När städer växer i en allt snabbare takt, oro över den globala uppvärmningen ökar och fossila bränslen blir alltmer bristfälliga, städer måste anta mer hållbara energilösningar. EPFL-forskare har utvecklat en modell som kan användas för att designa urbana energisystem genom att analysera byggnaden inte som en fristående struktur utan som en bit i ett urbant pussel.

Tills nu, arkitekter, ingenjörer, stadsplanerare och myndigheter har inte tagit hänsyn till hur stadsklimatet påverkar en byggnads energibehov vid projektering av energisystem för renoverings- och byggprojekt. Men tack vare en modell utvecklad av forskare vid EPFL, de kommer nu att kunna anta ett helhetsgrepp på energibehoven i en stadsdel – eller en hel stad – för att skapa integrerade och mer hållbara energisystem. Forskarnas arbete har publicerats i Tillämpad energi .

Att utvärdera energibehov i urban skala är hörnstenen i konceptet med energinav. Den nya modellen, utvecklad av Urban Systems-gruppen inom EPFL:s Solar Energy and Building Physics Laboratory (LESO) på Arkitektskolan, Civil-och miljöteknik, kombinerar en urban klimatmodell med en byggnadssimulator och energisystemoptimering. "Jag kände att det var viktigt att kunna avgöra vad energibehovet för alla byggnader i en stad skulle vara för att skapa ett energisystem för den, " säger Dasun Perera, som arbetar med energisystemdesign. "Värme, kyla och vind har alla inverkan på energibehovet, och byggnader påverkar varandra, för."

För deras projekt, LESO-teamet valde att analysera städer i mycket olika klimat:Schweiz och Palestina. "På en plats, efterfrågan på uppvärmning är hög, medan det i den andra finns ett större behov av luftkonditionering. Men det här kommer att förändras, " förklarar Dasaraden Mauree, som också var involverad i en relaterad studie som publicerades i Sustainability, MDPI. För den studien, Mauree analyserade EPFLs campus som om det vore en schweizisk stad i sig. Han körde olika scenarier under en tidsram på nästan ett sekel, i ett försök att förstå vad klimatförändringarnas effekter kommer att bli under åren 2039, 2069 och 2099. "Folk tänker inte nödvändigtvis så långt fram, men det är viktigt när vi renoverar och bygger byggnader som uppfyller Minergie P energieffektivitetsstandarden." På ett sekels tid, Schweiz klimat kommer att bli mycket mer medelhavsklimat, så efterfrågan på luftkonditionering kommer att öka.

Forskarna har visat hur byggnader kan påverka energiintegration och har bevisat att energioptimering på grannskaps- eller samhällsnivå är mer kostnadseffektivt än att optimera energiförbrukningen i en enskild byggnad. Går framåt, snabb urbanisering, allt tätare byggande och effekterna av klimatförändringarna måste alla inkluderas i varje lösning på denna utmaning. "Extremt stadsklimat spelar en stor roll för energibehovet. Om man inte tar hänsyn till miljön och mikroklimatet i städerna, ditt energisystem kommer att misslyckas, och du kommer sannolikt inte att uppfylla dina förväntningar, säger Perera.