Advances in Passive Cooling

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出版者:Stylus Pub Llc
作者:Santamouris, Mat (EDT)
出品人:
页数:303
译者:
出版时间:
价格:1174.00 元
装帧:HRD
isbn号码:9781844072637
丛书系列:
图书标签:
  • 能源
  • Passive Cooling
  • Building Design
  • Energy Efficiency
  • Sustainable Architecture
  • Thermal Comfort
  • Heat Transfer
  • Natural Ventilation
  • Cooling Technologies
  • Green Building
  • Climate Responsive Design
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具体描述

现代建筑热力学:从能源效率到可持续居住环境的优化策略 本书聚焦于建筑领域中,超越传统主动式(如机械制冷与供暖)系统依赖的创新热管理方法,深入探讨如何通过被动式设计策略,实现建筑的能源效率最大化、居住舒适度的提升,以及对环境影响的最小化。 --- 第一部分:被动式设计的基础理论与环境解析 本书的开篇将构建一个坚实的理论基础,阐述建筑热力学在被动式设计中的核心地位。我们不再仅仅将建筑视为一个简单的结构,而是将其视为一个复杂的、与周围环境进行持续能量交换的动态系统。 第一章:建筑热力学与气候边界条件 本章详尽分析了建筑外壳与环境之间的五种基本传热机制——传导、对流、辐射、蒸发以及相变。重点剖析了如何利用气候数据(包括太阳辐射角、环境温湿度、风速与风向、地温等)来定义建筑设计中的“气候边界条件”。通过精确理解这些条件,设计者才能有效地预见并控制建筑内部的热流方向与强度。特别强调了微气候(Microclimate)分析在选址和布局阶段的重要性,解释了地形、植被和水体如何被纳入热力学模型中进行优化。 第二章:太阳能的利用与规避:辐射平衡的艺术 太阳辐射是建筑热增益的主要来源,其管理是所有被动式策略的核心。本章深入探讨了太阳几何学,包括日照路径的计算、表皮接收率(Absorptivity)与发射率(Emissivity)材料特性的选择。详细阐述了如何通过设计外部遮阳构件(如水平遮阳板、垂直鳍片、动态遮阳系统)和内部热障(如低辐射玻璃涂层)来精确控制进入室内的太阳得热量。本章还包含了对不同朝向立面在不同纬度下的热负荷特征分析,为区域化的设计决策提供数据支持。 第三章:空气流动的热力学:自然通风的原理与实现 自然通风不仅仅是开窗引入空气,而是一套基于压力差和浮力效应的复杂流体力学应用。本章细致区分了驱动自然通风的两种主要机制:风驱动(风压差)和浮力驱动(烟囱效应/热压差)。内容涵盖了风洞试验基础、CFD(计算流体动力学)在预测室内气流组织中的应用,以及如何通过合理的开口布局(进风口与出风口尺寸与位置)、室内空间分隔以及导流构件的设计,确保空气流过居住空间而非简单穿堂而过。对交叉通风、单侧通风以及混合通风模式的适用性进行了对比分析。 --- 第二部分:被动式蓄热与调湿技术 建筑的“热惰性”是实现室内温度平稳过渡的关键。本部分聚焦于如何通过材料选择和构件设计,使建筑本身成为一个热量调节器。 第四章:热质量管理:蓄热与热惰性 本章详细介绍了建筑构件(墙体、楼板、地面)的热质量特性。