太阳能小屋设计的问题解析

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《太阳能小屋的优化设计》的阅读报告

《太阳能小屋的优化设计》的阅读报告一、对案例79的精读与点评对于案例79，关于《太阳能小屋的优化设计》，作者较好，较全面地完成了第一、第二小问，且分析问题清楚，建模合理，不足之处是对第三题的解答不完整，特别是对朝向设计讨论欠缺。

针对太阳能小屋的优化设计，这篇文章着重研究了光伏电池与逆变器的选择、配对以及铺设等问题。

首先这篇文章的摘要简明扼要，讲清楚了研究的问题，对模型通过三个问题的分析进行了简要的叙述。

在问题的假设里，假设合理，这使文章更加严谨。

在模型的建立上首先介绍了如何计算斜面上太阳总辐射和辐射量，并考虑了散射辐射量和反射辐射量，并对这些公式进行了简化，在此基础上建立了模型。

对于第一题，建立了多目标规划模型，综合考虑转化效率与单位面积收益率指标原则光伏电池，并利用Matlab构造0-1矩阵模拟实际铺设，且对问题进行了简化，对两个目标做进一步的理解。

合理设定了容忍值，并分析了不同墙面的全年光照的不同，分析了应该铺的光伏电池。

在模型的求解里，画出了不同方向的墙体电池排布图和分组图，给人一种很直观的感觉，最后选配合适逆变器完成配对，求的投资回报年限23.7年，单位发电成本0.353元/度。

对于问题二，在架空情况下建立无约束优化模型，是在第一小题的模型上进行了修改，通过逐步搜索得到最佳倾角与最佳朝向，继而选择电池进行计算机模拟铺设，给出优化的铺设方案，最终给出了电池与逆变器组合，求得投资回报年限22.4 年，单位发电成本0.336元/度。

对于问题三，为设计一合理的太阳能小屋，作者在已求得电池板的最佳倾角和朝向的基础上，根据设计规范建立非线性规划模型，并画出了自主设计的小屋立体图，再考虑到门的大小，利用Lingo求解小屋尺寸，结合已知的最佳倾角与朝向给出了小屋的具体设计方案，并进一步给出了所设计小屋的光伏电池铺设方案。

但事实上在这一小题中，作者并没有将非线性规划的模型写出来，而且考虑的方向也不全面。

总的来说，这篇论文对太阳能小屋做了一个很好的设计，得出的结果也很完美，值得我们参考学习。

太阳能小屋的优化与设计

太阳能小屋的优化与设计摘要针对如何提高光伏电池的转化效能及经济效益问题，本论文给出小屋的外表面光伏电池的铺设优化方案。

首先针对问题1，我们以发电总量的最大值为目标函数，墙的面积和电池板的占地面积为约束条件建立线性规划模型，得出各扇墙最多铺设不同类型电池、逆变器的数量，再计算出小屋顶面的发电总量为169060kwh，投资回收年限为24年。

对于问题2，我们考虑选择最佳倾斜角（0β）及架空方式44=铺设光伏电池，进而计算出发电总量为401600kwh、经济效益为273160元、投资回收年限为19年。

根据附件7的要求对原有的太阳能小屋用线性规划重新设计，得到一个改进后的小屋，利用之前优化后的光伏电池铺设方案，对小屋进行重新计算了小屋的发电总量为746320kwh，经济效益为603380元，投资回收年限为18年。

关键词:光伏电池；最佳倾角；朝向；最大发电量；回收年限一、问题的提出随着科学技术的发展，为了保护环境，人们尽可能地使用清洁能源，其中太阳能能源是取之不尽，用之不绝的新型能源。

光伏发电系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。

光伏发电系统容量设计就是要计算出光伏发电系统在全年内能够可靠工作所需的太阳能电池组件和光伏电池的数量。

光伏发电系统硬件设计是根据实际情况选择合理的硬件设备，包括太阳能组件的选型支架、设计逆变器的选择、电缆的选择、控制测量系统的设计、防雷设计和配电设计等。

而且不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。

为了实现小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，现在有如下问题需要解决：1、根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。

农村被动式太阳房设计应注意的技术问题

农村被动式太阳房应注意的问题1》农村被动式太阳房建筑设计要想获得成功，必须满足下列要求：1）建筑物具有一个非常有效的绝热外壳；2）南向设有足够数量的集热表面；3）室内布置尽可能多的储热体；4）主要采暖房间紧靠集热表面和储热体布置，而将次要的、非采暖房间围在它们的北面和东西两侧。

