Solar Thermal Technologies for Buildings pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Stylus Pub Llc

作者:Santamouris, Mat (EDT)

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:

价格:1605.20元

装帧:HRD

isbn号码:9781902916477

丛书系列:

图书标签:

• 能源
• Solar energy
• Solar thermal
• Building technology
• Renewable energy
• Sustainable architecture
• Energy efficiency
• Heating and cooling
• Solar collectors
• Building services
• Thermal systems

建筑中的太阳能热力技术：综合指南 本书旨在为建筑行业专业人士、研究人员以及对可持续建筑设计感兴趣的读者，提供一个全面而深入的关于建筑集成太阳能热力（Solar Thermal for Buildings）技术的知识体系。 我们将跳出基础介绍的层面，直接深入到当前技术的最前沿、设计优化、系统集成以及经济性评估的复杂领域。 本书的结构设计旨在引导读者从理论基础迅速过渡到实际应用中的高阶考量。我们摒弃了对“什么是太阳能”的冗余叙述，而是聚焦于如何最高效地利用和集成这些系统。 第一部分：高级太阳能热力学与材料科学基础 (Advanced Thermodynamics and Material Science Foundations) 本部分将打下坚实的理论基础，重点关注影响系统性能的关键物理和化学因素。 1.1 辐射传输与光谱选择性吸收： 我们将详细剖析太阳辐射在复杂建筑表面的散射与吸收机理。重点讨论选择性吸收涂层（Selective Absorber Coatings） 的最新进展，包括纳米结构薄膜、等离子体共振吸收体（Plasmonic Absorbers）的设计原理及其对高温集热效率的影响。深入探讨如何通过材料工程手段，在保证高吸收率的同时，将红外发射率降至最低，从而最大化净热增益。 1.2 传热介质的优化与流体力学： 超越传统的导热油或水，本章将研究新型纳米流体（Nanofluids）在太阳能集热回路中的应用潜力。分析纳米颗粒（如 $ ext{CuO}$、$ ext{Al}_2 ext{O}_3$）在基液中分散的稳定性、对流换热系数的提升幅度，以及对泵送功率的需求平衡。同时，对不同集热器几何形状（如平板式、真空管式、线聚焦式）下的内部流体流动模式（层流到湍流的转变）进行数值模拟的解析。 1.3 热存储介质的突破： 传统储热依赖于水箱或岩石床，效率和体积限制显著。本章将集中讨论相变材料（Phase Change Materials, PCM） 在建筑热能存储中的应用。细致分析不同熔点范围的PCM（有机、无机、水合物）的热力学特性、循环稳定性（过热与分解问题），以及如何通过微封装或宏观封装技术实现与建筑结构的无缝集成，以实现更高的能量密度存储。 第二部分：集成式集热器系统设计与性能建模 (Integrated Collector System Design and Performance Modeling) 本部分关注如何将集热器设计与建筑结构本身进行耦合，实现美学与性能的统一。 2.1 BIPV/BIST 系统的热电耦合分析： 深入探讨建筑集成光伏/光热（BIPV/BIST）系统的设计挑战。重点分析光伏电池的温度对电能输出的负面影响，以及如何通过集成式水冷或风冷系统，将多余的热能有效导出并加以利用。建立耦合的光-热-电性能预测模型，用于评估系统整体的能源转换效率（Total Energy Conversion Efficiency）。 2.2 真空集热器在高效供暖中的应用： 详细解析非真空辅助型（U-Tube） 和全真空管（Evacuated Tube） 集热器在提供中高温热水（$geq 80^circ ext{C}$）时的性能差异。着重于真空管背板热损失的精确量化，以及如何通过优化集热器倾角和方位角，以适应不同地理纬度和季节性负荷需求，特别是在低温环境下对防冻保护的非水基解决方案的评估。 2.3 建筑表面热流动态模拟： 介绍使用计算流体动力学（CFD）软件对复杂屋顶和立面太阳能集热阵列进行气流组织和热负荷分析的方法。模拟不同建筑体量对相邻集热器遮挡效应的精确计算，以及风冷对集热器表面温度的动态影响，从而指导阵列的布局优化，避免局部过热或效率下降。 第三部分：系统集成、负荷匹配与控制策略 (System Integration, Load Matching, and Control Strategies) 本部分是连接硬件与实际能源消耗的核心，关注如何确保产出的热能能够精确、高效地被建筑系统所使用。 3.1 复杂建筑热负荷的预测与解耦： 分析大型商业建筑（如数据中心、医院、酒店）和高能耗住宅群的动态热负荷特征。引入短期（小时级）与长期（季节性）负荷预测模型，并讨论如何根据预测结果，动态调整太阳能系统的运行策略（如启动或关闭辅助加热）。重点阐述热源优先级排序算法，以最大化太阳能利用率。 3.2 建筑空间供暖与制冷的集成： 详细研究太阳能热力系统与辐射供暖/制冷面板的耦合设计。讨论如何在低温辐射地板供暖系统中，利用中温太阳能热源的效率优势。对于制冷应用，深入探讨吸收式制冷机（Absorption Chillers） 的性能曲线，以及如何为吸收器提供稳定且足够高的热源温度，以实现可靠的太阳能驱动空调。 3.3 先进控制与故障诊断： 超越简单的温差启动/停止控制，本章侧重于基于模型预测控制（Model Predictive Control, MPC） 的应用。讨论如何整合实时天气数据、室内外温度、储热罐状态等多变量信息，通过优化算法提前规划泵送和热交换策略。同时，介绍用于监测集热器性能下降（如结垢、真空损失、涂层退化）的在线诊断技术和预警系统。 第四部分：经济性、政策驱动与生命周期评估 (Economics, Policy Drivers, and Life Cycle Assessment) 本部分将技术性能转化为商业决策的关键要素。 4.1 全生命周期成本分析（LCCA）： 建立系统的净现值（NPV） 和内部收益率（IRR） 计算框架。详细分解初始资本支出（CapEx）中不同组件的成本占比（集热器、管道、泵、控制器、储罐），以及运营支出（OpEx）中维护、清洗和辅助能源消耗的成本。重点评估系统寿命与系统维护频率对整体经济效益的影响。 4.2 建筑能效法规与激励机制的适应性： 分析全球主要能效标准（如ASHRAE 90.1, EPBD）对太阳能热力系统强制或推荐应用的条款。讨论地方政府的税收减免、补贴或绿色建筑认证（如LEED, BREEAM）如何影响项目的可行性窗口，以及如何将这些外部因素纳入设计初期的选型决策。 4.3 风险评估与可靠性工程： 探讨系统在长期运行中可能面临的工程风险，包括极端天气（冰雹、强风）对集热器的结构冲击，以及热水系统中腐蚀和水垢的长期影响。分析系统冗余设计（如双路泵循环、双层储热）如何提高系统的整体可靠性和服务连续性。 通过对这些高阶主题的深入探讨，本书旨在将读者从“如何安装太阳能热水器”的层面，提升至“如何设计和优化集成于现代复杂建筑环境中的高效、可持续的热能系统”的战略高度。

