能源危機(jī)的解決方法精選(九篇)

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第1篇：能源危機(jī)的解決方法范文

【關(guān)鍵詞】ICT;主題單元;教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì);案例

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009―8097(2009)11―0050―04

一 引言

信息通訊技術(shù)(ICT)必將改變學(xué)習(xí)者和教育者的學(xué)習(xí)和教學(xué)體驗(yàn)。ICT與課程整合是我國教育信息化的核心內(nèi)容,目前,廣大一線教師對ICT與課程整合的認(rèn)識仍存在片面或錯(cuò)誤認(rèn)識。與此同時(shí)理論研究者們也沒有給出一個(gè)具有說服力和實(shí)用性的模式來指導(dǎo)一線教師的教學(xué)過程。ICT與課程整合的重中之重就是基于ICT的教學(xué)設(shè)計(jì),因此深入研究基于ICT的教學(xué)設(shè)計(jì)就顯得非常必要。而新課改要求改革課程內(nèi)容,加強(qiáng)與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會(huì)、科技發(fā)展的聯(lián)系,重視學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和經(jīng)驗(yàn),精選終身學(xué)習(xí)必備的基礎(chǔ)知識和技能,而要到達(dá)這個(gè)目標(biāo),教師必須進(jìn)行必要的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)。本文主要闡述了基于ICT的主題單元教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型,以及如何指導(dǎo)教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),為了幫助教師更好地理解和使用該模型,并附一案例加以說明。

二 有關(guān)主題單元設(shè)計(jì)

所謂主題,是指整合教學(xué)目標(biāo)的、跨學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容或?qū)W習(xí)任務(wù)。主題可以分解成許多的問題來解決,問題又可以進(jìn)一步具體化為可操作的任務(wù)[1]。主題的應(yīng)用可分為三個(gè)不同的層次:從宏觀的角度來看可以是一個(gè)內(nèi)容體系(即主題);從微觀的角度看可以是一節(jié)課(即課時(shí));從中觀的角度來看,定位在單元層面上的應(yīng)用,則稱為主題單元,如圖1所示。

主題單元(Thematic Unit),指與具體主題相關(guān)的一個(gè)教學(xué)單元,單元中的所有活動(dòng)相互聯(lián)系。例如,人民幣研究,家鄉(xiāng),沙塵暴,能源研究等[2]。從設(shè)計(jì)層次上來說,基于單元的教學(xué)設(shè)計(jì)是一種中觀的教學(xué)設(shè)計(jì)。祝智庭教授認(rèn)為,進(jìn)行中觀的主題單元教學(xué)有如下理由:增進(jìn)信息技術(shù)的有效使用;精簡課程;展現(xiàn)學(xué)習(xí)的交叉學(xué)科本質(zhì);提高學(xué)生興趣和精力投入;擴(kuò)展評估策略;采用合作/協(xié)作學(xué)習(xí);使學(xué)生注意力集中于掌握學(xué)習(xí)目標(biāo);使學(xué)生信息素養(yǎng)融合于創(chuàng)造性活動(dòng);塑造學(xué)生利用資源進(jìn)行研究的習(xí)慣;有利于學(xué)生安全使用網(wǎng)絡(luò)。

主題單元的設(shè)計(jì)可計(jì)劃分為單學(xué)科的主題設(shè)計(jì)模式,多學(xué)科的主題設(shè)計(jì)模式,跨學(xué)科的主題單元設(shè)計(jì)。這里我們著重介紹單學(xué)科的主題單元設(shè)計(jì),即主題直接來自某一學(xué)科科目。這種主題方式一般結(jié)構(gòu)較為簡單,以單學(xué)科為主,其他學(xué)科知識以輔助材料的形式存在。其主要特點(diǎn)是:①每個(gè)單元通過圍繞各個(gè)主題而設(shè)計(jì)教學(xué),把各種知識有機(jī)地聯(lián)系起來,還原知識本來的面目。②根據(jù)主題圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)學(xué)生的主體活動(dòng),然后以學(xué)生的主動(dòng)探究活動(dòng)組織資源,主題資源的選擇和使用都與學(xué)生的主體活動(dòng)緊密相關(guān)。③在新課程理念的指導(dǎo)下,呈現(xiàn)多樣化的評價(jià)方式。

