《Sustainable Cities and Society》：Thermal resilience in the built environment: A critical review
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本文系统综述了超过100篇同行评审文献，涵盖建筑热韧性的定义、应用领域、干扰类型、场景构建及性能评估方法，揭示当前研究趋势与方法多样性，并提出跨尺度热韧性框架，连接城市与建筑层级，为利益相关方提供实践建议，并倡导将气候韧性整合至零碳目标。
李颖月|Eirini Tsouknida|Tom Collins|Ashley Bateson|唐睿|Esfandiar Burman
伦敦大学学院环境设计与工程研究所，Central House，14 Upper Woburn Place，伦敦，WC1H 0NN，英国
摘要
随着极端天气事件（包括热浪和寒潮）的频率和严重程度的增加，提高建筑环境的热韧性已成为当务之急。现有研究提供了关于建筑过热风险、韧性冷却及相关适应策略的先进知识，但这些研究往往较为分散，且主要集中在孤立的主题上。尽管相关研究不断涌现，但目前尚无综合性综述对这些成果进行整合。本文对100多篇关于建筑环境热韧性的同行评审期刊文章进行了全面梳理，涵盖了定义、应用领域、干扰类型、情景构建和性能评估方法等内容。该综述从更广泛的视角批判性地审视了当前的研究趋势，并揭示了现有方法的多样性。此外，本文还提出了一个跨尺度框架，将城市和建筑的热韧性联系起来，并为不同利益相关者提供了实用建议。同时，本文提倡将气候韧性与净零目标相结合，以推动向稳健且具备未来适应能力的建筑环境转型。
引言
近年来，在气候变化的背景下，极端天气事件的发生频率和强度不断增加。其中，热浪和寒潮等极端温度事件，尤其是在停电的情况下，对人类舒适度和健康构成了严重威胁。暴露在极端温度下会导致多种健康问题，尤其是对老年人和低收入社区等脆弱群体（Gronlund等人，2018；Yadav等人，2023）。这些极端天气事件还对能源系统和城市基础设施构成严重风险（Javanroodi等人，2023）。
建筑物通过其外壳和服务系统为人们提供关键的保护，使其免受外部环境条件的影响。自20世纪末以来，人们越来越关注建筑过热问题（Lomas和Porritt，2017）。数值研究探讨了过热的评估方法、指标、标准和改进策略（Rahif等人，2021；Attia等人，2023）；其中一些方法已被纳入官方标准和指南，例如美国供暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）标准55（ASHRAE，2023）、特许建筑服务工程师协会（CIBSE）TM52（CIBSE，2013）和TM59（CIBSE，2017）。
最近，随着国际能源署（IEA）“建筑与社区能源”（EBC）项目附件80“建筑韧性冷却”的发展，热韧性和韧性冷却的概念受到了更多关注。虽然传统上的过热研究侧重于整个夏季的长期热不适，但热韧性更加强调由极端天气引起的短期冲击，以及对此类事件的动态适应和恢复过程。热韧性的范围不仅限于独立运行的建筑，还扩展到机械冷却建筑，甚至涵盖社区和城市层面。热韧性还扩展了干扰范围，包括可能影响室内宜居性的寒潮和停电等极端事件。
越来越多的研究通过各种案例研究探讨了这些方面。例如，多项模拟研究了建筑在热浪和停电（Baniassadi等人，2018；Sengupta等人，2023b，2023a）以及冬季寒潮（Guo等人，2024；Sheng等人，2023）下的性能。实证监测也被用于评估实际极端事件期间的热安全性（López-García等人，2022）。除了建筑层面，研究还考察了极端天气情景下的室外和城市尺度热条件（Huang等人，2023；Khorat等人，2024；Xia和Hu，2024）。这些案例研究具有地域性，侧重于特定气候区域，突显了热韧性在多种条件下的重要性，并提供了有价值的见解，但仍需要更系统和综合的方法来推广这些发现。
