Thermal Analysis and Design of Passive Solar Buildings pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Stylus Pub Llc

作者:Athienitis, A. K./ Santamouris, M.

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:

价格:115

装帧:HRD

isbn号码:9781902916026

丛书系列:

图书标签:

• 能源
• Passive Solar Design
• Thermal Analysis
• Building Energy Efficiency
• Sustainable Architecture
• Renewable Energy
• Building Physics
• HVAC
• Energy Conservation
• Solar Heating
• Building Simulation

好的，这是一本关于先进材料科学与工程应用的图书简介，重点关注纳米结构材料在能源储存和转换领域的前沿研究与实际应用，与您提到的“Thermal Analysis and Design of Passive Solar Buildings”主题完全无关。 --- 图书名称：《前沿纳米结构材料：从基础物理到能源器件集成》 导言：跨越尺度的挑战与机遇 在二十一世纪的材料科学领域，对物质在原子和分子尺度上行为的精确控制，已成为驱动技术革命的核心动力。当材料的尺寸缩小到纳米级别（1至100纳米）时，其宏观的物理和化学性质会发生根本性的转变，展现出量子效应、巨大的比表面积以及独特的界面特性。这种尺度的转变不仅挑战了传统的材料学理论，更开启了在能源、电子学、生物医学等多个关键领域实现突破的可能性。 《前沿纳米结构材料：从基础物理到能源器件集成》一书，正是为了系统性地梳理和深入探讨这些新兴纳米材料的本征特性、可控合成技术以及在高性能能源器件中的创新应用而编撰。本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事材料研发的工程师和科学家，提供一个从微观机理理解到宏观器件构建的完整知识框架。 第一部分：纳米结构的基础物理与材料设计原理 本部分聚焦于理解纳米尺度下的物理现象，这是设计功能性纳米材料的基石。 第一章：量子限域效应与能带结构重塑 本章深入解析了当电子的运动受到空间维度限制时，材料的能带结构如何发生变化。重点讨论了量子点（Quantum Dots, QDs）的尺寸依赖性光吸收与发射特性，以及其在光电转换中的潜力。内容包括： 范霍夫奇点（Van Hove Singularities） 在低维结构中的体现。 激子（Exciton）的束缚能 在纳米晶体中随尺寸的增强机制。 俄斯特洛夫斯基公式（Ostrovsky Equation） 在预测半导体纳米颗粒带隙能上的应用。 第二章：表面与界面工程：原子尺度的控制 纳米材料的性能在很大程度上由其高比例的表面原子决定。本章详细阐述了如何通过表面化学修饰和界面设计来调控材料的催化活性、稳定性和电子传输能力。 表面缺陷工程（Defect Engineering）：如何利用晶格缺陷（如空位、间隙原子）来调控电子态密度。 配体化学（Ligand Chemistry）：探讨有机与无机配体在稳定纳米粒子、控制生长形貌以及影响界面能垒中的关键作用。 