三 基于ICT的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)模型的提出及各部分功能分析

1 模型簡介

在這個(gè)信息時(shí)代,ICT早已被人們所熟知。將ICT融入教育領(lǐng)域促進(jìn)教育改革已成為實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的必由之路。目前,已有許多可用于幫助教師運(yùn)用ICT進(jìn)行教學(xué)的系統(tǒng)模型。例如:ASSURE模型:分析學(xué)習(xí)者、確定目標(biāo)、選擇方法媒體和材料、利用媒體和材料、學(xué)習(xí)者參與、評價(jià)和修改。ICARE模型:(1)引入學(xué)習(xí)主題,激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),以及闡述學(xué)習(xí)目標(biāo);(2)連接,主要是在學(xué)生已有知識與技能的基礎(chǔ)上引進(jìn)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。(3)應(yīng)用,主要是創(chuàng)建一個(gè)新的應(yīng)用情境,促使學(xué)生將新學(xué)到的內(nèi)容應(yīng)用于另一個(gè)新的情境,促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識的遷移。(4)回顧,主要是幫助學(xué)生重新思考新學(xué)過的內(nèi)容,這往往表現(xiàn)為學(xué)生之間對某一設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行的討論。(5)拓展,主要是提供與所學(xué)內(nèi)容有關(guān)的資料,供學(xué)生參考或進(jìn)一步思考[3]。這些模型對各種資源和工具與教學(xué)的整合只起到了引導(dǎo)作用,沒能使教師思考,為什么要以這種方式進(jìn)行整合。

圖2展示了基于ICT的主題單元教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型。這個(gè)系統(tǒng)不僅具有邏輯性,而且具有易操作性。這一模型以線性方式呈現(xiàn),每一步的進(jìn)行都是以上一步的完成為基礎(chǔ),在實(shí)際的操作過程中,教師只有在完成了上一步驟才可以進(jìn)行下一步驟,每一步都是環(huán)環(huán)相扣的。最重要的是,這一模型要求教師清楚地明白,為什么要使用這些技術(shù),怎樣有效地將技術(shù)與教學(xué)整合。

2 各部分功能分析

此模型能將ICT有效地運(yùn)用于課堂教學(xué)之中,ICT的使用有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,使其分析問題是更具條理化,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),并提高學(xué)生的參與性。它主要有七部分組成:提出問題、教學(xué)目標(biāo)、技術(shù)支持、理論基礎(chǔ)、教學(xué)策略、教學(xué)評價(jià)、教學(xué)反思等,下面我們來一一介紹各部分的功能。

(1) 提出問題

這一模型從提出問題開始,問題是單學(xué)科的內(nèi)容體系中所要求掌握的某個(gè)知識點(diǎn)。例如,“能源”這一知識點(diǎn),提出“我們要采取什么措施來預(yù)防我國將要面臨的能源危機(jī)?”這一問題。問題的提出是這個(gè)模型中的第一步,要求這個(gè)問題具有真實(shí)性、不易建構(gòu)性和挑戰(zhàn)性。另外,還要求這個(gè)問題與目標(biāo)群體(即學(xué)生)具有關(guān)聯(lián)性。通常,教師都會(huì)設(shè)想,學(xué)生會(huì)明白提出問題與知識點(diǎn)之間的聯(lián)系,也會(huì)理解所提問題的價(jià)值,可事實(shí)恰恰相反,如果問題與他們毫無聯(lián)系,他們就不能將自己置身于這一問題之中[4]。

(2) 教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)明確指出了在主題單元教學(xué)完成時(shí)學(xué)生所應(yīng)達(dá)到的學(xué)習(xí)結(jié)果。教師可以依據(jù)ABCD模式(A代表對象,B代表行為,C代表?xiàng)l件,D代表標(biāo)準(zhǔn))寫出具體的教學(xué)目標(biāo)。例如,在“能源”這一主題單元結(jié)束時(shí),學(xué)生能夠用概念圖100%正確地描述出我國的能源現(xiàn)狀。

