DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.112568
تاريخ النشر: 2025-01-16
المؤلف: Cara H. Lozinsky وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغير المناخ وتأثيراته على الصحة
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة أهمية تحديث المباني القائمة لتعزيز كفاءة الطاقة، خاصة في ضوء الأهداف الطاقية الصارمة. بينما الهدف الأساسي من هذه التحديثات هو تقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة، فإنها أيضًا تؤدي إلى تأثيرات غير طاقية (NEIs) تؤثر على اتخاذ القرار والقيمة الإجمالية للتحديث. غالبًا ما خلطت الأبحاث السابقة بين التحديثات السلبية، مثل تحسينات غلاف المبنى، والتحديثات النشطة مثل أنظمة التكييف، مما يعقد فهم NEIs وآلياتها.
تركز هذه الدراسة على NEIs المتعلقة بالصحة وجودة البيئة الداخلية الناتجة عن تحديث غلاف المباني السكنية. تكشف مراجعة الأدبيات عن أدلة قوية تشير إلى أن هذه التحديثات تعزز الراحة الصوتية، وراحة الحرارة في الشتاء، ونتائج الصحة التنفسية والقلبية الوعائية. ومع ذلك، فإن النتائج المتعلقة بجودة الهواء الداخلي (IAQ) مختلطة، حيث تشير بعض الدراسات إلى زيادة ونقص في مستويات الملوثات الداخلية بعد التحديث، متأثرة بالظروف قبل التحديث ومصادر الملوثات الداخلية. بالإضافة إلى ذلك، بينما لاحظت العديد من الدراسات زيادة في ارتفاع درجة الحرارة في الصيف، لم يثبت أي منها وجود علاقة مباشرة مع نتائج الصحة. يوصي المؤلفون بمزيد من البحث في الإسكان بمعدلات السوق والآثار الصحية لارتفاع درجة الحرارة في الصيف في المباني المحدثة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور المهم للمباني السكنية في استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة (GHG)، حيث تمثل 16% و20% في الولايات المتحدة، و27% و10% في الاتحاد الأوروبي، على التوالي. يؤكد النص على أن تعزيز كفاءة الطاقة للمباني السكنية القائمة من خلال التحديثات أمر حاسم لتحقيق الأهداف الوطنية لتقليل الطاقة وGHG. يمكن أن تشمل هذه التحديثات استراتيجيات نشطة، مثل ترقية أنظمة التكييف، واستراتيجيات سلبية، مثل تحسين غلاف المبنى من خلال تدابير مثل إغلاق الهواء والعزل. أظهرت الأبحاث باستمرار أن هذه التحديثات للغلاف تقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة والانبعاثات.
بالإضافة إلى ذلك، تناقش المقدمة التأثيرات غير الطاقية (NEIs) المرتبطة بترقيات كفاءة الطاقة، والتي تشمل نتائج إيجابية وسلبية تتجاوز توفير الطاقة. تم دمج NEIs بشكل متزايد في تقييمات برامج كفاءة الطاقة منذ التسعينيات، حيث حددت الدراسات المبكرة فوائد مثل تقليل تلوث الهواء وزيادة قيم الممتلكات. وسعت الأدبيات الحديثة نطاق NEIs ليشمل التأثيرات الصحية والسلامة والراحة، فضلاً عن تقاطعها مع الإسكان والفقر. على الرغم من الاعتراف المتزايد بـ NEIs، غالبًا ما تجمع التقييمات الحالية النتائج من تدابير تحديث مختلفة، مما يعيق المساهمات المحددة للتحديثات الفردية. تختتم المقدمة بالإشارة إلى الاستثمارات العالمية الكبيرة في كفاءة الطاقة في المباني، مما يبرز الحاجة إلى تقييمات شاملة تشمل NEIs لتعكس بدقة فوائد برامج كفاءة الطاقة.
الطرق
تصف فقرة المنهجية النهج المتبع لإجراء بحث في قواعد البيانات والأدبيات غير المنظمة. تؤكد على سير العمل المنهجي المستخدم لضمان تغطية شاملة للأدبيات ذات الصلة، كما هو موضح في الشكل 1. من المحتمل أن تتضمن المنهجية استراتيجيات محددة لاختيار قواعد البيانات، وكلمات البحث، ومعايير الإدراج أو الاستبعاد للدراسات، على الرغم من أن هذه التفاصيل غير موضحة بشكل صريح في النص المستخرج. يهدف هذا النهج المنظم إلى تعزيز موثوقية وصحة النتائج المستمدة من مراجعة الأدبيات.