2》被动式太阳能采暖设计原则：多得热，少散热冬季要吸收尽可能多的阳光热量进入建筑物，而从建筑内部向外部环境散失的热量要尽可能少。

所以，太阳能供暖建筑有两个特点：1）南向立面有大面积的玻璃透光集热面；2）房屋围护结构有极好的保温性能；3》被动太阳房采暖设计技术要点1）建筑朝向。

太阳房的最好朝向是正南，条件不许可时，应将朝向限制在南偏东偏西15°以内，偏角再大会影响集热。

2）房间的平面形式。

从节能的角度考虑，太阳房的形体以接近正方体的矩形为宜，平面短边和长边之比取1：1.5至1：4之间。

房屋净高不低于2.8米，进深在满足使用的条件下不宜太大，取不超过层高2.5倍时可获得比较满意的节能率。

3）建筑体形系数。

控制建筑体形系数也就是减少建筑外表面与室外大气接触的面积，从而减少室内热量通过围护结构向外散失。

4）透明围护结构。

门窗等透明围护结构是建筑热损失较大的部位，因此应在建筑出入口处设防冷风措施，比如设置门斗。

在南向设置门斗时，不要采用凸出建筑的外门斗，以免遮挡墙面上的阳光。

其他朝向的开窗，在满足采光要求的前提下，应限制窗面积，并加设保温窗帘、板等。

5）防止夏季室内过热。

为防止夏季过热，可利用挑檐作为遮阳措施。

挑檐伸出宽度应考虑满足冬、夏季的需要，原则是：寒冷地区首先满足冬季南向集热面不被遮挡，夏季较热地区应重视遮阳。

太阳能小屋的优化设计的阅读报告

太阳能小屋的优化设计的阅读报告1、绿皮书太阳能小屋的优化设计主要解决问题的思想：前提：该篇文章在给出具体问题的模型之前先推导出了任意斜面上的总辐射量的公式，为下文解决具体问题做好铺垫。

a 、问题一：针对问题一，该篇文章采用了多目标规划模型，并引入收益的概念，提出单位面积收益率的指标，通过综合考虑转化效率与单位面积收益率指标来选择光伏电池。

在模型求解的过程中，文章设计了一个矩阵模拟算法，首先将电池按优先级排序后输入到算法中作为输入值，而优先级的判别标准则为一种光伏电池在其产品寿命中的单位面积收益率和转化效率的综合指标。

以此来得出各个墙面的电池铺设方案，而逆变器的选择只需根据得出的电池铺设方案就可得到。

多目标规划模型如下：目标：1）小屋的全年太阳能光伏发电总量L 尽可能大2）单位发电量的费用W 尽可能小条件：1）电池铺设过程中不得超过边界2）在每一组中，光伏电池的组合必须满足题目并串联的要求3）组中电池的电压、功率都不得超过所配逆变器的电压与功率最大值∑∑===I i Jj ij ij s r L 11max η)/max(1∑==Ii i c L W⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤≤≤∑∑∑∑====,,,..1111i Jj ocij Jj i ocij I i Jj ij P p U u S s t s在建立模型时，本篇文章对总发电量进行了简化处理，即要求各个墙面的发电量最大。

b 、问题二：对于问题二，该篇文章只考虑了屋顶上的电池板进行架空，不对墙面上的电池板进行架空处理。

因此使题目解决起来相对方便了很多，在做模型建立时，只需要将问题一中的有效光伏强度r 改成电池板倾角β与朝向n γ的函数。

本模型中的倾角与朝向是动态可变的，问题一中倾角和朝向是确定的，为了求解该模型必须求解有效光伏强度r 的最大值，即),(max n r r γβ=。

并通过查阅相关资料得到倾斜面上的太阳总辐射公式，通过化简后，利用Excell 进行逐步搜索，依次计算各个倾角对应的屋顶朝南斜面的辐射值，继而选择电池进行计算机模拟铺设，给出优化的铺设方案，再求出投资回报年限和单位发电成本。

太阳能小屋的设计研究

太阳能小屋的设计摘要随着人类对能源需求的不断增强，提高太阳能电池组件的发电功率已成为一个重要课题。

本文建立了以下模型来探究太阳能电池组件的发电功率及能获得的最大经济效益：针对问题一，在对已有数据计算出屋顶斜面的光辐射强度的基础上，建立了基于模拟退火算法的贴附铺设光伏电池模型。