(3) 技術(shù)支持

為了能夠闡明問題且達(dá)到教學(xué)目標(biāo),要求教師仔細(xì)考慮清楚,在主題單元教學(xué)中可能會(huì)使用到的所有技術(shù)。在模型中所說的技術(shù)主要是指軟件方面,如:多媒體課件、基于網(wǎng)絡(luò)的資源以及通訊工具(如:語音聊天、論壇等)、概念圖或其他的ICT工具。

(4) 理論基礎(chǔ)

使用ICT不是因?yàn)樗m用,或是在某種程度上可以展示出它的有效性,而是能夠加快學(xué)習(xí)進(jìn)程、提高學(xué)習(xí)效率。如果技術(shù)使用不當(dāng)就會(huì)對學(xué)習(xí)起到反作用,影響學(xué)習(xí)效果。教師需要挑選適合的技術(shù)并證明:

① 適合這個(gè)主題嗎?為什么?

② 使用這些技術(shù)對教學(xué)效果有何作用?

③ 這些技術(shù)是怎樣對教學(xué)過程產(chǎn)生幫助的?而且Boblyer、Edwards和Havriluk還指出,要從以下幾點(diǎn)解釋使用這些技術(shù)的合理性:

a、增加學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

b、提高教師教學(xué)水平。如:幫助學(xué)生將資料或問題直觀化、具體化,或幫助監(jiān)控學(xué)習(xí)過程。

c、幫助改革教學(xué)方法。如:合作學(xué)習(xí)和基于問題的學(xué)習(xí)等。

d、提高學(xué)生知識建構(gòu)的能力[5]。

(5) 教學(xué)策略

在確定使用哪些技術(shù)并明確知道使用他們的原因之后,教師必須決定如何高效地將所選技術(shù)融入主題單元教學(xué)之中。因?yàn)橐粋€(gè)主題單元是由多節(jié)課來完成的,使用ICT來輔助教學(xué)的每個(gè)細(xì)節(jié)都會(huì)分散在每節(jié)課之中,而對于每節(jié)課,教師都應(yīng)該清楚的回答以下問題:

① 我們將會(huì)使用到與ICT有關(guān)的哪些資源,如:網(wǎng)站、學(xué)習(xí)光盤或?qū)W習(xí)包?

② 我們應(yīng)采取什么樣的方式來使用這些資源?

③ 我們?yōu)槭裁匆赃@種方式來使用這些資源?

④ 在課堂中學(xué)生要做什么?

⑤ 是否提供書面資料并講授?

對于整個(gè)主題單元教學(xué)來說,教師需要搞清楚,怎樣把這節(jié)課所講的內(nèi)容與下節(jié)課將要講的內(nèi)容有機(jī)地聯(lián)系起來,以及這樣做的原因。其次,當(dāng)教師進(jìn)行基于ICT的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮到以下幾點(diǎn):

① 學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)能夠提高學(xué)生的批判性思考及深層次思考的能力

② 學(xué)生能夠理解所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容

③ 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

④ 學(xué)生能夠自主控制學(xué)習(xí)內(nèi)容、步調(diào)及結(jié)果

(6) 教學(xué)評價(jià)

通常,在主題單元學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí),學(xué)生將會(huì)對其做出評價(jià),看看與這一主題單元相關(guān)知識點(diǎn)的掌握程度。這一評價(jià)會(huì)反映在過程和結(jié)果兩個(gè)方面。對于過程的評價(jià)主要是看學(xué)生使用ICT完成學(xué)習(xí)任務(wù)的情況、在小組中的表現(xiàn)以及最后的作業(yè)。評價(jià)學(xué)習(xí)過程使用的方法有填寫在線反饋調(diào)查表、自我評價(jià)或小組評價(jià)。評價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果的目的在于調(diào)查學(xué)習(xí)結(jié)果的質(zhì)量,如:問題的解決方法或使用了哪些技術(shù)。一般有兩種方式評價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果:一種是基于ICT的,另一種是不基于ICT的?；贗CT的評價(jià)包括基于計(jì)算機(jī)的測試、PPT展示、在博客上寫下感悟或建構(gòu)概念圖。不基于ICT的評價(jià)包括書面報(bào)告、學(xué)結(jié)或書面回答問題[6]。