النتائج
في هذه المراجعة، تم تحليل ما مجموعه 51 منشورًا، حيث تم الحصول على 26 منها من بحث قواعد البيانات و25 من البحث غير المنظم. استخدمت الدراسات بشكل أساسي تصاميم مقطعية ورقابية استعادية، تلتها منهجيات أخرى متنوعة بما في ذلك الدراسات المستقبلية والتجارب العشوائية المضبوطة. تم تصنيف البحث إلى خمس مجموعات بناءً على أنواع تحديثات غلاف المبنى والخصائص التي تم تقييمها: (1) إغلاق الهواء للغلاف (3 دراسات)، والتي شملت أنشطة مثل عزل الطقس ورفوف مجاري الهواء؛ (2) استبدال النوافذ (5 دراسات)، مع التركيز على استبدال النوافذ ذات الزجاج المفرد بأخرى مزدوجة أو ثلاثية الزجاج؛ (3) عزل الغلاف (16 دراسة)، والتي تشمل عزل الجدران والأسطح والأرضيات؛ (4) تحديثات غلاف مركبة (16 دراسة)، والتي تضمنت تدابير تحديث متعددة؛ و(5) خصائص المباني/مقاييس كفاءة الطاقة (11 دراسة)، والتي حللت المساكن بناءً على مقاييس التصميم والحالة دون تدابير تحديث محددة.
تم تصنيف المنشورات المراجعة إلى أربع فئات رئيسية من التأثيرات غير الطاقية (NEIs)، مرتبة حسب عدد المراجع: (1) تأثيرات الراحة الصوتية؛ (2) تأثيرات جودة الهواء الداخلي (IAQ)؛ (3) تأثيرات الراحة الحرارية؛ و(4) تأثيرات متعلقة بالصحة. يبرز هذا التصنيف التأثيرات المتعددة الأوجه لتحديثات غلاف المبنى على جوانب مختلفة من راحة وصحة السكان، مما يبرز أهمية التقييمات الشاملة في الدراسات المستقبلية.
المناقشة
ركزت مراجعة الأدبيات على التأثيرات غير الطاقية (NEIs) لتحديثات غلاف المباني في المباني السكنية، مع فحص كيفية تأثير هذه التحسينات على جودة البيئة الداخلية (IEQ)، وصحة السكان، وديمومة المباني. كانت الدراسة تهدف للإجابة على أسئلة رئيسية تتعلق بتباين NEIs بناءً على نوع التحديث ونوع المبنى، مع تحديد الفجوات المعرفية الحالية. أسفرت عملية بحث شاملة من خلال قاعدة بيانات Web of Science عن 8,196 نتيجة، تم استرداد 106 منشورات ذات صلة وتحليلها، مما أدى في النهاية إلى تضييقها إلى 26 دراسة تلبي معايير الإدراج.
تشير النتائج إلى أن تحديثات غلاف المبنى تعزز عمومًا الراحة الصوتية، حيث أبلغ السكان عن انخفاض في عدم الرضا عن الضوضاء الخارجية، خاصة خلال النهار. ومع ذلك، يمكن أن تتأثر فعالية هذه التحديثات بالعوامل الموسمية، مثل تشغيل النوافذ للتهوية. فيما يتعلق بجودة الهواء الداخلي (IAQ)، كشفت المراجعة عن نتائج مختلطة بشأن تركيزات الملوثات بعد التحديث، حيث أفادت بعض الدراسات بزيادة في الملوثات مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs)، بينما لاحظت دراسات أخرى انخفاضًا في المشكلات المتعلقة بالرطوبة وزيادة رضا السكان. ومن الجدير بالذكر أن مستويات الرادون كانت مصدر قلق كبير، حيث تجاوزت بعض المباني المحدثة الحدود الآمنة الموصى بها. بشكل عام، تؤكد المراجعة على تعقيد التوازن بين كفاءة الطاقة والاعتبارات الصحية في استراتيجيات التحديث، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين كل من الأداء الطاقي وجودة الهواء الداخلي.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.112568
Publication Date: 2025-01-16
Author(s): Cara H. Lozinsky et al.
Primary Topic: Climate Change and Health Impacts
Overview
The section discusses the significance of retrofitting existing buildings to enhance energy efficiency, particularly in light of stringent energy targets. While the primary aim of such retrofits is to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions, they also yield non-energy impacts (NEIs) that influence decision-making and the overall value of the retrofit. Previous research has often conflated passive upgrades, such as building envelope improvements, with active upgrades like HVAC systems, complicating the understanding of NEIs and their mechanisms.