异质结的构建：介绍不同材料在纳米尺度上耦合形成能带匹配的异质结构，以优化电荷分离效率。 第三章：先进表征技术：洞察纳米世界 为了验证理论预测并指导材料合成，必须依赖高分辨率的表征手段。本章侧重于分析技术在揭示纳米结构细节方面的进展： 高分辨透射电子显微镜（HR-TEM） 在晶格缺陷和表面重构分析中的应用。 同步辐射X射线散射（SAXS/WAXS） 对无序体系和动态过程的实时监测。 拉曼光谱（Raman Spectroscopy） 对声子模式改变和应力分布的敏感性分析。 第二部分：关键纳米结构的可控合成与形貌学 本部分系统地介绍了当前主流的纳米材料合成方法，强调了控制其尺寸、形状和结晶度的技术路径。 第四章：自下而上合成策略：溶液化学主导 详细介绍了基于溶液相反应的“自下而上”合成法，这些方法因其可扩展性和精确的形貌控制能力而备受关注。 热解/沉淀法：针对金属氧化物和硫化物的合成实例。 微乳液与模板法：用于制备尺寸均一的空心或核壳结构。 绿色化学合成：探讨使用生物大分子或环保溶剂进行低能耗制备的最新进展。 第五章：自上而下与薄膜沉积技术 本章关注如何从块体材料中“雕刻”出纳米结构，或通过精确沉积技术构建有序的薄膜结构。 电子束/离子束刻蚀：在微纳加工中的应用及其对材料损伤的控制。 原子层沉积（ALD）：实现亚纳米级厚度和均匀度的薄膜生长机理与工业化挑战。 磁控溅射与脉冲激光沉积（PLD）：在制备氧化物和氮化物功能薄膜中的参数优化。 第三部分：纳米材料在能源转换与储存中的集成应用 本书的核心应用部分，聚焦于如何利用前述材料的独特性能，来突破当前能源器件的性能瓶颈。 第六章：高效光催化与人工光合作用 探讨纳米结构在光催化分解水制氢（Hydrogen Evolution Reaction, HER）和二氧化碳还原（CO2 Reduction Reaction, CRR）中的应用。 贵金属替代物：钙钛矿量子点和二维过渡金属硫化物（TMDs）在可见光驱动催化中的优势。 载流子分离机制：如何通过构建界面电场来抑制光生电子-空穴复合，提高量子效率。 反应动力学建模：基于DFT计算的表面吸附能分析。 第七章：下一代储能器件：固态电池与超级电容器 纳米结构对于提高能量密度、功率密度和循环稳定性至关重要。 锂离子电池：高熵氧化物和硅基纳米线的体积膨胀管理策略。 固态电解质界面：纳米级缓冲层的引入以抑制锂枝晶的生长。 赝电容与双电层电容：高比表面积碳材料（如石墨烯气凝胶、碳纳米管阵列）在快速充放电中的性能优化。 第八章：热电材料与能量收集 本章关注纳米结构对材料热输运性能的调控，以提高温差电能量转换效率（ZT值）。 声子散射工程：利用纳米晶界和空位来有效散射热声子，同时保持电子的高迁移率。 二维材料的局域热导率：分析界面热阻对整体器件性能的影响。 基于纳米线的集成阵列设计。 结论：未来展望与可持续发展 本书最后总结了当前纳米能源材料领域面临的主要挑战，包括大规模、低成本的制造工艺、长期运行的稳定性评估，以及面向实际应用的系统集成。同时，展望了人工智能辅助材料发现（Materials Informatics）对该领域未来研究范式的变革性影响。 --- 目标读者与特色： 本书的叙事风格严谨，侧重于从基础物理原理推导出宏观功能实现，并辅以大量的实验数据和器件性能分析。它避开了对传统建筑热工学（如被动式太阳能设计、室内外热舒适度、传热系数计算）的任何讨论，而是专注于材料科学与电化学/光电转换的交叉前沿领域。书中所有讨论均围绕固态材料的微观特性与电子器件的构建展开。