重点讲解了蓄热系数(Thermal Mass Coefficient)、相变材料(PCM)在热负荷转移中的潜力,以及如何利用湿热质量(即材料的蓄水能力)来协同调节室内湿度。通过案例分析,说明了在温差日较差大的地区,如何通过增加内部热质量来“平滑”日温峰值,延迟热负荷的进入时间,从而降低对机械降温的依赖。 第五章:蒸发冷却与湿度控制 在干热和湿热气候中,湿度控制与降温同等重要。本章探讨了纯粹的蒸发冷却技术,如辐射冷却盘、湿式塔(Evaporative Towers)和迷雾系统。详细分析了湿球温度(Wet-bulb Temperature)在评估蒸发冷却潜能中的关键作用。此外,还深入研究了如何通过材料的吸湿/解湿特性(如使用石膏板、黏土基材料或特定涂层)来管理室内相对湿度,确保居住的健康舒适范围。 --- 第三部分:集成策略与高性能围护结构 成功的被动式设计依赖于围护结构各要素的协同作用,而非单一技术的堆砌。 第六章:围护结构的系统性优化 本章将围护结构分解为屋顶、墙体和地面系统,分别探讨其在被动式策略中的角色。 屋顶系统: 重点介绍冷屋顶(Cool Roofs)技术——高反射率涂层与绿色屋顶(Green Roofs)在降低吸收太阳辐射和增加蒸发冷却方面的差异化优势。 墙体系统: 深入分析了双层皮幕墙(Double-skin Facades)作为动态热缓冲区的原理,以及高性能保温材料在减少传导热损失中的作用。 第七章:自然采光与视觉舒适度 采光是建筑能源消耗的重要方面,也是居住体验的基石。本章超越了简单的“引入自然光”的概念,转而关注“光质”的管理。讨论了导光管(Light Pipes)、天窗以及百叶窗系统如何实现高水平的照明均匀度,同时将眩光控制到最低水平。通过光线追踪模拟(Ray Tracing)技术,指导读者如何计算日光系数(Daylight Factor)和平均统一度,确保被动采光不会转化为被动热增益。 第八章:地源热交换与土壤热力学 土壤是一个巨大的、温度相对稳定的热缓冲体。本章详细介绍了地源热泵系统(Geothermal Heat Pump, GSHP)作为辅助能源系统的应用前景,并着重探讨了地表交换系统(Earth-Air Heat Exchangers, EAHEs)作为纯粹被动降温和预热的潜力。分析了土壤导热率、埋深和换热器几何形状对系统性能的影响。 --- 第四部分:被动式设计在复杂气候下的集成与评估 本书最后一部分将视角从单一技术拓展到全系统集成,并引入量化评估工具。 第九章:气候适应性设计案例研究 通过对全球不同气候带(如炎热干燥、炎热潮湿、寒冷地区)的经典与现代建筑案例进行解构分析,展示被动式策略的“组合拳”。例如,如何在热带雨林气候中优先强化通风和遮阳,而在寒冷大陆性气候中强调太阳得热和热质量的有效存储。强调设计过程的迭代性和综合性。 第十章:性能验证与动态模拟 量化是验证被动式策略有效性的唯一途径。本章介绍了现代建筑性能模拟软件(如EnergyPlus, DOE-2等)的基本逻辑,指导读者如何建立准确的建筑模型,进行年度能源模拟(Annual Energy Simulation, AES)。重点讲解了如何利用动态模拟结果来优化遮阳角度、开口大小和热质量分配,以实现设定的能耗目标和舒适度标准。 结论:迈向零能耗建筑的未来路径 本书总结了集成化的被动式设计理念如何成为实现净零能耗和高度韧性建筑的基石。它强调了设计初期决策(形态、朝向、围护结构)相比后期技术干预的决定性作用,为建筑师和工程师提供了一套严谨、科学且富有创造力的热力学设计工具箱。 --- 目标读者: 建筑师、结构工程师、暖通空调(HVAC)工程师、建筑物理研究人员、可持续设计顾问以及相关专业的高年级学生。本书假设读者具备基础的建筑科学和工程学知识,致力于提供深度、前沿且高度实用的技术参考。

