CN106845027A - 一种光伏建筑一体化布置设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏建筑一体化布置设计方法：利用Ecotect软件对光伏建筑进行日照数值模拟分析，并考虑太阳光的入射角，将太阳光垂直于建筑表面的日照强度作为有效日照强度，累积月有效日照强度、年有效日照强度，根据计算的建筑模型每个网格点的年有效日照强度分布情况，优化选择光伏组件在建筑模型的布置位置。通过比较建筑表皮不同部位的年总有效日照强度，优化选择布置与建筑一体化的光伏组件的位置和尺寸，实现科学定量指导光伏建筑一体化设计，突破目前凭概念定性设计的局限。
Description
技术领域
本发明涉及光伏建筑一体化领域，具体地说是一种光伏建筑一体化的布置设计方法。
背景技术
光伏建筑一体化推广开始成为世界各国，特别是欧美国家的应用趋势。将城乡建筑作为光伏微型电站的载体，大力开发拉动中国国内光伏市场，不断提升可再生能源应用比例，是当前国家政府的主导政策，为此，深化光伏建筑一体化技术研究是十分必要的。
目前光伏建筑一体化布置设计多为定性设置，对于开阔环境中造型简单的单体建筑，建筑表皮光伏组件定性布置设计是可行的。在光伏组件作为建筑某部位表皮时，需要计算不同时段的有效辐射总值、太阳全年有效辐射总值，作为光伏建筑一体化地布置设计的数值依据。
在当今的建筑表皮日照设计，主要是计算日照的时间，重点计算分析建筑外窗在冬至日或大寒日的日照小时数，通常利用Autodesk Ecotect Analysis软件，结合当地气候参数求得日照小时数，这也是该软件在目前建筑设计中的主要用途。
但Autodesk Ecotect Analysis软件在应用在光伏建筑一体化布置设计中时，不能只通过求得的建筑表皮日照小时数来对光伏组件进行布置设计。这是因为影响光伏组件发电量的因素不只日照时间，还需结合不同时间段的有效日照强度，两者结合的年有效日照量才能作为光伏组件布置设计的参考。
此外，对于光伏组件，对其发电效率有影响的是垂直于光伏组件表面的日照强度。而照射到光伏组件的太阳光往往存在入射角，一般不会垂直照射到光伏组件中，此时该太阳光的日照强度不能真实反映光伏组件的发电效率，在使用时会存在偏差。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种光伏建筑一体化布置设计方法,可根据Autodesk Ecotect Analysis软件模拟的建筑表皮不同部位的年总有效太阳能辐射强度，优化布置与建筑一体化的光伏组件的位置和尺寸。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种光伏建筑一体化布置设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）利用Autodesk Ecotect Analysis软件对光伏建筑进行日照数值模拟分析，
建立安装光伏组件的建筑模型，并在软件中按建筑规模、建筑外形、朝向、复杂程度、建筑间距及日照数值分析的精度要求将所述建筑模型划分网格；
2）在软件中分别计算每个网格点在每个时间点的日照强度以及该时间点的有效日照度折减系数，将每个时间点的日照强度与有效日照折减系数相乘得出该时间点的有效日照强度，然后再计算每个网格点下一个时间点的有效日照强度，依次循环计算每个网格点各个时间点的有效日照强度，所述有效折减系数为太阳光垂直于某个网格点所在表面的日照强度与照射到该网络点的太阳光日照强度的比值；
3）根据上述计算结果分别累计计算每个网格点日有效日照量、月有效日照量、年有效日照量；
4）根据计算的建筑模型每个网格点的年有效日照量分布情况，优化选择光伏组件在建筑模型的布置位置。
本发明的有益效果是：通过比较建筑表皮不同部位的年总有效日照强度，优化选择布置与建筑一体化的光伏组件的位置和尺寸，实现科学定量指导光伏建筑一体化设计，突破目前凭概念定性设计的局限。
附图说明
图1为小区几何模型。
图2为平屋顶全年日照量。
图3为南外墙靠右处全年日照量。
图4为南外墙居中处全年日照量。
图5为东外墙靠南处全年日照量。
图6 为西外墙靠南处全年日照量。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。
本发明将日照小时数与日照强度相结合，并对日照强度进行修正，在AutodeskEcotect Analysis软件中将照射到建筑上的太阳光垂直于建筑表面的日照强度作为有效日照强度，将垂直于建筑表面的太阳光日照强度与照射到建筑上的太阳光日照强度的比值作为有效日照度折减系数引入软件中计算，提供了一种光伏建筑一体化布置设计方法，包括以下步骤：
1）利用Autodesk Ecotect Analysis软件对光伏建筑进行日照数值模拟分析，
建立安装光伏组件的建筑模型，并在软件中按建筑规模、建筑外形、朝向、复杂程度、建筑间距及日照数值分析的精度要求将所述建筑模型划分网格；
2）在软件中分别计算每个网格点在每个时间点的日照强度以及该时间点的有效日照度折减系数，将每个时间点的日照强度与有效日照折减系数相乘得出该时间点的有效日照强度，然后再计算每个网格点下一个时间点的有效日照强度，依次循环计算每个网格点各个时间点的有效日照强度，所述有效折减系数为太阳光垂直于某个网格点所在表面的日照强度与照射到该网络点的太阳光日照强度的比值；
3）根据上述计算结果分别累计计算每个网格点日有效日照量、月有效日照量、年有效日照量；
4）根据计算的建筑模型每个网格点的年有效日照量分布情况，优化选择光伏组件在建筑模型的布置位置。
下面以实施例具体说明：以杭州市某多层住宅小区为例，小区几何模型见图1，以小区中心的多层建筑为计算对象，累计计算建筑表皮全年有效日照量。图2为平屋顶全年日照量，图3为南外墙靠右处全年日照量，图4为南外墙居中处全年日照量，图5为东外墙靠南处全年日照量，图6为西外墙靠南处全年日照量。