(7) 教學(xué)反思

一個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)的好壞取決于它的執(zhí)行情況及最終的學(xué)習(xí)結(jié)果。在執(zhí)行過程中,教師通常會(huì)遇到許多限制和約束,這些會(huì)影響到技術(shù)的選擇和教學(xué)的策略。在完成了教學(xué)任務(wù)后,教師需要反思ICT與該主題單元整合的教學(xué)情況,重點(diǎn)應(yīng)放在使用的技術(shù)是否合理、具有哪些優(yōu)缺點(diǎn)、是否可以改進(jìn)等。另外,教師還應(yīng)進(jìn)行深層次的思考,其他教師針對不同教學(xué)內(nèi)容和不同教學(xué)目標(biāo)應(yīng)如何利用ICT進(jìn)行教學(xué)。這一問題不僅包含了技術(shù)選擇、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)活動(dòng),而且還包含了評價(jià)方式、ICT與主題單元整合的提高方法。以下幾點(diǎn)可以幫助教師反思基于ICT的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì):

① 是否回答了主題單元學(xué)習(xí)中的主要問題?

② 是否完成了教學(xué)設(shè)計(jì)中所規(guī)定的學(xué)習(xí)活動(dòng)?

③ 所選技術(shù)是否支持教學(xué)活動(dòng)?

④ 所選技術(shù)是否合理?

⑤ 所使用的工具能否得到進(jìn)一步改進(jìn)?

⑥ 學(xué)生的評價(jià)方法是否正確?

⑦ 我們怎樣改進(jìn)在主題單元學(xué)習(xí)中所使用的ICT技術(shù)?

四 基于ICT的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)模型案例分析

以前面所提到的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ),該案例以能源為主題單元,學(xué)習(xí)對象為高中一年級學(xué)生。整個(gè)主題單元的講授共分為兩部分,第一部分為課堂教學(xué),由兩節(jié)課來完成,每節(jié)課時(shí)70分鐘;第二部分為在線學(xué)習(xí),為期三天。學(xué)習(xí)該主題單元的主要目的是讓學(xué)生了解當(dāng)前我國的能源情況,并提出我國將要面臨的能源危機(jī)的解決方案。在教學(xué)中,有以下七種ICT工具可供使用:IE瀏覽器、PPT、概念圖、QQ群、飛信、論壇和電子郵件等。

該主題單元的教學(xué)過程如下:在第一節(jié)課中,學(xué)生要完成兩個(gè)任務(wù),第一個(gè)任務(wù)是使用IE瀏覽器上網(wǎng)查找資料并與小組成員進(jìn)行討論,最后用概念圖描繪出當(dāng)前我國的能源狀況;第二個(gè)任務(wù)是查找有關(guān)我國近20年將要面臨能源危機(jī)的資料與小組成員進(jìn)行討論。課后,學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí),分享課上查找的資料,并通過在線討論或e-mail的方式與小組成員進(jìn)行深入討論。在第二節(jié)課中,學(xué)生進(jìn)行面對面的交流,總結(jié)出關(guān)于能源危機(jī)的可能解決方案,最后布置作業(yè),每組在下周交出能源危機(jī)解決方案的書面報(bào)告。

五 結(jié)語

我國的教育信息化己經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用與創(chuàng)新的階段。使用基于ICT的主題單元教學(xué)設(shè)計(jì)不僅能夠增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效率,它的最大的優(yōu)點(diǎn)在于將ICT整合入實(shí)際的教學(xué)之中,為教師在教學(xué)過程中使用技術(shù)提供了理論與策略支持,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]Moallem, M. An interactive online course: A collaborative design model[J]. Educational Technology Research and Development, 2003,51 (4):85-103.

[4] Savery, J. R& Duffy, T. M. Problem based learning: An instructional model and its constructivist framework[J]. Educational Technology, 2006, (5):31-38.