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这本书给我的直观感受是，它在“前沿性”与“实用性”之间找到了一个近乎完美的平衡点。我过去阅读过几本关于太阳能利用的专业书籍，很多都过于侧重于实验室里的理论突破，脱离了实际建筑的建造限制和经济可行性。然而，这本书的视角明显更具工程落地性。例如，在介绍如何将太阳能系统无缝集成到现有老旧建筑的改造项目中时，书中详细列出了不同结构约束下的解决方案，并对每种方案的投资回报周期（ROI）进行了保守估计。这对于项目经理和业主决策者来说，是至关重要的信息。我尤其欣赏作者对“系统集成”的强调。他不仅仅把太阳能系统看作一个孤立的发热或发电装置，而是将其视为整个建筑能源管理网络中的一个动态组成部分，详细分析了它与传统HVAC系统、智能楼宇控制系统（BMS）之间的协同作用和潜在冲突点。书中对故障诊断和维护流程的描述也相当细致，提供了大量的“Checklist”和“Troubleshooting Guide”，这让我觉得这本书在施工完成后，仍然可以作为一线工程师的现场手册来使用。它真正做到了从概念设计到后期运营维护的全流程覆盖，体现了作者深厚的行业经验和对工程实践的深刻理解。

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坦率地说，这本书的阅读体验是极具挑战性的，但这种挑战性也正是其价值所在。它不是一本可以快速浏览的书籍，每一章都要求读者保持高度的思维活跃度，因为作者习惯于在论述中嵌入多个变量的相互依赖关系。比如，在讨论如何在不同建筑形态（高层、低层、集群）下优化集热面角度时，作者引入了周围建筑遮挡、风荷载、以及当地规范的复合约束条件，用一种近乎“系统动力学”的视角来剖析问题。我发现作者的语言风格非常精炼，句子结构复杂但逻辑严密，需要反复揣摩才能完全掌握其深层含义。对于像我这样，背景偏向建筑规划而非纯粹热物理的读者来说，某些推导过程需要借助外部资料进行补充理解，但这反而激发了我的探索欲望。这本书的参考文献列表也极为详尽和权威，涵盖了近二十年来最重要的国际期刊论文和行业标准，这使得书中的每一个论断都有着坚实的学术后盾。如果说有什么小小的建议，可能就是对于初学者而言，可能需要先具备一定的能源工程基础知识，否则直接切入可能会感到有些吃力，但对于有经验的专业人士，这本书绝对是能带来突破性认识的佳作。