模拟计算结果显示，1）平屋面全年日照时最丰富，日照分布均匀，在平屋面各个位置均可以布置光伏组件； 2）南外墙接收太阳辐射较多，随着墙面高度增加，年日照量有所增加，光伏组件布置时优先选择南墙的上部位置，南外墙中间墙面部分受建筑物自遮挡明显，布置光伏组件应该避开；3）东、西面外墙日照分布在进深方向分布出现较明显的不均匀，如果要在该面上安装光伏组件，则需要谨慎选择安装进深位置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不仅用于限制本发明，对本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。
Claims (1)
1.一种光伏建筑一体化布置设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）利用Autodesk Ecotect Analysis软件对光伏建筑进行日照数值模拟分析，
建立安装光伏组件的建筑模型，并在软件中按建筑规模、建筑外形、朝向、复杂程度、建筑间距及日照数值分析的精度要求将所述建筑模型划分网格；
2）在软件中分别计算每个网格点在每个时间点的日照强度以及该时间点的有效日照度折减系数，将每个时间点的日照强度与有效日照折减系数相乘得出该时间点的有效日照强度，然后再计算每个网格点下一个时间点的有效日照强度，依次循环计算每个网格点各个时间点的有效日照强度，所述有效折减系数为太阳光垂直于某个网格点所在表面的日照强度与照射到该网络点的太阳光日照强度的比值；
3）根据上述计算结果分别累计计算每个网格点日有效日照量、月有效日照量、年有效日照量；
4）根据计算的建筑模型每个网格点的年有效日照量分布情况，优化选择光伏组件在建筑模型的布置位置。
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107403041A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-28 | 宁夏中科嘉业新能源研究院（有限公司） | 一种光伏电站设计系统及其设计方法 |
| CN112984602A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-18 | 西南交通大学 | 大空间建筑在太阳辐射下地板辐射供暖系统及分区方法 |
| CN116070335A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-05-05 | 中通服建设有限公司 | 一体化光伏建筑设计方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104778316A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-15 | 浙江理工大学 | 一种基于建筑信息模型的光伏发电设备辐射分析方法 |
| CN105022891A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-11-04 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 基于三维模型环境下的光伏建筑一体化设计方法 |
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2017
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104778316A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-15 | 浙江理工大学 | 一种基于建筑信息模型的光伏发电设备辐射分析方法 |
| CN105022891A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-11-04 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 基于三维模型环境下的光伏建筑一体化设计方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| XIAOFENG CAI等: "Design of Building Integrated Photovoltaic Based on Ecotect Analysis", 《2016 CHINA INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICITY DISTRIBUTION (CICED 2016)》 * |
| 何侃: "基于BIM的光伏建筑一体化辅助设计平台开发", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑（月刊）》 * |
| 易旷怡: "太阳能光伏建筑一体化协同设计研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑（月刊）》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107403041A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-28 | 宁夏中科嘉业新能源研究院（有限公司） | 一种光伏电站设计系统及其设计方法 |
| CN107403041B (zh) * | 2017-07-17 | 2020-10-02 | 宁夏中科嘉业新能源研究院（有限公司） | 一种光伏电站设计系统及其设计方法 |
| CN112984602A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-18 | 西南交通大学 | 大空间建筑在太阳辐射下地板辐射供暖系统及分区方法 |
| CN112984602B (zh) * | 2021-03-02 | 2022-04-29 | 西南交通大学 | 大空间建筑在太阳辐射下地板辐射供暖系统及分区方法 |
| CN116070335A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-05-05 | 中通服建设有限公司 | 一体化光伏建筑设计方法 |
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