第2篇：能源危機(jī)的解決方法范文

【關(guān)鍵詞】吸收式熱泵；節(jié)能技術(shù)；發(fā)展?fàn)顩r

一、吸收式熱泵的簡介

吸收式熱泵是以熱能為補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)從低溫向高溫輸送熱量的設(shè)備。吸收式熱泵有兩種類型，一種是輸出熱的溫度低于驅(qū)動(dòng)熱源的第一類熱泵和輸出熱的溫度高于驅(qū)動(dòng)熱源的第二類熱泵。

吸收式熱泵的原理與吸收式制冷機(jī)的原理一樣，都是在發(fā)生器中充有溴化鋰溶液，由于水的沸點(diǎn)較低，當(dāng)加熱時(shí)，水便從溴化鋰溶液中蒸發(fā)出來。蒸發(fā)出來的水蒸氣進(jìn)入到冷凝器中冷凝成水，經(jīng)節(jié)流閥在蒸發(fā)器中蒸發(fā)。帶走箱內(nèi)的熱量，蒸發(fā)出的水氣又被吸收器中的溴化鋰溶液吸收，放出熱量，在通過溶液泵提升到發(fā)生器中加熱蒸發(fā)，就這樣不斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。

吸收式熱泵既有吸收式制冷機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)，有含有熱泵的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）安全，機(jī)組在真空下運(yùn)行，無高壓爆炸危險(xiǎn)，安全可靠；

（2）可靠，機(jī)組運(yùn)動(dòng)部件少，運(yùn)轉(zhuǎn)安靜，可靠性高，使用壽命長。

（3）可調(diào)，負(fù)荷范圍廣，對外界條件變化的適應(yīng)性強(qiáng)。

（4）節(jié)地：單機(jī)負(fù)荷大，有利于減少機(jī)組臺數(shù)，減少機(jī)房占地。

（5）一機(jī)多用：可實(shí)現(xiàn)夏季制冷，冬季采暖，同時(shí)提供生活熱水。

（6）節(jié)約能源，可利用低品位余熱，熱能驅(qū)動(dòng)，節(jié)約電耗。

雖然吸收式熱泵的優(yōu)勢很明顯，但它也有些許缺點(diǎn)，它的熱力系數(shù)較低，一般為0.4～2，制取冷量的效率不高；且設(shè)備比壓縮熱泵循環(huán)龐大，靈活性較小，難以實(shí)現(xiàn)空冷化。

雖然有些許缺點(diǎn)，但吸收式熱泵在節(jié)能方面的前景還是巨大的。

二、吸收式熱泵的節(jié)能

吸收式熱泵的節(jié)能可以從三個(gè)方面來進(jìn)行論述：

1.能源利用的節(jié)能研究

吸收式熱泵，通過利用各種熱能來驅(qū)動(dòng)制冷劑在蒸發(fā)器與冷凝器之間的循環(huán)流動(dòng)，來代替壓縮機(jī)的作用，這樣可以節(jié)省大量的電能，這樣用低品位能來代替高品能，這樣可以節(jié)省由高品位能轉(zhuǎn)化為低品味過程中的能量浪費(fèi)；而且吸收式熱泵利用的是工業(yè)廢熱或者余熱，這樣可以使得能源回收利用，也可已可以將夏天的余熱積蓄起來到冬天在利用，可以實(shí)現(xiàn)能源的季節(jié)性轉(zhuǎn)移。

2.吸收式熱泵熱源的節(jié)能研究

通過對低溫?zé)嵩催M(jìn)出口溫度、熱水溫度和驅(qū)動(dòng)熱源溫度等熱源的控制，從而來影響熱泵機(jī)組的運(yùn)行性能，從而提高熱泵的效率，節(jié)約能源。

由于低溫?zé)嵩礈囟壬?，?huì)使其本身與制冷劑蒸汽的傳熱溫差增大，蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱效率提高，從低溫?zé)嵩次盏臒崃吭黾樱c此同時(shí)蒸發(fā)溫度升高，蒸發(fā)器內(nèi)的壓力增大，這有利于吸收器內(nèi)的溶液吸收制冷劑蒸汽，使吸收效果增強(qiáng)，從而提高吸收式熱泵系統(tǒng)的COP值；隨著熱水溫度的降低，吸收器和冷凝器內(nèi)的溫度降低，吸收器內(nèi)的壓力下降，吸收效果變好，使得從低溫?zé)嵩次盏臒崃吭黾?，COP值升高，當(dāng)熱水溫度升高，冷凝器的溫度和壓力的升高，低溫發(fā)生器的壓力也升高，使得低溫發(fā)生器產(chǎn)生制冷劑蒸汽所需的溫度升高，而當(dāng)從高溫發(fā)生器過來的制冷劑蒸汽無法釋放變相潛熱式，低溫發(fā)生器產(chǎn)生的制冷劑蒸汽會(huì)大大減少，影響整個(gè)熱泵系統(tǒng)的性能，降低COP值；由于驅(qū)動(dòng)熱源溫度的升高導(dǎo)致發(fā)生器產(chǎn)生更多的溫度更高的制冷器蒸汽，低溫發(fā)生器產(chǎn)生的制冷劑蒸汽增加，更多的制冷劑變成冷劑水，這樣從低溫?zé)嵩粗形盏臒崃恳苍黾恿?，使得熱泵系統(tǒng)的COP值升高。