依据24种不同型号电池的尺寸将其分为4类，利用matlab初步计算铺设小屋所需4类电池数量；又以最大经济效益为目标函数，用模拟退火算法得出光伏电池的最佳铺设方案。

计算出小屋建立一年后电池组件的最大发电量为18569Kw，经济效益为-72546.6元；而在35年后电池组件的最大发电量584923.5Kw，获利209630.65元。

所以从长远来看，太阳能电池给人类带来了很大的经济效益。

针对问题二，在证明出光伏电池可架空朝南安装才可获得最大光辐射量的基础上，我们建立了架空铺设光伏电池模型，用逐步查找法计算出光伏电池的最佳h与电池阵列的关系，得出当电池板间距为其最大投倾角。

通过分析太阳高度角影距离L时才不会因遮挡电池板而影响发电效率，从而对24种不同型号的电池以投影大小重新分成4类，根据问题一中的模拟退火算法得出最大经济效益。

针对问题三，以小屋的四个侧面的光辐射强度为目标函数，对小屋各边要求为约束条件，建立了多目标规划模型，利用lingo软件求出小屋各边参数，得到小屋四周外墙能接受到的最大光辐射强度为15672.34W/m2，并绘制出了小屋最佳结构。

综上所述，太阳能作为一种无污染、可再生能源，具有广阔前景。

关键词：光伏电池、模拟退火、逐步查找法、多目标规划1.问题重述能源和环境是21世纪面临的两个重大问题,专家推算[1]可开采的石油资源将在几十年后耗尽, 煤炭资源也只能供应人类使用约200年。

太阳能电池作为一种可再生无污染能源，能够利用光电效应直接把光能转化成电能，从而很好地解决能源和环境两大难题。

目前在太阳能电池的研究中最关键的问题就是如何提高转换效率，减少能源浪费。

太阳能住宅设计应考虑的问题

太阳能住宅设计应考虑的问题
1引言
阳能热水装置本身有别于建筑，但其作必须通过建筑的整体才能充分显示。下面就太阳能热水器与住宅建筑设计的设计应当充分考虑到其居住建筑的特点。首
先，无论是高层住宅还是多层住宅，都是由套型组成，没有大空间，平、立面结构和造型一般比较规整；其次，房间的功能性限制大，非常强调自然采光和自然在造型处理上可以有大的体量变化，但一般很难打破层、套等单元性因素的限制。实际中常常利用相同元素的重复、增减来达到艺术效果。从这一点来看，住宅的造型设计较之公共建筑更有难度。但从另一角度来看，住宅内部严谨的结构性和功能的主导地位非常符合技术美学所强调的逻辑性及目的性。太阳能热水器一体化的设计在住宅中表现技术美学是可行的，当然高层住宅、多层住宅有自己的特点，应当区别对待。（1）高层住宅
高层住宅本身就标志着现代科学技术在建筑工程领域的成就，太阳能热水器一体化的设计可与之相辅相成。由于管线和住户密度的原因，高层建筑中的太阳能集热器常常安装在墙面和阳台，顶部的集热器只能为上部几层提供热水。所以首先讨论竖用。直面上集热器与建筑的协调。首先，可以利用较大面积的集热器加强垂直构思。我国的高层住宅，特别是塔式住宅，平面会有一些变化，但其体形特征多为高耸挺拔。进一步加强垂直构凹凸处理结合形成竖向的划分，使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。太阳能热水器的水箱应当尽量放置于室内，以免破坏立面整体效果，常常选用强制循环式或直流式集热器，并采用顶水式的管路。

数学建模：太阳能小屋设计

题目：太阳能小屋的设计摘要本文以最大化增加太阳能小屋发电总量以及最低化单位发电量成本为目标找到在给定小屋上的合理的光伏电池铺设方案和建立新型太阳能房屋。

第一问中，笔者团队根据不同电池发电特性不同对大同市全年太阳辐射强度以30w/m2以上、80w/m2以上、200w/m2以上三类对不同方向的辐射强度进行统计，计算出全年东、南、西、北、水平辐射量分别在30w/m2以上、80w/m2以上、200w/m2以上的总和。

之后，根据不同光伏电池发电条件及所铺设面角度的不同选择30w/m2以上、80w/m2以上或200w/m2以上的太阳能辐射强度，计算出在某个面上每平方米的某一种电池一年的发电总量；统计了不同电池每平方米的成本；并对两者作出了对比。

