康奈尔大学研究人员开发出一种新软件工具，能在几分钟内于标准笔记本电脑上模拟小城市的建筑能源使用情况，为政策制定者规划脱碳路径提供有力支持。

以纽约州伊萨卡市为例，该软件快速绘制了5000多栋住宅和商业建筑及其基准能源使用情况。通过模拟房屋防寒、电热泵和屋顶太阳能电池板投资，并考虑财政激励措施，所得洞见将为伊萨卡市2030年实现碳中和提供重要参考。

研究人员指出，此工具自动化工作流程、易于获取且准确，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。目前该模式已支持伊萨卡周边县，未来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表示，这项技术能规模化且高效，可助力一个州规划能源消耗和改造潜力，影响政策制定及其优先级排序。Dogan 是《自下而上评估热负荷电气化措施的城市建筑能源模型》的第一作者，该成果发表于《建筑性能模拟杂志》。

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37%以上。“数字孪生”是实现数据驱动脱碳决策的关键，但复杂性和成本限制了其应用。例如，橡树岭国家实验室的“模拟美国”计划依赖超级计算机，对多数城市不切实际。而Dogan实验室的模型能在极短时间内实现类似结果，通过迭代模拟探索可行方案，这得益于一系列小创新，如使用低阶能量模型的快速物理模拟引擎和借助机器学习描述建筑物。

这些模型整合了地理空间地图、税务记录、建筑许可证、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。在伊萨卡，纽约州电力与天然气公司通过与Avangrid达成的协议提供了相关数据。

伊萨卡的案例研究揭示了一些“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运营能源成本，需与房屋防寒保暖措施和屋顶太阳能电池板结合，经济上才具吸引力。模型还显示，多户住宅建筑改造在经济上更为实惠。

伊萨卡市可持续发展总监丽贝卡·埃文斯表示，欢迎与Dogan实验室继续合作，认为该技术创新且可扩展，有望大幅降低识别适合电气化建筑的资金需求，整合建筑并创造有吸引力的投资领域。

Dogan称，美国大城市可能有专门人员和预算应对脱碳挑战，但更易于获取和可扩展的模型，如他们团队开发的模型，有望帮助众多原本盲目行动的小城市，这些城市共同行动将产生巨大影响，新模型可为其提供正确决策所需信息。

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)。