3.自動(dòng)化管理的節(jié)能研究

通過對熱泵系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠，不需人值守操作，從而節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用和人力成本；而且能夠?qū)⑾到y(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，安裝維修方便，大大節(jié)省施工時(shí)間，節(jié)省安裝費(fèi)用。

自動(dòng)化管理，在房間內(nèi)設(shè)置傳感器，通過檢測房間中的溫濕度，轉(zhuǎn)換信號后傳送到計(jì)算機(jī)后，與系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行對比后，通過控制器來調(diào)節(jié)執(zhí)行器，改變熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行方式，從而保持室內(nèi)良好的熱濕環(huán)境，這樣不僅能節(jié)省人力成本也能更精確地控制室內(nèi)溫度，從而避免了應(yīng)為人為因素導(dǎo)致的能量浪費(fèi)。

三、當(dāng)前存在的問題與解決辦法

雖然吸收式熱泵在節(jié)能方面有著巨大的前景，發(fā)展?fàn)顩r良好，但在實(shí)際運(yùn)行過程中還是存在許多問題。

1.首先是，熱泵系統(tǒng)的機(jī)組受到溶液高溫腐蝕性問題的限制。LiBr-H2O溶液作為吸收循環(huán)當(dāng)前最常用的工質(zhì)對，是因?yàn)槠渚哂袃?yōu)秀的物理化學(xué)性質(zhì)，溴化鋰與水的沸點(diǎn)差別很大，純度也高，作為制冷劑的水價(jià)廉、氣化潛熱大、無毒、無味安全性能好，而且溶液的吸水性能強(qiáng)。但是溴化鋰溶液就有腐蝕性，在有氧情況下對金屬的腐蝕非常嚴(yán)重，因此對于材料的選用有嚴(yán)格的要求。

因此為了彌補(bǔ)以上不足，必須要研制出高效的防腐劑，如添加ZnCl2、CaCl2、LiCl、ZnBr2、C2H6O2等等，或者也可以另外尋找合適的工質(zhì)對，如LiCl-H2O、NaOH-H2O以及四元、五元工質(zhì)的開發(fā)。新工質(zhì)雖然克服了傳統(tǒng)工質(zhì)性能上的一些缺點(diǎn)，但在不同程度上削弱了傳統(tǒng)工質(zhì)在化學(xué)物理性質(zhì)上的優(yōu)勢。

2.其次，目前吸收式熱泵的成本較高，由于吸收式熱泵的各個(gè)設(shè)備都是單獨(dú)生產(chǎn)然后再分別組裝在一起，這樣使得熱泵的生產(chǎn)和使用的規(guī)模經(jīng)濟(jì)比較大，沒有能實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域的規(guī)?；?。

熱泵的規(guī)?；侵笇岜脵C(jī)組中的各個(gè)設(shè)備將之組合成幾個(gè)模塊，使其模塊的規(guī)模大小達(dá)到了一定的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，這樣能大大節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間。例如將吸收式熱泵機(jī)組分成兩塊，一塊是蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥，另一塊是吸收器、發(fā)生器和溶液泵，將他們組合成兩個(gè)模塊進(jìn)行生產(chǎn)這樣就可以大大節(jié)省單獨(dú)生產(chǎn)再組合在一起的時(shí)間。

3.最后，就是吸收式熱泵中的非正常結(jié)霜的問題。這其中有包括三種現(xiàn)象：

（1）室外環(huán)境溫度大于0℃，開機(jī)不久，整個(gè)換熱器上散熱片表面凝露水就會(huì)凝結(jié)成薄霜，很快霜越結(jié)越厚。室內(nèi)機(jī)制熱效果差，且呈現(xiàn)化霜頻繁現(xiàn)象。該故障一般是室外換熱器上散熱片表面臟堵、室外風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障或室外換熱器進(jìn)、出風(fēng)口有阻擋物造成。 解決方法：室外換熱器清洗、檢查風(fēng)機(jī)系統(tǒng)或排除進(jìn)、出風(fēng)口的阻擋物。