统计后发现发电量最大的电池主要集中在A类和B类电池中，而单位发电量成本最低的电池都集中在C类电池里。

显然，电池发电量最大和单位发电量成本最低不可能同时满足，两者相互矛盾，需要从中折中考虑。

这里，笔者团队决定用多目标规划中的约束法来解决，即在多个目标中选定一个目标作为主要目标，然后对其他目标设定一个最低的期望值，在要求结果不比期望值坏的情况下，求主要目标的最优值。

铺设的时候应用贪婪法，先尽量满足让发电量最大的电池尽可能地使用，然后在铺不了的缺口处考虑剩下的电池。

当前三发电量的电池都铺设不下的时候在选取尺寸小的电池中相对发电量大的电池进行补缺。

尽量少使用两种以上电池。

铺设完成后，我们根据光伏电池的开路电压、短路电流、额定功率；逆变器的允许输入电压范围、直流输入额定电流、交流输出额定功率、仪器价格等综合考虑，选择最优串并联方式和逆变器型号。

在第一问选择最优解时，第一次优先考虑发电量，单位发电量成本占不考虑，第二次对第一问进行改进时，优化考虑了在保证一定收益或减少亏损的情况下，使发电量尽可能大。

第二问中提出要求使用架空方式，由于不知道在房屋四周架空是否会影响周围的占地面积，所以本问的架空只对屋顶进行架空铺设。

太阳能小屋设计

太阳能小屋的设计摘要：太阳能小屋是利用太阳能发电的新热点，具有节约占用地，减少由于输电的线路投资和损失等优点。

在设计太阳能小屋时，铺设在建筑外表面的光伏电池发电量受诸多因素的影响。

因此，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是光伏电池产业发展的一个实际课题。

问题1：根据要求，小屋的全年太阳能光伏电池发电量尽可能大，单位发电量的费用尽可能小。

我们通过35年经济效益最大化来实现上述两个量的选择，在实现最优化的过程中我们引进两个原则：（1）逆变器的选择方式通过单位功率价格来优先选择，计算结果显示，功率大的逆变器较为划算，同时当逆变器选定后，电池的增加不会增加电池的相应单位发电量的成本，为了使逆变器对应的单位发电量费用降低，应尽可能让逆变器满载。

（2）电池的选择通过单位面积效益来选定。

通过电池的单位面积效益我们选出较优的电池。

同时考虑并联的光伏组件端电压相差不应超过10%的正常工作条件约束、选配的逆变器的容量应大于等于光伏电池组件分组安装的容量的安全约束，建立多目标规划模型。

通过软件求解，最后只有南顶面要铺电池， 35年的发电量为.6度，经济效益为4422.3元，回报年限为33年问题2：题目要求考虑电池板的朝向和倾角均会影响光伏电池的工作效率，选择架空的方式进行铺设，该问可视为第一问的模型优化。

非水平面上晴天实际日射强度的计算公式，根据实际情况，公式化简为：n ',(1cos) cos sin2ADQ s s αααα+=++┻,s通过使坡面一年的辐射能量最大，利用C语言进行求解，求出当架空面的倾角为α=41时，坡顶面接收到的辐射总能量是最大。

关键词：光伏电池、逆变器、辐射强度、多目标规划、excel一问题的重述在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。

不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。

太阳能建筑住宅设计及分析

太阳能建筑住宅设计及分析【摘要】太阳能作为一种清洁能源具有取材方便、成本低廉的优势，因此越来越受到人们的广泛关注。

近年来，随着人们对环境问题认识的深入和能源问题的进一步恶化，越来越多的建筑开始使用清洁、节能的太阳能装置。

如何实现太阳能与建设设计的一体化是摆在建筑师面前的一个十分重要的问题，本文作者结合自己的相关经验对此进行了探讨。

【关键词】太阳能、建筑设计；一体化【abstract 】solar energy as the one kind of clean energy has drawn convenient, low cost advantage, so by the people more and more attention. In recent years, as people of the environmental problems and the further understanding of the energy problem further deterioration, more and more building started to use clean, the energy saving of the solar power. How to realize the integration of the solar energy and construction design of the architects face is a very important problem, the author, based on his experience about this discussion.【key words 】solar energy, building design; integration引言建造和使用太阳能住宅在冬季可减少部分采暖用煤，因而节省了燃料，减轻了对大气的污染。

