应差异

   模拟显示需在脆弱地区新增40例/千户的改造措施才能实现政策公平。当前ECO4计划年均10例/千户的实施速率难以满足需求，特别是康沃尔等沿海地区65%住宅需fabric-first改造，而北安普顿等工业转型区60%适合system-led路径。

3. 家庭级改造洞见

   决策模型识别出：150m²以上独栋住宅因供暖需求大更适用热泵等system-led方案；中型住宅通过墙体保温等fabric-first措施能提升23%能效；伦敦55%的D级以下住宅需优先改善建筑围护结构。

这项研究开创性地将健康公平纳入建筑能效改造评估体系，其语义网架构支持动态更新扩展。未来可接入物联网实时数据替代EPC静态记录，并发展为城市数字孪生系统。研究为英国政府实现2050净零目标提供了精准施策工具，其方法论对全球老旧建筑改造具有示范意义，特别是在平衡 decarbonization（脱碳）、energy justice（能源正义）和public health co-benefits（健康协同效益）三重目标方面树立了新范式。