康奈尔大学研究人员开发出一款新软件工具，能在几分钟内于标准笔记本电脑上模拟小城市建筑能源使用情况，通过运行模拟帮助政策制定者优先选择最具成本效益的脱碳方法。

以纽约州伊萨卡市为例，该城市建筑能源模型快速绘制了5000多栋住宅和商业建筑及其基准能源使用情况。模型模拟了房屋防寒、电热泵和屋顶太阳能电池板投资，同时考虑财政激励措施，其得出的洞见将为该市2030年实现碳中和的努力提供参考。

研究人员称，此工具的自动化工作流程、可访问性和准确性(无需先进计算能力)，对缺乏脱碳资源和专业知识的小城市极具价值。该新模式目前支持伊萨卡周边县，还可进一步扩展至大城市或整个州。

建筑、艺术与规划学院建筑与设计技术系副教授Timur Dogan是《建筑性能模拟杂志》上发表的《自下而上评估热负荷电气化措施的城市建筑能源模型》第一作者。他表示：“我们非常兴奋，这项技术能够规模化，而且效率足够高，甚至能让一个州规划出能源消耗和改造潜力——无论从碳排放角度、财务角度，还是效率角度。从一个小城市到一个县或一个州，这真的可以影响政策以及如何确定政策的优先顺序。”

联合国环境规划署数据显示，建筑行业占全球二氧化碳排放量的37%以上。包括城市建筑能源模型在内的“数字孪生”是实现数据驱动脱碳决策的关键，但其复杂性和成本限制了应用与可扩展性。例如，橡树岭国家实验室的“模拟美国”计划使用超级计算机处理大量数据构建模型或测试场景，对多数城市不切实际。

Dogan称，其实验室模型在极短时间内实现类似结果，足以指导规划，还能通过迭代模拟探索所有可行方案。这是通过一系列小创新实现的，包括使用低阶能量模型的快速物理模拟引擎，以及借助机器学习描述建筑物并推断其未知属性的方式。

这些模型整合了地理空间地图、税务记录、建筑许可证和人口普查数据等公开数据，以及当地公用事业公司的能源使用数据。针对伊萨卡，纽约州电力与天然气公司通过与Avangrid达成的协议提供这些数据。

伊萨卡案例研究揭示了一些与类似规模城市相关的“令人信服且有时违反直觉的见解”。例如，用热泵取代燃气炉会增加许多建筑物的运营能源成本，这表明此举措应与房屋防寒保暖措施和屋顶太阳能电池板相结合，以使转变在经济上具有吸引力。尽管大型商业建筑看似是首要关注场所，但考虑经济激励因素后，重点变为多户住宅建筑改造最经济实惠。

Dogan说：“这些模型可以让你标记出值得深入研究的房产。我们从5000栋建筑中摸索出‘这100栋显然是应该优先考虑的’。”伊萨卡市可持续发展总监丽贝卡·埃文斯表示，该市欢迎与Dogan实验室继续合作。她称：“Timur团队正在构建的技术创新且可扩展，并且已在大型城市和县级项目中得到应用。城市建筑能源模型有望大幅降低识别适合电气化的建筑所需的资金，将这些建筑整合到投资组合中，并创造具有吸引力的投资领域。”

Dogan还表示，美国最大的城市可能有专门用于脱碳挑战和分析的人员和预算，但更易于获取和可扩展的模型(如他的团队开发的模型)有望帮助许多原本会盲目行动的小城市。“这些城市加在一起将产生巨大的影响，我们希望能够为他们提供一些可以用来做出正确决策的信息。”

更多信息：Timur Dogan 等，《一种用于评估热负荷电气化措施的自下而上城市建筑能耗模型》，《建筑性能模拟杂志》(2025 年)