关于太阳能小屋的设计安装问题研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｔｈｅｏｕｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｏｌａｒｃａｂｉｎｉｓｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｅｌｌｓ，ｔｈｅａｎｎｕａｌｓｏｌａｒ
方案．１．２符号说明
１问题提出
１．１设计要求
问题一，首先对太阳能小屋的外表面进行光伏电池的铺设时，要尽可能满足两个方面的要求：一是小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，二是单位发电量的费用尽可能小．于是我们可以将问题转化为多目标规划问题，得出在小屋的各个平面上铺
的价格差异很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，因此，在设计太阳能小屋时，研究光伏作用在小屋外表面的优化铺设是非常重要的，我们主要研究以下两个问题．
器的容量和数量，得出具体的铺设方案．最后，计算
小屋光伏电池３５年寿命期内的发电总量、经济效益及投资的回收年限．
问题二，为了合理的选择架空式安装方式来安装光伏电池以提高电池的工作效率，首先需要计算出光伏电池架空安装时的倾角Ａｎ — ｄａｎ，Ｚ０ＵＱｉａｎ，ＺＨＡＮＧＦｅｉ

数学建模太阳能小屋的设计

太阳能小屋的设计摘要本文讨论的问题是如何在房子表面安装光伏电池，目标是使房子的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小。

本模型建立的思想是，尽可能使安装的光伏电池在一天内多接受太阳光。

针对问题多目标，多变量的动态特点，为了实现目标我们建立了多目标规划模型。

经过分析，我们确定太阳强度、气象条件、所处位置、环境为常数，电池安装角度、太阳光入射角为变量。

目标中提出要使发电量最大又要费用最低，可见我们的问题属于资源优化问题，在建模的时候，除考虑光伏电池安装位置外，还要重点考虑如何去选择和连接光伏电池组。

文中我们使用化整为零的方法，对房子的各个面进行单独的分析，首先用“控制变量法”对房子各个面用不同种类的电池组合铺设，并计算产生的电量和成本，以表格的形式表现出来，接着利用“排除法”，得出每个面产生电量最多的电池型号组合，即为最优组合。

一年中总会出现光强最大的一天，这就要求我们的模型要考虑最值情况，光伏电池产生的电要经过逆变器才转换为交流，因此光伏电池产生的电压最大值必须在逆变器允许输入电压范围内。

除了建立多目标规划模型外，为了解决问题，我们还建立了以下两个模型：模型一：区域分析模型在安装电池板时，由于有些墙面有窗户或者其它位置不能被电池板覆盖，我们称这部分区域为“非覆盖区域”，也就是有这些“非覆盖区域”的存在，我们有了限制他周围电池板型号的条件。

我们以非覆盖区域为界，可把一个完整的墙面分割成几个区域，由于太阳能电池板的形状为长方形，我们选择将墙面分割成不同面积的长方形区域。

根据所分区域的大小，选择电池板的安装情况，选择的电池板必须长和宽不超过该区域长和宽的电池。

由于我们在这个模型里只考虑了面积去安放光伏电池，符合该区域的电池板搭配可能有多种，但是要选择最优的电池搭配，为了实现电池最优搭配，我们建立了金字塔模型。

模型二：金字塔模型所谓金字塔模型就是最下面数量多，最上面数量少，这个模型恰好能解决我们区域分析时得到很多种电池搭配，却得不到最优搭配的问题。

太阳能小屋研究报告

太阳能小屋研究报告
报告题目：太阳能小屋研究报告
摘要：
本研究报告对太阳能小屋进行了深入研究和分析。

首先介绍了太阳能小屋的概念和原理，并对其在能源利用、环境保护和可持续发展等方面的优点进行了分析。

接着，从太阳能电池板、储能系统、节能设计等方面对太阳能小屋的关键技术进行了探讨。

最后，通过实地调研和数据分析，对太阳能小屋在实际应用中的效益和问题进行了评估，并提出了进一步研究的建议。

关键词：太阳能小屋、能源利用、环境保护、可持续发展、关键技术、实际应用、效益、问题
1. 引言
1.1 研究背景和目的
1.2 研究方法和数据来源
2. 太阳能小屋的概念和原理
2.1 太阳能小屋的定义
2.2 太阳能利用原理
2.3 太阳能小屋的优点
3. 太阳能小屋的关键技术
3.1 太阳能电池板技术
3.2 储能系统技术
3.3 节能设计技术
4. 太阳能小屋的实际应用
4.1 实地调研概况
4.2 太阳能小屋的效益评估
4.3 太阳能小屋的问题分析
5. 进一步研究的建议
5.1 提高太阳能利用效率
5.2 优化储能系统技术
5.3 加强节能设计措施
6. 结论
研究报告结束
请注意，以上仅为一个研究报告的框架示例，具体内容和结构应根据实际研究情况进行调整。

