长江中下游地区城市街区尺度的太阳能利用潜力和设计策略

During the past few years, the Chinese government was lunching the policy aiming to promote a contiguous and large-scale of solar applications. However, there is a lack of the studies in terms of block-scale solar utilization potential and effective design strategies, which make it difficult for decision makers when they try to implement any projects that relate to such issue..This study firstly constructs the method and system for assessment and evaluation for solar potential in block-scale solar utilization, which is used to predict the distribution of solar potential on building surfaces in the categories of solar irradiation, solar capacity, economic payback time; Secondly, Based on the climate of the middle and lower reaches of the Yangtze river region and its urban conditions, the study tries to reveal some key patterns and characteristics of the solar potential in existing block-scale built environment. Additionally, the study try to answer the question of how the layout of newly built environments affects solar potential and what is the pattern of such characteristics if there is any; Last but not the least, the study also tries to identify design strategies targeting for a better integration of solar energy utilization in block-scale urban design..The outcomes of this study could provide: objective data and evidence for solar potential assessment in block-scale built environments; basis for site selection strategies for solar applications in urban environments; design strategies to optimize the usage of solar energy in urban environments (including city and architecture wise) in terms of site layout, road design, building size control and roof style and so on. Hopefully, the study can provide a solid foundation for promoting contiguous and large-scale of solar applications.

我国提倡太阳能连片化和规模化应用的背景下，目前缺乏从城市街区尺度考虑太阳能利用的理论研究以及有效引导设计的应对手段，这使得太阳能连片化应用存在盲目和不易操作的瓶颈问题。.本研究首先构建城市街区尺度太阳能利用潜力的评估体系和评估方法，用于测算建筑表面具有太阳能利用潜力的空间位置、度量太阳能利用潜力的大小(太阳辐射、太阳能利用的产能、经济回收期)；然后针对长江中下游地区的气候和城市条件，揭示建成城市街区太阳能利用潜力的特征，探讨新建城市街区的布局和形态影响太阳能利用潜力的规律；最后提出适用于该地区街区尺度的设计融合太阳能利用的设计策略。.预期研究成果为建成城市街区提供太阳能利用潜力的客观数据，对加建类太阳能连片化应用的选址和设计提供依据；成果还为新建城市街区的城市设计、详规设计及与之衔接的建筑设计提供设计策略，在场地布局、道路走向、建筑体量、屋顶样式等方面进行优化，改善太阳能连片化应用的条件。

近年来，随着太阳能技术的发展与普及，太阳能在建筑上的利用正逐渐从建筑单体向城市规模化利用发展，对太阳能建筑在城市环境下成片化和规模化利用的潜力进行评估，有助于政府及城市相关从业者更好地掌握太阳能利用潜力在城市环境下的分布，有力推动建筑上太阳能的规模化应用。本项目针对城市环境下的太阳能建筑的连片化和规模化利用，构建了一套适用于城市街区的太阳能利用潜力评估体系和具体方法，并对典型街区进行潜力评估，得出城市环境下的太阳能利用潜力的分布特征与规律，提出城市太阳能光伏利用的优化设计引导。项目取得以下成果：.（1）街区尺度太阳能利用潜力评估体系和评估方法。基于太阳能利用的原理构建了多层次的评估体系，明确了各层次太阳能利用潜力的定义以及之间的内在逻辑联系，针对各层次太阳能利用潜力提出了具体的计算方法，实现了对太阳能利用潜力的科学评估。.（2）探究影响街区太阳能利用的关键因素。征询了太阳能专业和建筑专业的专家意见，对不同建筑因素影响太阳能板安装潜力评定了重要性次序和权重，然后进行统计分析、权重加权和模糊计算，发展形成了太阳能板安装潜力的统计和评估模型。.（3）对长江中下游地区城市街区案例进行调研和模拟分析。通过田野调查和实地调研了60余个不同类型街区，基于建筑形态学分析对案例街区进行分类，利用计算模型和统计模型，获取了太阳能利用潜力分析图和相关数据。对各类型建成城市街区，分析了既有建筑因素太阳能利用的影响，探求了案例街区中建筑太阳能利用潜力的特征，总结了建成城市街区进行改造的潜力及其特点。.（4）针对不同类型街区提出太阳能利用优化的设计指引。针对不同类型街区，提出了太阳能利用潜力优化的设计策略，如在相同容积率/建筑密度的条件下，如何优化街区布局和形态；分析太阳能利用潜力的建筑立面所在高度并指导里面太阳能应用等，为新建城市街区促进太阳能连片化应用的街区布局优化和建筑表皮设计提供了依据。