被动式超低能耗建筑设计基础与应用

人居环境的可持续发展需要同时解决建筑环境质量、建筑节能减排以及地域文化传承问题,运用被动式建筑设计技术创建适宜于地域气候与资源环境的超低能耗建筑是实现人居环境可持续发展的根本途径.本文从被动式设计原理出发,提炼了实现超低能耗建筑设计的关键技术问题,并综合运用建筑学、建筑气候学和建筑环境工学等交叉学科基本理论,通过理论分析、实验测试、方案设计与工程示范,系统建立了室内人体热舒适需求规律和室外典型气候的精细化表征方法,提出了低能耗建筑设计的气候分析技术与气候分区方法,被动式太阳能采暖与蓄热通风降温技术的热工设计计算方法,形成了被动式超低能耗建筑设计理论体系,并在西部地区得到推广和应用,为地域建筑的可持续发展提供了理论支撑和解决途径.     

空气湿度对人员可接受热环境的影响及评价

室内温湿度对人员舒适健康有着显著影响,尤其在偏热和偏冷环境下.如何评价较大空气湿度范围内温湿度耦合作用及其影响尚缺乏系统认识.我们在人工气候室分别开展了冬夏季涵盖偏冷到偏热(16～32℃)、低湿到高湿(15%～85%)共40个工况的人体热舒适实验,累计800余人次.结果显示,相对湿度对人员热舒适的影响随温度升高逐渐显著(夏季32℃/冬季28℃),湿感觉随相对湿度增加而显著增加;低温下空气绝对含湿量低,人体各部位刺激感比例随相对湿度降低而增加;低温下人员感知空气品质随暴露时间增加而降低,高温下人员适应性提高了人员对空气品质感知.研究计算了不同工况下人体呼吸总热损失,并建立其与人员热感觉(thermal sensation vote,TSV)和可感知空气品质(air quality vote,AQV)的关系:随着呼吸总损失增加,人员热感觉线性降低(回归系数:-0.66),感知空气品质升高(回归系数:0.2).基于TSV∈(-0.5,+0.5)和TSV∈(-0.75,+0.75),得到了冬夏季满足90%和80%人员满意率的标准有效温度(standard effective temperature,SET)上下限值,和等SET条件下温度-相对湿度(30%～70%)舒适区间,且大于国际标准ASHRAE 55推荐的温度区间.研究量化了空气湿度对人员热感觉的影响,揭示了低湿和高湿通过影响皮肤表面散热和呼吸蒸发热损失影响人员可接受温度区间,研究结果可为提出合理室内空气湿度设计参数、保障室内热环境舒适健康营造提供一定参考.     

Mouse Ergonomic design and analysis

经常使用鼠标的手腕处很明显的有个鼓包,因此,鼠标的舒适性一直是困扰人们使用电脑的一个难题.文章分析了现有鼠标存在的问题,从不同手握鼠标的姿势分析人手的受力;从目前国内外现有鼠标分析了人机工学鼠标的特点,找出其不足之处;以人机工学、医学、力学和美学等科学的理论为依据,对鼠标进行了全方位的综合研究,得出较为科学的鼠标设计方法,并在此基础上,考虑成本的因素,提出了设计鼠标的创新设计要素.     

从古生物学到地球生物学的跨越

以学科体系和科学问题为导向, 对当前国际上出现的地球生物学从学科分类体系、形成背景、主要研究方向、亟待突破的分支学科及其与之相关的研究领域进行了评述. 作为地球科学与生命科学相结合而形成的新兴交叉学科, 地球生物学在地球科学中应具有独立的一级学科地位, 类似于地球化学和地球物理学. 地球生物学主要研究地球系统的生命运动, 涉及地球环境与生命系统的相互作用. 它的形成与发展既是当今科学技术发展的结果, 也是当今世界对所面临重大人类-环境-资源问题的响应. 分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学、地球生理学等地球生物学中的二级学科还有待尽快突破, 以形成地球生物学的成熟理论框架和方法体系.     

浅析南方地区城市绿化屋顶节能技术

以南方地区某物资储备基地的屋面作为绿化屋顶的改造设计为切入点,从建筑与环境的关系、绿化屋顶的不同形式、绿化屋顶对建筑室外热环境的影响、绿化屋顶对建筑室内热环境的影响和国内外城市绿化屋顶的发展及现状5个方面,探讨了我国南方地区城市建筑绿化屋顶的节能设计.     

建筑空气环境人因工程学:问题、思考与探索

针对传统建筑空气环境理论局限,提出构建建筑空气环境人因工程学:采用实时环境和生理数据检测、大数据分析揭示建筑空气环境与人的关系,提出“经效比”等概念和确定建筑空气环境优化控制方略的反问题-变分方法.     

