青海民族大学土木与交通工程学院
纸质出版:2026
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郭健泓, 李源. 西宁地区BIPV学生宿舍楼的多目标优化设计研究[J]. 太阳能, 2026,(5):39-51.
郭健泓, 李源. 西宁地区BIPV学生宿舍楼的多目标优化设计研究[J]. 2026, (5): 39-51.
郭健泓, 李源. 西宁地区BIPV学生宿舍楼的多目标优化设计研究[J]. 太阳能, 2026,(5):39-51. DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20250417.01.
郭健泓, 李源. 西宁地区BIPV学生宿舍楼的多目标优化设计研究[J]. 2026, (5): 39-51. DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20250417.01.
在“双碳”目标背景下,采用光伏建筑一体化(BIPV)技术的建筑可利用太阳能产生清洁电能,从而实现低碳减排,已成为建筑的绿色发展方向。针对当前建筑节能研究多聚焦于降低能耗而忽视其与光伏发电系统的协同优化,提出了一种基于多目标优化的BIPV建筑设计方法。以青海省西宁地区某拟采用BIPV技术的学生宿舍楼为例,首先利用Grasshopper平台搭建了本建筑的基准模型;然后分别利用该平台的Ladybug和Honeybee软件对不同模型参数取值下本建筑的年太阳辐照量和年碳排放量进行了仿真模拟,建立其多目标优化函数,从而得到了最优的参数取值;最后利用Origin 2022软件对参数的敏感性进行了分析。研究结果表明:1)建筑朝向为16°(南偏东16°)、南立面窗墙比为0.42、西立面窗墙比为0.12、东立面窗墙比为0.28、建筑层高为3.7 m、屋顶角度为18°是本建筑的最佳设计方案,该方案既能保证本建筑的年太阳辐照量较大,又能使建筑的碳排放量较小。2)建筑朝向在-15°~25°之间时,本建筑能获得较好的太阳辐照量和较低的碳排放量。3)南立面窗墙比在0.40~0.50之间,西立面和东立面的窗墙比均在0.10~0.30之间时,本建筑的照明能耗较低。4)层高在3.7~4.2 m之间时,本建筑能实现较好的天然采光,减少照明能耗;但过高的层高会导致冬季采暖能耗增加,因此需在自然采光与采暖能耗之间进行权衡。5)由于屋顶角度在10°~23°之间时,本建筑在降低采暖能耗、建筑总能耗、年碳排放量,以及提高年太阳辐照量方面均表现较优,因此可在该范围内选择屋顶角度。研究结果可为寒冷地区的BIPV建筑设计提供量化决策工具,所提出的参数化优化方法可推广至同类气候区的公共建筑,对推动绿色建筑从“节能”向“产能”转型具有实践指导价值。
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