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阅读这本书时，我深深感受到了其对传统设计哲学和地方气候智慧的推崇，但这种推崇似乎是以牺牲对新兴市场和极端气候条件适应性为代价的。我对书中对传统“被动式策略”的案例分析非常感兴趣，比如地中海或沙漠地区的穿堂风和地窖冷却。然而，当我试图将这些原理迁移到高海拔、极寒且日照时间变化巨大的地区时，发现书中提供的指导非常模糊。例如，在极寒地区，如何平衡太阳得热带来的室内过热风险与冬季对最大化太阳能利用的需求，需要极其精细的日照路径计算和遮阳角度控制，这本书的分析工具显然无法支持这种复杂计算。此外，书中对于发展中国家或快速城市化地区中，由于材料可得性和预算限制下，如何“降级”设计以实现“足够好”的性能目标，也完全没有讨论。我们不是总能获得最先进的低导热系数材料，因此，如何利用传统、低成本材料通过几何优化来逼近最佳性能，才是实际操作中的关键。这本书更像是一本理想化的教科书，而非一本能够应对全球气候多样性和经济现实的实用手册，其对“设计”的理解似乎停留在发达国家成熟市场的语境中。

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作为一名专注于建筑声学与振动控制的工程师，我带着对“被动式设计”如何影响室内声环境的好奇心来阅读此书，结果发现完全是个美丽的误会。这本书的“设计”范畴似乎严格限定在了热力学和能源效率的范畴内，对于热质量如何影响声学传播、或者在设计高热惰性墙体时必须考虑的低频振动耦合问题，完全没有涉及。我对那些讨论了大量建筑物理学交叉领域的著作抱有极高的期望，因为现代建筑的性能优化绝不应该是孤立的。例如，在讨论屋顶设计时，理想的热力学设计可能导致对声学缓冲层的牺牲，书中并未提供任何权衡分析或多目标优化框架。此外，对于自然通风设计中，气流组织与噪音传播之间的关系，这本书也付之阙如。我关注的重点是如何通过优化导流板或导流腔体，在最大化自然通风效率的同时，抑制由风速变化引起的可闻噪音。这本书的视角过于狭隘，未能将热能设计置于一个更宏观、更全面的建筑性能评价体系中去考量，使得其“设计”的指导意义大打折扣。

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初次翻开这本关于被动式太阳能建筑的书，我原本期待能找到关于高性能玻璃幕墙技术迭代的最新洞察，特别是关于低辐射涂层在不同光谱波段的优化设计及其对居住者视觉舒适度的影响。遗憾的是，书中对这些前沿材料科学的讨论显得过于表面化和陈旧。它似乎更专注于对传统双层或三层玻璃的简单性能比较，而对于真空绝热板（VIP）在超薄墙体系统中的集成应用潜力，或是动态调光玻璃（Electrochromic Glazing）的能耗平衡分析，几乎是避而不谈。更令人费解的是，在关于太阳能采集器的设计部分，作者似乎完全忽略了近些年兴起的集成光伏/热（PV/T）系统在建筑立面上的应用趋势。我需要的是关于如何处理这些多功能集成系统的热管理和电气输出优化策略的详细案例和数学模型，而不是停留在对传统集热器效率曲线的重复介绍。这本书的结构和内容，仿佛是从二十年前的期刊文章中拼凑而成，完全没有跟上当前绿色建筑技术迅猛发展的步伐。对于希望了解如何利用最尖端材料技术实现“近零能耗”目标的实践者而言，这本书提供的参考价值非常有限。

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我从事的是大型复杂建筑群的能源审计和改造工作，我们最需要的是一套能够处理大量数据输入并能快速识别出不同改造方案长期经济效益的分析工具和方法论。这本书在叙述上过于依赖定性的描述和简单的图表来展示“被动式优势”，缺乏对投资回报率（ROI）和全生命周期成本分析（LCCA）的深入探讨。例如，当讨论到高效隔热层的应用时，我期望看到的是针对不同区域能源价格波动情景下的动态现金流预测模型，以及如何将碳定价纳入设计决策的框架。书中对于能源建模软件（如EnergyPlus或DOE-2）中复杂参数的输入和校准过程，也只是蜻蜓点水。我们需要的不是理论上的“应该这样做”，而是基于实际项目数据的敏感性分析——如果我们的初始太阳辐射数据有±5%的误差，会对最终的能耗预测产生多大的影响？书中对于不确定性在经济评估中的作用的讨论近乎空白。因此，对于我们这些需要向财务部门和业主证明项目可行性的专业人士来说，这本书在将物理性能转化为可量化的商业价值方面，显得力不从心且缺乏实战指导性。

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这本书，坦率地说，完全没有触及我真正关心的领域——复杂的热流体动力学模拟在超高精度建筑围护结构中的应用。我一直期望能在书中看到关于相变材料（PCM）在不同气候区动态热缓冲方面的最新进展，特别是如何将更精细的微观结构变化纳入宏观能耗模型。然而，这本书的侧重点似乎停留在更基础的、偏向经典传热学和初级系统集成的层面。我希望能看到对非稳态传热过程的深入探讨，比如如何利用高级数值方法（如有限元或有限体积法）来解决边界条件不断变化的太阳得热问题，而不是仅仅停留在稳态近似解的讨论上。此外，对于现代智能控制系统与被动式设计如何协同作用以优化室内环境质量（IEQ）的交叉领域，书中也缺乏足够的深度。例如，关于如何利用实时传感器数据反馈来动态调整遮阳系统或通风策略的算法设计，几乎没有提及。整体感觉，这本书更像是为建筑工程系大二学生准备的入门读物，而非面向专业研究人员或高级设计工程师的参考手册。我对其中关于材料热物性参数不确定性分析的内容尤其感到失望，这在当前强调韧性和适应性的设计背景下是至关重要的一个环节。

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