This study focuses on NEIs related to health and indoor environmental quality stemming from residential building envelope retrofits. The literature review reveals robust evidence that these retrofits enhance acoustic comfort, winter thermal comfort, and respiratory and cardiovascular health outcomes. However, findings on indoor air quality (IAQ) are mixed, with some studies indicating both increases and decreases in indoor contaminant levels post-retrofit, influenced by pre-retrofit conditions and the sources of indoor pollutants. Additionally, while many studies noted a rise in summertime overheating, none established a direct link to health outcomes. The authors recommend further research into market-rate housing and the health implications of summertime overheating in retrofitted buildings.
Introduction
The introduction highlights the significant role of residential buildings in energy consumption and greenhouse gas (GHG) emissions, accounting for 16% and 20% in the U.S., and 27% and 10% in the European Union, respectively. The text emphasizes that enhancing the energy efficiency of existing residential buildings through retrofits is crucial for meeting national energy and GHG reduction goals. These retrofits can involve both active strategies, such as upgrading HVAC systems, and passive strategies, like improving the building envelope through measures such as air sealing and insulation. Research has consistently shown that these envelope retrofits effectively reduce energy consumption and emissions.
Additionally, the introduction discusses Non-Energy Impacts (NEIs) associated with energy efficiency upgrades, which encompass both positive and negative outcomes beyond energy savings. NEIs have been increasingly integrated into evaluations of energy efficiency programs since the 1990s, with early studies identifying benefits such as reduced air pollution and increased property values. Recent literature has expanded the scope of NEIs to include health, safety, and comfort impacts, as well as their intersection with housing and poverty. Despite the growing recognition of NEIs, existing assessments often aggregate results from various retrofit measures, obscuring the specific contributions of individual upgrades. The introduction concludes by noting the substantial global investments in building energy efficiency, underscoring the need for comprehensive evaluations that include NEIs to accurately reflect the benefits of energy efficiency programs.
Methods
The methodology section describes the approach taken for conducting database and unstructured literature searches. It emphasizes the systematic workflow employed to ensure comprehensive coverage of relevant literature, as illustrated in Figure 1. The methodology likely includes specific strategies for selecting databases, search terms, and criteria for inclusion or exclusion of studies, although these details are not explicitly provided in the extracted text. This structured approach aims to enhance the reliability and validity of the findings derived from the literature review.
Results
In this review, a total of 51 publications were analyzed, with 26 sourced from database searches and 25 from unstructured searches. The studies predominantly employed cross-sectional and retrospective controlled designs, followed by various other methodologies including prospective studies and randomized controlled trials. The research was categorized into five groups based on the types of building envelope retrofits and characteristics assessed: (1) Envelope Air Sealing (3 studies), which included activities such as weather-stripping and ductwork baffles; (2) Window Replacement (5 studies), focusing on the replacement of single-glazed windows with double or triple-glazed units; (3) Envelope Insulation (16 studies), encompassing wall, roof, and floor insulation; (4) Combination Envelope Retrofits (16 studies), which involved multiple retrofit measures; and (5) Building Characteristics/Energy Efficiency Metrics (11 studies), which analyzed dwellings based on design and condition metrics without specific retrofit measures.
The reviewed publications were further categorized into four main categories of Non-Energy Impacts (NEIs), ranked by the number of references: (1) Acoustic Comfort Impacts; (2) Indoor Air Quality (IAQ) Impacts; (3) Thermal Comfort Impacts; and (4) Health Related Impacts. This categorization highlights the multifaceted effects of building envelope retrofits on various aspects of occupant comfort and health, underscoring the importance of comprehensive evaluations in future studies.
Discussion
The literature review focused on the non-energy impacts (NEIs) of building envelope retrofits in residential buildings, specifically examining how these improvements affect indoor environmental quality (IEQ), occupant health, and building durability. The study aimed to answer key questions regarding the variation in NEIs based on the type of retrofit and building type, while also identifying existing knowledge gaps. A comprehensive search through the Web of Science database yielded 8,196 results, from which 106 relevant publications were retrieved and analyzed, ultimately narrowing down to 26 studies that met the inclusion criteria.
The findings indicate that building envelope retrofits generally enhance acoustic comfort, with occupants reporting decreased dissatisfaction with exterior noise, particularly during the day. However, the effectiveness of these retrofits can be influenced by seasonal factors, such as window operation for ventilation. In terms of indoor air quality (IAQ), the review revealed mixed results regarding contaminant concentrations post-retrofit, with some studies reporting increases in pollutants like carbon dioxide (CO₂) and volatile organic compounds (VOCs), while others noted reductions in moisture-related issues and improved occupant satisfaction. Notably, radon levels were a significant concern, with some retrofitted buildings exceeding recommended safety thresholds. Overall, the review underscores the complexity of balancing energy efficiency with health considerations in retrofit strategies, highlighting the need for further research to optimize both energy performance and indoor air quality.