封闭/半封闭空间内气流组织设计理论基础与方法

暖通空调(heating, ventilation, and air conditioning, HVAC)系统是目前营造健康、舒适封闭/半封闭空间环境的重要手段,但现有HVAC系统不仅能耗高,而且容易引起人体健康问题,比如病态建筑综合征、建筑相关疾病、传染性疾病交叉感染等.上述现象进一步说明由HVAC系统末端形成的室内气流组织(基于传统方法)仍不够完美,存在一定的盲区与不足.为了解决传统HVAC系统末端在设计与使用过程中存在的问题,逆向设计方法应运而生.与传统方法区别最大的是,逆向设计方法可以在每个设计循环确定最优的方向向量,而传统设计方法只能不断试错.为进一步阐明两类方法的差异并促使逆向设计方法不断改进,本文首先阐述了室内环境营造所面临/需要解决的科学问题;其次,对气流组织设计方法的分类及其基本原理进行了详细介绍;然后,通过真实的案例结果展示了两类方法的设计效果.虽然逆向设计方法在室内环境营造领域已取得了较大的进展,但目前的逆向设计方法仍需要理论推演、程序开发和数值求解等过程,在一定程度上阻碍了其推广应用.最后,本文讨论了室内环境营造领域未来可能的发展方向.比如,随着人因工程学、逆...     

面向个人热管理的降温纺织品

高温环境下人体的局部微环境热调控对人类健康具有重大意义.纺织品作为人体与外界环境的一道防护屏障,对个人的热舒适管理有重要作用.普通纺织品由于缺乏高效的温度调控机制,难以应对周围环境的剧烈温度变化,尤其是在高温场景下如何实现有效的降温是亟须解决的难题.通过物理光学、材料科学和纺织工程等多学科交叉融合而衍生的降温纺织品,有望以更加有效和个性化的方式满足个体温度的调节需求,将通过多学科交叉创新的科学研究助力体育运动与医疗健康的智能化发展.本文重点讨论了降温纺织品的基本机制、研究进展和应用场景,阐述其发展方向和产业化潜力,并展望降温纺织品在多元化运动和智能化医疗中的广阔前景.     

控制论的若干基本特徵

一控制論的科学意义控制論是近年來新兴的一个科学方向,它是關於自動机器与生物体中控制与联絡方面一些共同問題的各种理論、假說和观點的總和。这一科学方向目前正在大力發展,还没有成为一个嚴整完全的学科。目前控制論中形成了三个基本部分,共中每一个部分都具有很大的独立意义。这三个部分是: 1. 訊息諭,主要是關於消息的加工和傳送的統計理論。 2. 自動快速电子計算机的理論,即与人類思     

对绿色建筑设计的探讨

绿色建筑的基本内涵可归纳为减轻建筑对环境的负荷;提供安全、健康、舒适性良好的生活空间;与自然环境亲和,做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展.推广绿色建筑是可持续发展的必然要求,文章探讨了绿色建筑的设计.     

量热技术在生命科学中的应用

量热学是一门古老而又新兴的高技术综合性学科.微量热技术和差示扫描量热技术(DSC)等在生命科学各领域的应用,为研究生命现象提供了定量的热化学信息,有助于从静态和动态的角度研究生命代谢过程,其研究的层次为:生态系统→生物群体→生物个体→生物组织→细胞→细胞器→生物大分子→生物小分子.量热学与生命科学的结合符合当代学科间相互交叉渗透的发展趋势,因此形成的生物量热学无论在学科的基础理论,还是在技术应用上都是很有生命力的方向.值得有关同行共同开拓.     

热声发动机及其驱动脉管制冷机研究进展

热声驱动脉管制冷作为一种可用热能驱动的完全无运动部件的新型制冷方案已成为制冷与低温领域的研究热点. 回顾了热声学的发展历史, 针对热声发动机及其驱动脉管制冷机研究中的关键技术, 综合评述了热声学理论和实验研究的最新进展与典型样机, 并指出了该研究领域今后的发展方向和工业应用的前景.     

城市人因工程学:一种关于人的空间体验质量的设计科学

面对当前全球范围内资源环境、社会公平与卫生健康问题的加剧,以及新的技术文明所导致的生活方式的转变,城市-建筑空间设计应当适应时代的需求,回归人本主义,以科学的方式服务人们生活的快速演进.城市人因工程学就是一种以当代人因技术为基础的新设计科学,其科学性在于通过建立需求-空间干预两者关系的描述性模型,使实证性的人体动态测量数据能够精准支持城市-建筑空间的设计过程.城市人因工程学这一新兴设计科学的出现符合我国当前以人为核心的新型城镇化,也契合我国“双碳”战略目标.本文从三个方面来阐述城市人因工程学这一新兴设计科学的“为什么”“是什么”,以及可能的“如何做”,并结合21世纪世界城市更新话题的讨论,提供一种发展设计科学的新路径.     