太阳能小屋的设计 (2)

太阳能小屋的设计介绍太阳能小屋是一种利用太阳能作为能源的住宅建筑。

它通过太阳能电池板将太阳光转化为电能，并通过储能设备存储，以提供无间断的照明、供电和暖气等服务。

太阳能小屋具有环保、节能和可持续的特点，被广泛应用于城市和郊区等地区。

本文将详细介绍太阳能小屋的设计原理、材料选择、结构布局等内容，帮助读者了解和运用太阳能小屋。

设计原理太阳能小屋的设计原理基于太阳能电池板的工作原理。

太阳能电池板是由多个光伏电池组成的，光伏电池可将太阳光转化为直流电能。

太阳能电池板安装在小屋的屋顶上，将太阳能转化为电能后，通过电池储存。

这样，在太阳不照射的时间里，太阳能小屋仍然可以使用电能供应设备的电力需求。

此外，太阳能小屋还配备了逆变器和电池储能设备。

逆变器可以将直流电能转化为交流电能，以供给家居电器使用；电池储能设备则用于存储多余的电能，以备不时之需。

材料选择在太阳能小屋的设计中，材料选择至关重要。

以下是常用的材料：1.太阳能电池板：太阳能电池板通常由多晶硅或单晶硅制成。

多晶硅太阳能电池板价格较低，而单晶硅太阳能电池板效率较高。

2.屋顶材料：为了保护太阳能电池板和提供保温隔热功能，选择合适的屋顶材料非常重要。

常用的材料包括太阳能屋顶瓦、太阳能透明屋顶板等。

3.绝缘材料：为了保证建筑的隔热性能，选用合适的绝缘材料对墙壁、屋顶和地板进行隔热处理。

结构布局太阳能小屋在结构布局上需要充分考虑太阳能电池板的安装位置和朝向，以提高太阳能的利用效率。

一般来说，太阳能小屋的屋顶应具备一定的倾斜角度，以便太阳能电池板可以正面接受太阳辐射。

此外，小屋内部的布局也需要合理规划。

例如，可以设计出通风良好、充满自然光的房间，以减少对电照明的依赖。

同时，电器设备的摆放也需要考虑到电源供应的便利性。

主要优势太阳能小屋相较于传统的燃料供能建筑具有以下几个主要优势：1.环保节能：太阳能是一种清洁、可再生的能源，使用太阳能发电可以减少对传统燃料的依赖，从而减少温室气体的排放。

太阳能小屋设计模型论word版

太阳能小屋的设计摘要本文根据天空散射辐射各向异性的Hay模型，计算出小屋顶部倾斜面上在不同时间的太阳辐射量，通过假定相邻整数时刻之间的辐射量满足线性的关系算出太阳对每个面上每天和全年的辐射总量，又根据太阳在不同时刻对小屋其它四个面的辐射量通过积分计算得到每一种电池在小屋的五个面上一年的产生的总电量和每个时刻对应的功率值。

而问题一中要挑选出的电池与逆变器可以是一个双目标函数模型的优化解，所以根据建立的模型与题中所给出的要求，可相应的列出目标函数的约束条件，用软件计算即可求出小屋每面所需要的电池和逆变器的型号和数量。

具体结果如下α，使其满足全年接收的太阳光辐射总量达到最问题二主要是找出斜面的最佳倾角大。

倾角为α的光伏板接收的辐射量是一个关于变量α的函数，对倾角α求导并令导数值为0查找出斜面辐射量的计算公式，对α求导令其为0得到一个函数的导数与倾角α的关系式，通过对该函数本身的函数表达式求导后的值应该相等的条件可以求解出最佳α=37.6度。

再将求出的倾角值代回问题一所建立的模型中进行计算，得出在最的倾角佳倾角的情况下，满足目标函数的最优解。

对于问题三要设计一个小屋，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，我们可以先把小屋的各种需要确定的指标全部假设出来，再根据给出要求列出不等式方程组，将此方程组也代回到问题一的模型中进行计算，得出小屋每面所需要的电池和逆变器的型号和数量，即为所求问题的最优解。

关键字：双目标函数模型；太阳辐射；太阳能电池板；逆变器；Hay模型1 问题重述近年来，大规模开发利用太阳能已经成为国际上应对气候变化、调整能源结构的重要举措。

我国有着丰富的太阳能资源和悠久的太阳能利用历史，近两年更是出现了蓬勃的局面，太阳能发电，太阳能房屋等项目正在我国各地飞速发展。

太阳能房屋的推广应用对于节约常规能源、减少环境污染、改善人们的生活水平有十分重要的意义，其中光伏发电是太阳能房屋的核心技术。

光伏发电要求在建筑物表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组将太阳能转换成直流电，所产生的直流电经过逆变器转换成220V交流电供家庭适用。

设计太阳能小屋.