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这本书最让我感到惊喜的是它对于未来趋势的敏锐捕捉和前瞻性分析。许多同类书籍往往聚焦于当下成熟的技术，但这本书大胆地辟出专章讨论了下一代光热转换材料的潜力，以及如何利用人工智能和机器学习来动态优化建筑表面的热能捕获策略。作者没有沉溺于科幻式的描述，而是基于可行的物理模型和早期的实验数据，审慎地评估了这些前沿技术在未来五年到十年内可能达到的工程成熟度。尤其是在“零能耗建筑”和“负碳建筑”的讨论中，本书超越了简单的技术堆砌，深入探讨了政策导向、经济模型重塑以及社会接受度等非技术因素对技术推广的制约与推动作用。这种宏观视角下的技术评估，让我能更清晰地认识到，我们现在所做的每一个工程选择，都是在为未来的建筑形态铺设轨道。阅读完后，我感觉自己不仅掌握了一套扎实的工程技术，更重要的是，建立了一个看待建筑能源问题的全新框架。这本书的叙事结构像是一条清晰的脉络，从基础物理到前沿创新，层层递进，给人一种强烈的使命感和对行业发展的清晰预判，是推动行业思维升级的有力工具。

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当我开始深入阅读这本书的内部章节时，立刻感受到作者在构建知识体系上的匠心独运。作者并没有采取那种传统教科书式的、干巴巴的知识罗列方式，而是巧妙地将技术细节融入到整个建筑生命周期的考量之中。比如，在讨论太阳能集热器的性能衰减和长期维护成本时，他没有仅仅给出几个简单的数学模型，而是结合了不同气候带下材料老化的实证数据，这种贴近现实的分析深度，让我感到非常信服。有一点尤其让我印象深刻，那就是作者对“用户体验”的关注。在讨论被动式太阳能设计时，他非常强调采光质量、热舒适度和室内空气质量之间的微妙平衡，提醒读者不要为了追求能源指标而牺牲居住者的舒适度。这种人文关怀与工程技术的结合，是很多技术导向的专著中常常被忽略的。阅读过程需要一定的专注度，因为它涉及到一些热力学和流体力学的基础知识，但作者在阐述复杂概念时，总能找到恰当的比喻或类比，使得晦涩的公式也变得生动起来。我对其中关于新型相变储热材料在建筑供暖系统中的应用那一章尤为感兴趣，作者详尽地对比了不同材料的储热密度和循环稳定性，为我下一步的研究方向提供了极具参考价值的基准。这本书的行文风格是严谨而不失洞察力，读完会让人有一种“茅塞顿开”的感觉，极大地拓宽了我对建筑能源系统的认知边界。

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这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上简洁有力的金色字体，立刻就传递出一种专业、可靠的感觉。我是在一个朋友的推荐下买的，他是个建筑节能领域的研究生，说这本书的内容非常前沿。拿到手之后，我首先翻阅了目录，发现它覆盖的知识面相当广，从基础的热力学原理到先进的并网系统设计都有涉及。我个人比较关注建筑一体化光伏（BIPV）和太阳能供暖的结合应用，这本书在相关章节的论述非常深入，不仅仅停留在理论层面，还引用了大量真实的工程案例和数据分析，这对于一个实践者来说价值巨大。特别是关于材料选择和系统优化效率的部分，讲解得条理清晰，即便是初次接触这方面内容的读者，也能通过图表和公式推导，逐步理解背后的科学逻辑。书中的插图质量很高，每一个剖面图和流程图都标注得非常精确，极大地帮助了对复杂系统结构的可视化理解。我感觉这本书更像是一本“工具箱”，而不是一本单纯的理论教科书，它能指导我如何在实际项目中做出更优化的技术决策。阅读过程中，我时常会停下来，对照自己手头正在进行的设计草图，思考如何引入书中的新思路来提升能效。总而言之，这是一本值得所有从事绿色建筑设计和可再生能源集成工作的专业人士案头必备的参考书。

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