影响建筑能耗的主要因素有4个：城市空间几何形态、建筑设计、系统效率和使用者行为。超低能耗建筑或能耗限额标准要求，建筑首先要利用被动式技术降低供冷供热和照明的能耗，主要包括提高围护结构热工性能，采用自然通风、被动太阳房和昼光照明等，其中被动式技术对气候和空间形态依赖性很大。被动式技术在欧洲应用很好，相比之下在我国应用则受到以下制约：
1）欧洲节能重点对象是居住建筑，我国节能重点对象是公共建筑。中欧和西欧多数居住建筑是独立式住宅或联排住宅，容积率低，相互间影响小。我国很多城市公共建筑体量大、有内外区，理论上说，内区常年有余热。我国城市市区容积率高、建筑密度大，形成遮挡、遮阴、遮蔽，既可能挡住阳光，又可能扰乱气流，更容易形成热岛或冷岛效应。近年来的研究表明，被动式建筑的节能取决于多个建筑形态因素，如建筑的被动空间（即距离外围护结构立面6 m或2倍建筑层高距离内的建筑室内周边区）、体形系数、高度、围护结构性能等和多个城市形态因素（如容积率、密度等），有很大的不确定性。以建筑体形系数为例，系数越高，意味着单位体积的表面积越大。这就产生一个悖论：从降低冬季热损失的角度，希望体形系数小；而从接受太阳辐射减少供暖热负荷的角度，却希望体形系数越大越好。但大规模公共建筑不同于住宅，规模越大，受气候影响越小，供暖负荷也越小。这引出第一个需要权衡的问题：即供暖负荷与被动太阳能增益之间的平衡。
2）欧洲居住建筑节能重点是供暖，而我国大部分地区（包括严寒地区的主要城市），除了供暖能耗，还有供冷能耗。供暖季节的太阳能增益，到供冷季节就成为太阳能得热，是形成冷负荷的主要成分。而对于既有供暖又有供冷的公共建筑而言，更希望延长充分利用被动式技术、不需要供暖也不需要供冷的过渡季节。这引出第二个需要权衡的问题：即供暖与供冷之间的平衡。同济大学的一项研究为利用参数化方法预测不同城市形态下建筑相互间的遮挡对附近建筑供冷供热能耗的影响。影响较大的兰州、银川等西部城市，可以降低供冷需求最高达46%，增加供热需求最多达21%；影响较小的武汉市，降低供冷需求10%，增加供暖需求6%，对以供冷为主的武汉还是有意义的。
3）在碳中和背景下，期望建筑光伏一体化（BIPV）中光伏发电最大化。这可以看作“被动式技术的主动应用”。除了当地太阳能资源外，可利用的光伏发电空间也是重要资源。对于城市建筑而言，除了屋顶，有可能安装光伏（包括硅基和薄膜）之处就是建筑立面。而在高密度城市中，建筑屋面有限，有多种用途“争夺”屋顶空间。而可利用的建筑立面，光伏发电效率低、成本高，并会受到邻近建筑阴影的很大影响。近年来，国内外广泛开展了对城区建筑太阳能利用潜力的研究，提出了多种参数化的方法。这些研究都是将二维平面扩展到三维空间。Zhou等人研究建立了城市三维点云（地面、立面、屋面）模型，并考虑直射阳光的反射，应用数据科学算法，研究城市的太阳能潜力。GB 55015—2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》要求“新建建筑应安装太阳能系统”。因此，在新建城区的规划阶段就应该充分估计建成区的太阳能利用潜力。目前，国内外尚无统一的、通用的和普适的评估方法，也没有相应的软件。这是一个非常重要的研究方向。虽然已有一些针对光伏电站的表格化工具，但建筑层面的研究还差得很远。
4）城市密度问题。在生态城市、低碳城市发展过程中，一直强调发展“紧凑型城市（compact city）”，这么做首先是为了节约土地，制止城市“摊大饼”式蔓延的趋势；其次，较高的城市密度，可以降低交通能耗、提倡慢行交通；同时，也可以降低建筑能耗强度和碳排放强度，尤其是供暖能耗，相当于众多建筑“抱团取暖”。但在碳中和背景下，需要思考以下问题：①需要从能耗总量和能耗强度2个方面进行控制。可能单位面积能耗低，但最终的能耗总量大。②需要从供暖和供冷2个方面权衡。可能供暖能耗低，但供冷能耗高。③需要从建筑物相互之间的影响权衡。过高的建筑密度可能会降低被动式技术和太阳能系统应用。在较早期的研究中，主要是针对单个城市的单一因素进行研究，如容积率、高度、密度等因素分别对建筑能耗（供暖或供冷）强度（）的影响，很容易得出形态因素与能耗的正相关（如体形系数）或负相关（如容积率、密度、高度）关系。随着研究手段的进步，近年的研究已经发展到对城市形态的多因素与能耗的关系，以及与能耗和寿命周期碳排放的综合关系的研究。也有研究者在多因素中，通过大数据分析和解耦，找出影响最大的因素。近年研究的总体结论相比单因素研究的最大变化是：从增益和能耗的多因素比较可知，建筑密度并不是越高越好，需要适度。图1显示了建筑密度与建筑能耗的关系。
因此，新建城区需要控制建筑密度、楼层数（5~7层），建筑覆盖率在35%以下，总容积率在1.5~1.7之间，尤其要避免建造超过100 m的高层或超过150 m的超高层建筑。对于以供冷为主的气候区，如果从供热、供冷和照明几个方面考量，还需要更深入的研究。从宜居性考虑，建筑密度过高也是无益的。要研究的是如何把握这个“度”。