摘要问题一：这是一个多目标规划的问题，我们通过加权组合形成一个新的目标，从而化为单目标规划关键词：多目标规划光伏系统一、问题重述背景知识：目前，世界能源结构中，人类主要利用的是化石能源。

而根据目前所探明的储量和消费量计算，这些能源资料仅供全世界大约消费100多年。

由此可见，在人类开发利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期仅是一个不太长的阶段，化石能源被新能源取代是历史的必然。

因此，人类必须未雨绸缪E及早寻求替代能源，同时我们也知道，化石能源的大量开发和利用是造成人类生存环境恶化的主要原因之一，如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接导致了地球温室效应和酸雨的产生。

21世纪E人类面临着经济和社会可持续发展的双重挑战，在有限资源和环保要求的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题，这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源。

太阳能是一种理想的可再生能源，它具有如下优点：无噪声，无污染，能量随处可得，不受地域限制，无需消耗燃料，可以无人值守，建设周期短，规模设计自由度大，可就地使用，容易储存，还可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是常规发电和其它发电方式所不能比拟的，开发利用太阳能的主要途径是光伏发电，目前光伏发电系统与建筑相结合，构成了光伏发电系统，可并入电网或配备少量蓄电池，同时通过巧妙设计达到了降低建筑造价及光伏发电系统造价的目的，其前景诱人。

因此设计光伏太阳能发电小屋数学优化模型显得尤为重要。

要解决的问题：具体实验数据在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。

太阳能住宅设计应考虑的问题

太阳能住宅设计应考虑的问题1 引言目前对太阳能已有一定的研究，但对太阳能热水器一体化住宅的外观设计常走向两个极端，一种是设计时忽视太阳能热水器的设备，在立面造型完成后将需要的设备简单安装上；另一种则是只相辅相成。

失去建筑立面整体的平衡感。

太阳能热水装置本身有别于建筑，但其作必须通过建筑的整体才能充分显示。

下面就太阳能热水器与住宅建筑设计的有机结合进行讨论2设计原建筑的形式与内容（功能、材料、结构、工艺）应一致太阳能热水器一体化住宅的造型设计应当充分考虑到其居住建筑的特点。

首先，无论是高层住宅还是多层住宅，都是由套型组成，没有大空间，平、立面结构和造型一般比较规整；其次，房间的功能性限制大，非常强调自然采光和自然风；第三，住宅受造价限制较大，外墙也应当尽量平直。

由于住宅的这些特点，在造型处理上可以有大的体量变化，但一般很难打破层、套等单元性因素的限制。

实际中常常利用相同元素的重复、增减来达到艺术效果。

从这一点来看，住宅的造型设计较之公共建筑更有难度。

但从另一角度来看，住宅内部严谨的结构性和功能的主导地位非常符合技术美学所强调的逻辑性及目的性。

太阳能热水器一体化的设计在住宅中表现技术美学是可行的，当然高层住宅、多层住宅有自己的特点，应当区别对待（1）高层住高层住宅本身就标志着现代科学技术在建筑工程领域的成就，太阳能热水器一体化的设计可与之相辅相成。

由于管线和住户密度的原因，高层建筑中的太阳能集热器常常安装在墙面和阳台，顶部的集热器只能为上部几层提供热水。

所以首先讨论竖用。

直面上集热器与建筑的协调首先，可以利用较大面积的集热器加强垂直构思。

我国的高层住宅，特别是塔式住宅，平面会有一些变化，但其体形特征多为高耸挺拔。

进一步加强垂直构思，可以使其更富于现代风格。

集热器可以集中连续布置，也可以与窗或阳台的凹凸处理结合形成竖向的划分，使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。