与此同时，几篇综述文章试图整合关于热韧性的新兴知识，如表1所示。尽管这些综述提供了重要的基础，但它们往往侧重于特定视角。例如，Attia等人（2021）和Zhang等人（2021）的综述侧重于概念框架和韧性冷却策略的分类，提供了问题的基础概述和潜在解决方案。Siu等人（2023）从方法论角度出发，对模拟工作流程和韧性评估提供了严谨的见解。Hong等人（2023）通过提出十个关键问题，为未来的研究制定了高层次的议程。然而，尽管有这些宝贵的贡献，包括定义、模拟工具、测量方法和研究议程等视角，很少在统一的结构中进行探讨以揭示它们之间的相互依赖性。此外，一些方面（如城市尺度互动和电网灵活性）在之前的建筑层面综述中受到的关注相对有限。
因此，本文从更广泛和综合的角度探讨了建筑环境中的热韧性。本研究不是通过单一孤立的视角来考察热韧性，而是在一个统一的分析框架内，全面整合了塑造热韧性的关键组成部分，包括定义、系统边界、干扰事件、情景和性能评估。此外，本文还将分析范围扩展到建筑之外，将其置于相互关联的建筑环境中，考虑了社区尺度的动态和微气候互动等更广泛的背景因素。通过整合近年来发表的100多篇同行评审期刊文章的证据，本文促进了对热韧性的全面和整体理解与应用。本研究的目标包括：
•系统地回顾用于评估建筑环境热韧性的现有定义、指标和方法，识别当前研究趋势的多样性和局限性。
•探索跨多个尺度的热韧性概念整合，提出一个连接城市和建筑热韧性的跨尺度框架。
•识别并整合一套更广泛的指标，以实现更系统和跨学科的热韧性评估。
•识别关键的研究空白，并为学术研究和不同利益相关者的实际应用提出未来方向。
部分摘录
搜索策略和标准
本综述的重点是建筑环境的热韧性，而与地震、火灾或洪水相关的其他形式的韧性不在本研究范围内。分析范围从建筑层面（如Attia等人（2021）所强调的）扩展到社区层面，不仅关注室内环境，还关注周围建筑环境及其与开放空间的联系。
热韧性的演变定义
“韧性”一词源自拉丁语“resilire”，最初用于材料科学，描述材料在弯曲或变形时吸收能量的能力而不破裂。在建筑环境领域，Leichenko（2011）将这一概念扩展为城市韧性，即城市或城市系统承受各种冲击和压力的能力。这些冲击和压力不仅限于特定类别，还包括自然灾害、城市
迈向综合的跨尺度韧性框架
热韧性在广泛的空间和学科尺度上得到研究，但用于定义和评估它的概念范式存在显著差异。虽然本文主要考察建筑及其相互关联的建筑环境中的技术可量化工程性能，但将这些分析置于更广泛的背景下也很重要，以揭示不同尺度之间的联系和差异。结论
本文回顾了100多篇同行评审文章，以全面理解建筑环境中的热韧性。它涵盖了定义的演变、应用领域、干扰事件的特征描述、情景化以及从单个建筑到相互关联的城市环境的性能评估方法。
分析揭示了当前研究的多样性和潜在差距。评估方法各不相同
科学写作中生成式AI的声明
在准备本工作时，作者使用了OpenAI的ChatGPT来提高文章的清晰度和语法。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。
CRediT作者贡献声明
李颖月：撰写——初稿、可视化、方法论、数据分析、概念化。Eirini Tsouknida：监督、资金获取、概念化。Tom Collins：监督、资金获取、概念化。Ashley Bateson：监督、资金获取、概念化。Rui Tang：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念化。Esfandiar Burman：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了EPSRC能源韧性及建筑环境博士培训中心（ERBE）（授权号EP/S021671/1）的支持，并得到了Hoare Lea的财务支持。
