Open-Source Software for Building-Integrated Photovoltaic Tiling for Novelty Architecture
Notice bibliographique
Résumé
Novelty architecture buildings can be tiled with conventional rectangular solar photovoltaic (PV) modules with both close-packed cells or partially transparent modules, vastly increasing renewable energy, reducing carbon emissions, and allowing for positive energy buildings. To enable this potential, in this study, for the first time, two open-source programs were developed and integrated to provide a foundation for designing and coating real-life novelty architecture buildings and objects with solar PV modules. First, a tiling algorithm was proposed and integrated into Blender that can generate solar PV modules on the face of any 3D model, and an augmented Python version of SAM was developed to simulate the performance of the resultant irregularly shaped PV systems. The integrated open-source software was used to analyze the energy performance of seven different novelty BIPVs located across the globe. The buildings’ energy performance was compared to conventional ground-based PV systems, and the results showed that the conventional arrays generate more energy per unit power than the BIPVs. The analysis reveals that the more complex the building model geometry, the less energy the building generates; however, the novelty BIPV power and energy densities far surpass conventional ground-based PV. The real estate savings observed were substantial, reaching 170% in one case where the BIPV reached 750 m in height. The BIPVs’ energy production is optimized by orienting the building via rotation and only needs to be carried out a single time for replication anywhere globally. The results show that the energy yield of the BIPV increases as the building becomes more detailed while the total power and energy decrease, indicating the need for the careful balancing of priorities in building design. Finally, the energy simulations demonstrate the potential for net-positive energy buildings and contribute to net-zero-emission cities. The findings indicate that BIPVs are not only appropriate for conventional residential houses and commercial buildings, but also for historical building replicas or monuments in the future. Further studies are needed to investigate the structural, electrical, and socio-economic aspects of novelty-architecture BIPVs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,034 | 0,013 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».