综述:城市形态用于住宅综合体被动-主动能源效率:中东和北非地区早期设计阶段的范围综述与框架

《Frontiers in Sustainable Cities》:Urban morphology for passive–active energy efficiency in residential complexes: a scoping review and framework for early-stage design in the MENA region

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月03日 来源:Frontiers in Sustainable Cities 3.3

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  住宅综合体中的城市形态既能抵御热量,也能产生能源。在近期研究中,与降低建筑冷负荷的被动设计以及支持光伏(Photovoltaic, PV)潜力的主动太阳能策略密切相关的关键城市形态指标已被持续识别。尽管2020年后的研究将城市形态与被动及主动能源效率成果联系起

  
住宅综合体中的城市形态既能抵御热量,也能产生能源。在近期研究中,与降低建筑冷负荷的被动设计以及支持光伏(Photovoltaic, PV)潜力的主动太阳能策略密切相关的关键城市形态指标已被持续识别。尽管2020年后的研究将城市形态与被动及主动能源效率成果联系起来,但零散的方法仍然限制了早期设计阶段的指导。本范围综述旨在综合有关城市形态如何通过被动设计减少得热,并通过主动太阳能策略在中东和北非(Middle East and North Africa, MENA)地区住宅区中产生现场能源的现有证据。研究遵循了范围综述的系统综述和荟萃分析首选报告项目扩展版(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses extension for Scoping Reviews, PRISMA-ScR),实施了资格标准、信息来源、数据库检索策略、证据来源选择、数据图表化和综合等步骤。从Scopus和Web of Science两大主要学术数据库中共识别出33项高质量研究。这些研究覆盖了从中东、北非到南亚部分地区的多个地理位置,并通过参数化设计模拟和实地实验测试了不同的城市形态指标。综合结果显示,当前研究以被动性能评估为主,仅有少数研究整合了主动太阳能设计。结果还凸显了一个区域差距:尽管该地区制冷需求严峻且太阳能潜力突出,但直接针对MENA城市的研究相对较少。为此,本研究提出了一个早期阶段的概念框架,将城市形态与被动-主动能源效率成果相关联,以支持概念阶段的决策。该框架还为未来机器学习应用奠定了基础,以支持MENA住宅环境中生成式被动与主动节能城市设计。
1 引言

城市设计通过改变太阳辐射获取、阴影和气流来重塑微气候,进而调节城市热岛(Urban Heat Island, UHI)强度和建筑能耗。在中东和北非地区,极端高温、快速城市化与制冷主导的电力需求使城市形态的能源影响尤为突出;国际能源署指出制冷已占该地区峰值电力需求的近一半,而该地区同时拥有日均输出超过4.5 kWh/kWp的极佳光伏(PV)资源条件。然而现有文献在方法、尺度和指标上呈碎片化,多数研究仅单独关注被动性能或主动系统,缺乏将两者整合的早期阶段设计指导。

1.1 综述目标

综述目标包括:综合2020年后城市形态指标影响被动制冷负荷与主动太阳能产出的证据;识别最常用的形态指标及其定义与操作方法;绘制证据差距、方法不一致和未解决的问题;提出面向MENA地区早期阶段的被动-主动节能城市设计方法学框架,以促进零能耗城市形态的发展。

1.2 气候背景

MENA地区按K?ppen-Geiger分类覆盖多种气候区:热沙漠(BWh)占主导,涵盖北非和阿拉伯半岛;冷沙漠(BWk)分布在高地和内陆;半干旱草原气候(BSh/BSk)为过渡带;地中海气候(Csa/Csb)沿地中海沿岸分布,夏季干燥、冬季湿润;热带稀
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