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用于玻璃幕墙建筑的新型动态光伏围护结构

气候响应幕墙；建筑能效；动态围护结构；光伏建筑一体化

在现代高层建筑中，玻璃幕墙为建筑带来良好的透光性、可视性与美观的同时，其较差的保温隔热性能也造成了较高的能耗水平，浪费了建筑表面丰富的太阳能资源。为了平衡这三者之间的关系，本文提出了一种新型的动态光伏围护结构，能够与现代高层玻璃幕墙建筑集成，不仅可以实现建筑表面太阳能的高效利用，也可以根据外部天气条件动态调节建筑遮阳，同时兼顾建筑美学。针对动态光伏围护结构，本文提出了三种分层控制策略——发电优先级、自然采光优先级和节能优先级。通过动态调节光伏百叶面积与角度，实现光伏发电、自然采光与建筑节能的集成控制，满足不同外部环境变化以及内部居住者需求，从而实现最佳的能源利用效果。为了评估新型动态光伏围护结构的性能，本文通过能耗模拟软件EnergyPlus对某办公空间的建筑能耗进行模拟，比较不同百叶角度配置方案下的空调能耗、照明能耗以及光伏发电量，总结出动态光伏围护结构的最优调度方案。分析结果表明，与静态光伏百叶窗相比，动态光伏围护结构的应用可提供高达250%的办公空间年能源需求，并增加至少37%的年净能源产出。这种新型动态光伏围护结构为有效调节被动供暖、自然采光和光伏发电开辟了新的有效途径。