TGS-PVDF复合材料的热释电性研究

复合材料是当前材料科学的一个重要发展方向.用于红外探测的热释电材料也向复合材料方向发展.这种材料是由单晶粉末和有机聚合物混合而形成的一种新型功能材料,它不仅具有良好的压电性和热释电性,而且柔性好、成本低,易制成大面积均匀薄膜,从而得到广泛研究.在压电方面已向实用化发展;在热释电应用方向也显示出良好的前景.本文将首次报道一种新型复合材料——硫酸三甘氨酸(简称TGS)单晶粉末与聚偏氟乙烯(简称PVDF)复合物的热释电性质。     

在线多参数分析光学生物传感技术的植物胁迫反应实时、无损监测

延迟荧光(delayed fluorescence, DF)是光合效率的灵敏探针. 基于定量化测量活性氧(reactive oxygen species, ROS)和DF, 发展了一植物胁迫反应监测的在线多参数分析光学生物传感技术. 利用这一生物传感器技术, 实践检测了热激蛋白101突变体(hsp101)与野生型(wild type, WT)拟南芥热激反应的差异性. 结果表明, WT拟南芥和hsp101突变体热激(40℃, 30 min)后, 其DF强度都和各自光合速率(net photosynthesis rate, Pn)表现出一致的变化趋势. 而且, WT拟南芥和hsp101突变体在热激下的DF光响应和恢复动力学特征都与各自Pn光响应和恢复动力学特征一致. hsp101突变体热激下表现出较差的光合性能, 其叶绿体发生严重的改变并生成较多的ROS. 过氧化氢酶减少ROS生成并能抑制DF强度下降, 表明光合作用性能下降可能是由热胁迫诱导的氧化损伤所致. 基于以上结果, 提出的光学传感方法有望是检测植物胁迫反应、鉴定植物抗性差异的一个有力工具.     

2009年高分子物理前沿科学问题研讨会在长春召开

由国家自然科学基金委员会化学科学部主办的2009年高分子物理前沿科学问题研讨会于2009年9月21~23日在长春举行. 这次会议是高分子科学学科“十二五”发展战略研讨的系列活动之一, 旨在讨论当前高分子物理科学研究领域中的前沿问题、机遇与挑战以及今后5~10年高分子物理领域研究方向等. 国家自然科学基金委员会化学科学部对这次研讨会的目的和意义, 对研讨会的任务与安排做了说明, 并转达了国家自然科学基金委员会和化学科学部领导有关更加侧重基础、更加侧重人才培养、加强战略研究、引导原始创新和具有重要科学意义的研究, 提高我国国际影响力的有关要求. 与会专家学者从高分子物理学科发展的需要, 就高分子物理领域长期存在而仍未解决的重要科学问题和新的学科增长点, 进行了广泛而深入的研讨, 取得了共识. .....     

论景观设计中绿色设计的作用与意义

现代社会经济发展至上,科技发展也扮演了科学的角色,自然环境被颠覆、破坏,科技越发迭,环境破坏越厉害,人类生活的景观环境也更加需要关注,景观环境中需要关注的是自然的景观、绿色的景观、景观与人的关系、景观与人的生活、绿色景观的作用与意义,人类如何维护绿色的景观,人类的生活质量才能真正提高.绿色的景观是和谐自然与人类现代发展共同发展的结果,绿色景观的维护需要尊重自然和让自然自己做功.     

评《噪声控制工程学》

由方丹群、张斌、孙家麒、卢伟健等编著的《噪声控制工程学》由科学出版社出版.该书是将声学中的噪声控制科学与机械、建筑、材料等工程学科,以及生理、心理学等诸多学科交叉,形成声学理论基础上的具有工程和设计特色的工程学科,是"噪声控制工程学"的首倡者方丹群     

浅谈物理学中的人文文化

物理学作为一门最基础的自然学科,在产生形成发展的过程中,蕴含着丰富的人文文化.为了充分挖掘自然科学中的人文思想,加强科学文化与人文文化之间的联系,文章从唯物辩证法、美学、科学道德3个方面剖析了物理学中的人文文化.     

铁电体热释电循环的能量转换机理

环境中的废热可以被铁电体在变温和变电场的热释电循环中转换为电能.然而,铁电体的极化强度随外界条件的变化一直是待解的难题.本文根据电场作用下铁电体中偶极子在三维空间转动的唯象理论,引入偶极子的耦合效应解决了极化强度在一定初始条件下随温度和电场的变化规律,推导出了奥尔森热释电循环中温度和电场对极化强度和热释电转换效率的影响规律.通过数值模拟得到如下结论:热释电循环的等高温线与电滞回线的上曲线重合;等低温线在电滞回线的中线与上线之间,由所加最大电场决定;热释电循环时,低温端的温度越接近居里点,以及高温端的温度略高于居里点,会有较高且较为稳定的热释电转换效率.上述结论与实验结果基本相符.