Un enfoque integrado de algoritmo genético y aprendizaje automático para la optimización morfológica de distritos...

Área de la Ciencia:

• Arquitectura sostenible
• Clima urbano
• Eficiencia energética

Sus antecedentes:

• Los objetivos mundiales de neutralidad de carbono requieren equilibrar el uso de energía solar y la comodidad térmica en edificios residenciales.
• Las áreas residenciales de gran altura en Yulin se enfrentan a una contradicción: abundantes recursos solares pero riesgo de sobrecalentamiento en verano.
• La optimización de la morfología del edificio es clave para gestionar la ganancia solar y la comodidad térmica, pero la investigación es limitada.

Objetivo del estudio:

• Optimizar los parámetros morfológicos del edificio para las zonas residenciales de gran altura en Yulin.
• Para equilibrar la adquisición anual de radiación solar (SRA) con el confort térmico del verano (Índice Universal de Clima Térmico - UTCI).
• Investigar la influencia de los parámetros morfológicos en el SRA y el UTCI utilizando métodos analíticos avanzados.

Principales métodos:

• Se han desarrollado modelos de diseño paramétrico utilizando Rhino-Grasshopper.
• Optimización multiobjetivo empleada con el algoritmo genético NSGA-II bajo restricciones regulatorias.
• Análisis de regresión combinado y redes neuronales convolucionales (CNN) para analizar las influencias de los parámetros.

Principales resultados:

• La morfología optimizada aumentó el SRA anual en un 2,57% al tiempo que mantuvo un UTCI de verano cómodo.
• El análisis de regresión mostró una correlación positiva entre la longitud del edificio y el UTCI de verano (r=0,73).
• CNN identificó relaciones complejas no lineales, superando a la regresión en la captura de influencias de parámetros en SRA.

Conclusiones:

• La morfología optimizada del edificio equilibra efectivamente la captura de energía solar y la comodidad térmica exterior.
• Los hallazgos proporcionan directrices de diseño basadas en la evidencia para Yulin y climas similares.
• Destaca el potencial de la integración de estrategias de diseño adaptativas al clima en la planificación urbana.