[发明专利]基于灰色关联改进型TOPSIS算法的光伏外窗建筑设计遴选方法

说明书

本发明公开了一种基于灰色关联改进型TOPSIS算法的光伏外窗建筑设计遴选方法，包括：收集光伏外窗建筑采光和能耗评价原始数据，构建原始矩阵，进行标准化处理，构建标准化评价矩阵；对光伏外窗建筑设计方案计算得分构建归一化矩阵；将标准化评价矩阵进行加权处理，在加权处理后的矩阵中得到理想解，计算与理想解中指标的灰色关联系数，构建灰色关联系数矩阵；构造理想解模型，计算各方案和正负理想解的相对距离，计算相对贴近度，并对其进行排序，得到最佳方案。本发明在TOPSIS算法中引入灰色关联分析法，弥补了现有研究主要针对具体设计方案的局部改善或者进行简单层级比较的不足之处，建立了能够对双层光伏外窗采光和能耗特性进行整体评价的模型。

技术领域

本发明涉及方案遴选技术领域，尤其涉及一种基于灰色关联改进型TOPSIS算法的光伏外窗建筑设计遴选方法。

背景技术

光伏窗一般是指使用由双层玻璃封装的半透明光伏组件来取代传统玻璃而构成的窗户系统。光伏窗不透明(或半透明)的电池部分可以通过光伏效应发电，而透明(或半透明)部分则可以实现自然采光以及室内外的视觉信息交流。光伏窗作为一种新型节能外窗，除具有一般外窗满足室内采光、室内外通风以及美观性的功能外，同时能够利用窗内的光伏组件的光电效应产生清洁电力；因此，其除具有发电性能外，光伏窗还具有很好的建筑潜力。一方面，它可以通过减少室内太阳得热而降低空调制冷能耗；另一方面，合理设计的光伏窗还可以最大程度地利用自然采光并改善视觉不舒适性。因此，经过优化设计的光伏窗不仅可以发电，还可以通过降低太阳得热量和调控入射太阳辐射从而减少建筑物空调能耗、改善自然采光效果和提高视觉舒适性，进而可以为零能耗建筑以及具有较大窗墙比的高层办公建筑节能提供了一个非常好的建筑节能解决方案。在进行光伏外窗的设计时，要重点考虑如何减少外窗传热造成的建筑能耗和保证合理的采光环境之间的问题。

现有研究成果从太阳能电池覆盖率、外窗朝向、窗墙比、房间进深、采光控制策略研究了光伏外窗系统对室内采光及照明能耗的影响。但现有研究主要是针对具体设计方案的局部改善或进行简单层级比较，没有对光伏外窗采光和能耗性能进行整体的评价。且在实际工程应用中，选取光伏外窗的设计方案需要从多个指标出发进行优化，因而需要综合且科学的评估多个方案并选优。

目前已有的TOPSIS法是一种对于有限数量方案进行多目标决策分析的方法，该方法可对评价对象进行定量化评价。但传统的TOPSIS法仅能够体现各方案的差异性，而不能体现其相似性，对于统计数据有限特别是无规律且波动的数据，使用该方法难以保证决策结果的准确性，而无规律且波动也是一般光伏外窗建筑方案的评价数据所呈现的特点。因此，在方案选择过程中如何对光伏外窗各个指标进行整体评价和研究，如何对多个目标进行同等程度处理是目前迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决上述提到的问题，提供了一种基于灰色关联改进型TOPSIS算法的光伏外窗建筑设计遴选方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于灰色关联改进型TOPSIS算法的光伏外窗建筑设计遴选方法，包括：

收集不同工况下光伏外窗建筑采光和能耗评价原始数据，构建原始矩阵，将原始矩阵数据进行标准化处理，构建标准化评价矩阵；

对待遴选的全部光伏外窗建筑设计方案计算得分构建归一化矩阵；将标准化评价矩阵进行加权处理，在加权处理后的矩阵中得到理想解，计算每一光伏外窗建筑设计与理想解中全部指标的灰色关联系数，构建灰色关联系数矩阵；

构造理想解模型，确定正理想解和负理想解，计算每个光伏外窗建筑设计和正负理想解的相对距离；

计算每一光伏外窗建筑设计的相对贴近度，并对其进行排序，把相对贴近度最小的对应光伏外窗建筑设计方案作为最佳遴选方案。

其中，待遴选的光伏外窗建筑设计方案中的指标至少包括建筑空间条件、光伏窗结构、光伏窗安装朝向和窗墙比。