既有建筑屋面光伏阵列多目标优化设计研究

基于节能减排背景和双碳目标，既有建筑绿色改造是一项迫切需求。屋面增设光伏阵列是既有建筑节能改造的一项有利途径，但目前常用的基于地域最佳倾角的固定式光伏板铺设方法存在不美观、经济效益低等问题。如何借助数字化技术优化和确定固定式光伏板的倾角，从而收获良好的经济和环境效益，成为人们关注的热点问题。选择四川省成都市一处既有建筑屋面为研究对象，借助Grasshopper工具搭建参数化模拟优化平台，以总日照辐射量和单位面积日照辐射量作为性能评价指标，对坡屋面增设光伏阵列形态设计进行多目标优化研究，得到屋面坡度、面积和朝向确定条件下光伏阵列的一系列几何形态优化设计方案，经筛选后优化方案较对照方案有较大提升。并对其进行数据分析，发现以优化性能目标为方向的几何形态设计建议：阵列倾角取场地条件范围下最大值；同时光伏阵列宽距比满足倾角的正弦函数关系，以此方案设计的光伏阵列的单位面积日照辐射量和总日照辐射量相对符合经济效益需求。明确了该多目标优化方法流程对既有建筑屋面光伏阵列设计的积极作用。