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读后感

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用户评价

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这是一本读起来让人感到十分“接地气”的专业书籍,它彻底打破了我对“高科技”=“高能耗”的刻板印象。作者的写作风格非常侧重于现实操作性和经济可行性,这一点对我这个预算有限的小型设计事务所来说至关重要。书中大量的篇幅被分配给了对现有被动降温策略的成本效益分析(Cost-Benefit Analysis)。比如,它详细对比了使用传统屋顶涂层、绿色屋顶以及真空隔热板在不同生命周期内的投入产出比。更让我眼前一亮的是,书中专门开辟了一章来讨论如何利用当地的传统建筑智慧——那些祖辈流传下来的防暑降温方法——与现代材料科学相结合。这不仅仅是理论的堆砌,而是实实在在告诉你,在哪里投入多少资金,能够获得多大的降温效果,甚至连维护成本和预期的系统寿命都有详细预测。阅读完后,我感觉手中的工具箱里多了许多趁手的“工具”,而不是一堆无法触及的未来概念。对于那些希望在不增加电费支出的前提下提升居住舒适度的业主和设计师而言,这本书提供了最务实的路线图。

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初读此书时,我以为自己会迷失在晦涩的物理学和材料科学的迷宫中,毕竟涉及到“被动”技术,往往意味着深奥的传热学和辐射理论。然而,这本书的作者展现了非凡的功力,他成功地将复杂的前沿研究转化为可以被工程技术人员和建筑师理解的蓝图。内容组织上,逻辑链条异常清晰,从基础的热力学边界条件分析,逐步深入到新型相变材料(PCM)在结构热质量中的应用,再到先进的辐射冷却涂层技术。我对其中关于建筑围护结构热桥效应的深入探讨尤其赞赏,这部分内容详尽地分析了不同保温材料的导热系数以及湿气迁移对系统性能的负面影响,提供了详细的有限元分析模型作为参考。虽然有些图表和公式需要一定的专业背景才能完全消化,但即便是略过细节,其宏观的结论和设计指导原则也足以让人受益匪浅。这本书更像是一本高级参考手册,它迫使我重新审视传统建筑设计中被忽视的那些微小细节,明白每一个节点的处理都可能决定整个建筑能耗的上限。它不是一本轻松的读物,但绝对是领域内不可多得的权威之作。

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坦率地说,这本书的开篇给我带来了一股清新的空气。它没有一开始就陷入技术细节的泥潭,而是从一个更宏观、更哲学的高度来探讨人类与热环境的关系,这一下子就抓住了我的注意力。作者用了非常富有文学色彩的笔调描绘了热舒适的心理学因素,强调了“感觉”比单纯的温度读数更为重要。随后,它巧妙地过渡到了关于环境心理学与建筑形态学的交叉研究,讨论了不同纹理、色彩对表面温度和感官冷却的微妙影响。我特别欣赏作者对“无形冷却”概念的推广,即如何通过设计营造出心理上的凉爽感,而不仅仅是依赖物质手段。这种对用户体验的关注,使得这本书超越了纯粹的技术手册范畴,更像是一部关于“如何设计一个让人感到放松和清爽的空间”的深度指南。它让我开始思考,我们设计的建筑,除了节能,是否也真正地“关怀”了居住者的身体和心灵?这本书提供的洞察力是无价的,它拓宽了我对“被动冷却”的理解边界。

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我必须承认,这本书在学术严谨性和阅读流畅性之间找到了一个近乎完美的平衡点。它不像某些学术著作那样故作高深,而是采用了非常人性化的视角来探讨一个技术性很强的主题。最让我感到惊喜的是,书中对于“动态”被动冷却系统的阐述。很多早期的被动设计只关注静态条件,而这本书则将视角投向了时间维度,探讨了如何通过智能控制和时间敏感的材料来应对一天中不断变化的热负荷。例如,关于自动遮阳百叶的响应算法设计,书中不仅展示了如何根据太阳角度进行优化,还引入了风速和室内湿度的联动反馈机制。这种系统性的思维方式,让人认识到被动冷却并非简单的“不耗能”,而是通过精妙的系统集成实现能效最大化。它的图示清晰、数据翔实,尤其是一些流体力学模拟的可视化结果,极大地帮助我理解了气流在复杂空间中的行为模式。这本书无疑是为那些寻求下一代可持续建筑解决方案的工程师和研究人员准备的宝典。

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这本书简直是为我们这些常年与炎热搏斗的人量身定做的!我带着一点怀疑的心情翻开了它,毕竟“被动冷却”这个词听起来有点过于理论化,但事实证明,我完全想多了。作者的叙述方式极其生动,仿佛他就是站在你身旁,一边喝着冰镇饮料,一边和你分享那些节能减排的“小聪明”。特别是关于自然通风的章节,不再是枯燥的空气动力学公式堆砌,而是用大量的案例和实景图来展示如何巧妙地利用风的走向和建筑结构来创造对流。我印象最深的是对“烟囱效应”的详细解析,书中不仅解释了原理,还提供了如何在现有建筑中进行低成本改造的具体步骤,这对于老旧小区的居民来说简直是福音。书中对不同气候带的适用性也做了细致的区分,避免了“一刀切”的弊病,让人感觉非常贴心和实用。我立刻动手尝试了书里提到的一些遮阳策略,仅仅是调整了一下窗帘的角度和添加了一层外部遮阳网,室内温度在最热的那几天里就有了肉眼可见的下降,那种惊喜感是无法用言语形容的。这本书的价值远超其售价,它教会我的不是如何购买昂贵的设备,而是如何用智慧去驾驭环境,这才是真正的可持续生活。

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