太阳能热水器的水箱应当尽量放置于室内，以免破坏立面整体效果，常常选用强制循环式或直流式集热器，并采用顶水式的管路集热器的利用还可以体现在住宅部件和材料的处理上。

建筑学领域中的太阳能被动式房屋设计与优化研究

建筑学领域中的太阳能被动式房屋设计与优化研究在建筑学领域中，太阳能被动式房屋设计是一个重要但又挑战性的课题。

随着环境保护和可持续发展意识的增强，许多建筑师和设计师开始将太阳能利用的概念纳入到房屋设计中，以实现能源效益的最大化。

本文将探讨太阳能被动式房屋设计的原理、优势和优化方法。

太阳能被动式房屋设计利用太阳能的自然特性，使建筑能够更高效地捕获和利用太阳能来满足能源需求。

相比于传统的能源供应系统，太阳能被动式房屋设计具有许多优势。

首先，与太阳能主动系统相比，被动式设计不需要使用电子设备或机械元件，减少了维护和运行成本。

其次，被动式设计可减少对传统能源的依赖，降低能源消耗，从而减少环境污染和碳排放。

此外，太阳能被动式房屋设计还能提供良好的舒适性，改善室内空气质量和热环境。

为了实现太阳能被动式房屋设计的最佳效果，建筑师和设计师需要考虑多个因素。

首先，建筑的朝向和形状应该最大化地利用太阳能。

南向的朝向可使得建筑在冬季获得最多的太阳能辐射，而通过避免直接太阳光照射，可以降低夏季的热量负荷。

其次，建筑的窗户和采光设计也需要考虑太阳能的利用。

合适的窗户尺寸和位置可以最大限度地捕获太阳能，并提供足够的自然采光。

此外，可以通过使用透明或半透明的材料来增加室内光照，并减少对照明的需求。

除了朝向和窗户设计，绝缘和导热材料的选择也是太阳能被动式房屋设计的关键因素。

通过使用高效的绝缘材料，可以减少热量的传导，从而降低能源消耗。

使用导热材料可以更好地控制和调节室内温度，提高舒适性。

此外，使用可再生材料和绿色建材也是太阳能被动式房屋设计的重要方面，以减少环境影响和可持续发展。

在优化太阳能被动式房屋设计时，建筑师和设计师可以采用各种方法来改进能源效率。

一种常见的方法是使用热负荷模型进行建筑能源模拟，以评估建筑的热性能并提供优化方案。

这种模拟可以考虑到太阳能的影响，通过调整窗户和绝缘材料的特性来找到最佳设计。

此外，使用太阳能采暖系统、太阳能热水供应系统和太阳能通风系统等技术也可以进一步增强被动式设计的效果。

建模比赛太阳能小屋设计综述

太阳能小屋的设计摘要根据科学家测算，太阳照到地球上的能源总量达到12000TW（12000百万兆瓦），实际可开采利用的也达到600TW，是世界上最大的能源来源。

太阳能是取之不竭、用之不尽的、真正绿色环保的能源。

太阳能的利用，正好与人们的工作时间相同，能源利用效率高，这就是为什么世界各国都在大力发展太阳能发电的根本原因。

关于太阳能电板的利用率问题和电板转动与太阳偏转角的关系，是第一部分探讨的两大重点，通过将具体问题模型化，绘制基本的数学模型，并运用数学上的平面几何知识，及网上所查到的资料，自主推导有用的公式及原理。

在问题一中应用Autodesk 3ds Max Desing 作图，做出空间立体的房屋结构，接着建立出太阳高度角、太阳方位角，关于时间的函数，求出数学表达式，绘制出函数图象。

建立适当的空间直角坐标系，以太阳高度角、太阳方位角来确定太阳能电池版面的指向，绘制出三维立体直观图。

用MATLAB求出有关性价比和筛选求和的内容。

然后带入数据，以山西大同的各整点时刻计算出太阳的高度角与方位角。

同时，选取适当的时间进行实地测量。

绘制出表格，计算平均相对误差，建立模型解得准确性。

问题二是在问题一的基础上考虑光伏太阳能电池板的安放角度对吸收太阳能的效率，通过计算太阳高度角和太阳方位角来求出小屋每个面的太阳能电池板的安放角度，提高太阳的辐射强度，求出最优解。

第三问在前俩问的基础上，考虑房屋的外形和设备的费用，做到用最少的钱得到最多的电能。

最后对误差和模型本身进行分析，总结出建模时未考虑到的因素对结果的影响，明确继续努力的方向。

关键字：太阳能屋顶、光伏发电、优化设计、逆变器、辐射强度一问题重述当太阳光正对电池板时，单位面积的太阳能吸收量是最大的，所以，只有在适当的利用太阳能电池板的情况下才能收集到更多的太阳能。

基本情况是在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面、屋顶及外墙铺设光伏电池、光伏电池组件，所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。