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从事绿色建筑精细化设计、城市与建筑热物理、AI与城市科学等领域研究。2023年入选第三批全国高校黄大年式教师团队——城市设计教师团队。在Nature Cities, Energy and Buildings等国内外的高水平期刊共发表学术论文60余篇。研究成果荣获教育部自然科学二等奖（2025）、自然资源科学技术奖一等奖（2024）、中国产学研合作创新与促进奖一等奖（2023）等。

绿色建筑所描绘的是全方位的人居环境和谐图景，存在于城市的方方面面。笔者团队每年假期发起“城市性能小问题”调研，试图从微观察视角挖掘那些不合理却深刻影响建筑性能的细节。以城市立面空调外机为例，对全国80余个城市进行了空调机位的设计安装观察调研（境外调研的城市包括纽约、伦敦、巴斯、瑞典、芬兰、京都、东京、大阪、名古屋、新加坡、中国香港等），拍摄近2000张城市立面照片，发现一个普遍却严峻的问题：建筑立面焕然一新，空调外机被“巧妙”遮挡，城市风貌得以统一，重视了城市“面子”，但“里子”是否真的提升了？

课题组开展的建筑立面空调外机调研覆盖的省份和数量

调研收集的部分空调外机遮挡形式

全球范围内，收入提高与极端高温叠加，空调制冷需求激增。国际能源署（IEA）指出，到2050年全球空调用电需求将翻三番。当室内享受清凉时，电网正经历“年度大烤”。 在此背景下，保障空调设备高效运行至关重要。空调作为一个热泵系统，我们可以用一个简单的公式来描述空调冷却系统的热机定则。

（A是室内需移走热量率与室内外温差比例关系）。可以发现，在维持室内舒适度设定温度不变时，空调系统的耗电率与室外温度呈指数关系（这不仅可以解释空调外机遮挡造成的升温影响，也可以解释极端高温的影响）。

空调冷却系统的热机定则图示

空调外机安装的部分问题图示

在城市性能的持续观察中，粗略梳理了分体式空调安装的典型症结（如上图）。为了更精准刻画空调外机遮挡这一普遍存在的“小问题，大影响”，课题组与格力公司合作，在其芜湖分公司的焓差实验室开展了为期一个月的实验，结合多参数仿真模拟，探究了遮挡的关键设计参数对空调系统的影响。随着研究的不断深入，揭示了不当的空调外机遮挡设计带来了系列连锁反应。

与格力空调合作实验原理的示意图

空调性能衰减与能耗飙升：遮挡导致通风不畅，散热效率急剧下降，研究表明，1）夏季制冷时，室外机回风温度每升高1°C，空调系统制冷能效比（EER）平均降低2.2-2.8%。我们的实测数据显示（外界环境40℃），不同遮挡设计下，回风口温差最高可达15°C以上，将降低EER差距超过36.6%，也意味着，也可以推测出一个小设计可能使业主将默默承担不小的空调额外隐性电费成本。2）实验数据表明，遮挡会大幅增加空调的冷却时间，在外界环境40℃情况下，没有遮挡7.1分钟，完全遮挡10.4分钟，优化设计7.4分钟。

“遮挡”的隐性账单远比想象厚重：其一，伯克利国家实验室的测算，城市制冷负荷每抬升30%，便需额外点燃710座中型燃煤电厂的年发电量，而空调外机罩所激起的负荷增量往往不止此数，也抬高了夏季电网尖峰；其二，密闭的遮挡空间如同蓄热炉（当环境气温攀至40 ℃，罩内可飙升至57 ℃），可能导致压缩机过热保护、高压保护等故障，缩短设备寿命；其三，研究监测显示家用空调室外机噪声可达94.5dB，已逾《噪声污染防治法》昼夜间上限，而遮挡迫使压缩机高负荷运转，空气动力、高频电磁与低频振动三重噪声叠加，让空调噪声更加恶化；其四，遮挡构件（尤其是易燃材质）在高温环境下存在消防隐患，极端高温会放大风险，也有媒体报道“再现添堵！南京一小区沿街改造后空调外机被“封死””（江苏政风热线，2023-08-04），给维修和安全都带来一定的隐患；其五，一只常规格力外机需0.84m²的罩材，铝与钢的生命周期碳排分别达到8.06kgCO₂e/m²与121kgCO₂e/m²，按2021年全国每百户131.2台空调推算，若悉数覆盖，这笔隐形的碳账同样巨大。

因此，需要重新凝视“遮挡”这一习以为常的动作，唯有把风貌、热岛、能耗成本、碳足迹、噪声污染与材料循环纳入同一张评估表，才能厘清它对建筑美学与可持续发展的真实分量。同时也观察到，城市一些场景（例如历史街区与建筑风貌保护）难以避免地需要“隐藏”空调外机，在与格力联合开展的焓差实验也发现：通过精细化遮挡设计，EER损失可从完全遮挡的1.73回升至2.76，与裸机2.77几乎无异，可实现风貌与性能平衡。面对业已大面积存在的遮挡存量，则可借助我国城市存量更新、提质增效过程，对其拆除、改造、优化三策并举，是一项小成本、高回报的工程。

回顾过去快速城镇化，空调外机安装机位似乎只是“小事一桩”，而长期处于“设计-生产-安装”易忽略地带，空调这一小系统却是衔接绿色低碳目标、健康人居环境与城市风貌管控的战略支点，是“四好”建设的关键落子，更是城市内涵式更新的鲜活切口。在这一进程中，政府既是掌舵者也是纽带：一次不当遮挡即可令EER跌去三成，而产业界每提升1% EER都需数以亿计的研发投入，科技创新和科学普及是实现创新发展的两翼，如何搭建高校与企业的双向科普，如何协调建筑设计和空调产品开发应用，如何建立或完善相关设计标准，如何以低成本、可复制、可持续的工程范例激励市场，又如何让每一次微小改进都能被公众看见、理解并参与——这些也正是城市攻坚战抓手。

空调外机只是绿色建筑宏大叙事里的一个逗号，建筑热管理散落于建筑的每一寸肌理：光伏、屋顶、幕墙、设备……任何单一技术都容易陷入“按下葫芦浮起瓢”的窘境，只有让多技术策略精准协同，才能触发“1+1>2”的绿色增益效应。在第二届绿色建筑建筑设计竞赛一等奖的作品《Y-HOUSE——让庭院随自然呼吸的木构探索》中，把人头顶高度的外机排热当作设计起点：低碳木构为骨架，可变遮阳为皮肤，空调遮挡构件为“导流片”，再把庭院通风系统嵌入其中，热胁迫感被削去，通过在有机更新中显著提升了空间舒适性与生态效益。

在台达杯国际太阳能建筑设计竞赛获奖作品（翁凤纳绿）中，采用BIPV的理念，更精细考虑其背部散热路径与空调外机排热的协同，利用Trombe墙效应强化散热，实现可再生能源应用与设备性能保障的“双赢”。

台达杯获奖作品图示

绿色建筑的未来，不仅在于技术的突破，更在于设计的“精耕细作”。它要求我们以贴近生活为核心，俯身观察城市与建筑中那些习以为常却影响深远的细微之处。从一台空调外机的合理安装，到一栋建筑性能的精准刻画，再到一个更大尺度的快速推演，精细化设计是连接绿色理念与高品质发展的坚实桥梁。它让绿色技术从纸面指标落地为可感知的舒适、可量化的节能、可持续的和谐，于细微处见真章，以匠心致可持续未来。