en fr Optimization of urban forms subject to solar radiation Optimisation de formes urbaines soumises au rayonnement solaire Report as inadecuate




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1 Avenues GSU EA 7284 2 Laboratoire Roberval

Abstract : This work focuses on the optimization of urban forms in relation to the solar potential. The goal is to improve our knowledge of best urban forms, firstly in order to derive guidelines for the urban planner, secondly to identify the relevant features of an urban development favorable to solar radiation. In this scope, an optimization tool based on an evolutionary algorithm has been implemented. It allows us to find the optimal positioning of volumes corresponding to buildings subjected to solar radiation. Different types of parameters are associated with buildings height, orientation, location, while the urban context of the neighborhood can be seen in several ways: open, fixed pre-existing neighborhood, or periodic. The latter representation considers the neighborhood as a set of identical cells repeated in each direction in order to build a continuum between the buildings subject to optimization and their environment. The optimization cases carried out seek to maximize sun exposure for latitudes between 40 and 60° N, different periods of time and built densities. An extension is further performed to investigate the neighborhoods minimizing energy requirements for heating. In all cases, the results show that there are many near-optimal configurations whose analysis can lead to the identification of general shapes taken by the district, depending on the optimization criterion.

Résumé : Ce travail de thèse porte sur l-optimisation de formes urbaines par rapport au potentiel solaire. L’objectif est d’améliorer notre connaissance des meilleures formes urbaines, d’une part dans l’optique d’en tirer des règles ou des conseils pour l’aménageur, d’autre part pour identifier les composantes importantes d’un aménagement urbain favorable au rayonnement solaire. Pour cela, un outil d-optimisation reposant sur un algorithme évolutionnaire a été mis en place. Celui-ci permet de trouver le positionnement optimal de volumes correspondant à des bâtiments soumis au rayonnement solaire. Pour cela, différents types de paramètres sont associés aux bâtiments hauteur, orientation, position, tandis que le contexte urbain du quartier peut être considéré de plusieurs manières : dégagé, fixe quartier pré-existant, ou périodique. Cette dernière représentation considère le quartier comme un ensemble de cellules identiques qui se répètent dans chaque direction de manière à construire un ensemble homogène entre les bâtiments optimisés et leur environnement. Les essais d’optimisation effectués cherchent à maximiser l-exposition au soleil pour des latitudes comprises entre 40 et 60° N, différentes périodes de temps et densités bâties. Une extension est de plus réalisée pour étudier les quartiers minimisant les besoins en énergie pour le chauffage. Dans l’ensemble des cas, les résultats montrent qu’il existe de nombreuses configurations quasi-optimales dont l’analyse permet d’identifier des formes générales prises par le quartier en fonction du critère d’optimisation.

en fr

Keywords : Solar radiation Optimization Evolutionary Algorithm Building energy Sustainable urban planning

Mots-clés : Rayonnement solaire Optimisation Algorithme évolutionnaire Energétique du bâtiment Simulation Urbanisme durable





Author: Thibaut Vermeulen -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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