（2）室外環(huán)境溫度大于0℃，開機(jī)不久，室外側(cè)換熱器底部結(jié)霜很厚，換熱器大部分未有凝露水，隨時(shí)間推延結(jié)霜，由下至上結(jié)霜在延伸；室內(nèi)風(fēng)機(jī)始終處于防冷風(fēng)低速運(yùn)行；空調(diào)器頻繁化霜。該故障一般是系統(tǒng)缺制冷劑。 解決方法：先查系統(tǒng)泄漏點(diǎn)修復(fù)、加制冷劑。

四、結(jié)語

總之，吸收式熱泵在當(dāng)前的發(fā)展過程中，還是朝著良性的方向在前進(jìn)，而熱泵技術(shù)的推廣主要是依賴于技術(shù)的改進(jìn)以及這些設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益，為了能早日普及吸收式熱泵，我們要早日研發(fā)出既與設(shè)備完全匹配，有具有完美的物理化學(xué)性質(zhì)的工質(zhì)，我們也要盡力的解決當(dāng)前出現(xiàn)的問題，更要及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]彥啟森 石文星 田長青.空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù) 中國建筑工業(yè)出版社，2010.7

[2]龍惟定 武涌.建筑節(jié)能技術(shù) 中國建筑工業(yè)出版社，2011.8

作者簡介：

第3篇：能源危機(jī)的解決方法范文

關(guān)鍵詞 乳化汽油；表面活性劑；進(jìn)展；研究

中圖分類號TE626 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）42-0047-02

Development Direction and Research Progress of Emulsified Gasoline

REN Yuming, LIU Jianfeng, WU Xiaoyan, WANG Yongli

Institute of Applied Chemistry of Hebei North University，Zhangjiakou 075000，Hebei Province，China

AbstractSummarizing the research and achievements，introducing the energy-saving mechanism and analyzing the current problems，this paper proposed the influence factors and the development direction of future emulsified gasoline.

Keywordsemulsified gasoline oil; surfactant; progress; research

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對能源的需求也在持續(xù)地增長，階段性 “汽油荒”的不斷出現(xiàn)，凸顯了汽油的供應(yīng)量與日益增長的消耗量之間的矛盾，能源短缺已逐漸成為限制經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素。此外，我國汽車的保有量逐年攀升，大量汽車尾氣的排放也造成了城市空氣的污染，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的燃燒不完全的烴類化合物、CO、NOx、SOx、鉛和炭等金屬和非金屬微粒對人類健康的危害日趨嚴(yán)重，節(jié)約石化能源和降低燃燒污染迫在眉睫。乳化汽油是一種清潔替代燃料，可以改善燃燒過程，促進(jìn)烴類化合物的完全燃燒，從而有效的降低能源消耗以及減少CO、NOx、SOx等污染物的排放，因此，對緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染具有重要的意義。

1 研究現(xiàn)狀

近二十多年來，我國的燃料油乳化技術(shù)獲得了很大的發(fā)展。在80年代，燃油乳化技術(shù)就被列為“八五”期間重點(diǎn)研制和推廣項(xiàng)目。藺恩惠等[1]研究發(fā)現(xiàn)乳化汽油的摻水量與表面活性劑和醇的種類及配比有關(guān)，適量的鹽濃度可以增加摻水量，道路試驗(yàn)表明所制備的乳化汽油可節(jié)油10%左右。許際清[2]研究了超聲乳化法制備乳化汽油的工藝。李興福等[3-4]研究了摻水汽油微乳狀液中不同類型及配比的復(fù)配表面活性劑和丁醇對摻水量和臨界溫度的影響。還提出了微乳汽油濃縮的思路，使摻水汽油微乳過程簡單實(shí)用、安全可靠。清華大學(xué)的葛陽等[5-6]研究了單滴乳化燃油的微爆模型和微爆規(guī)律，并對乳化油滴的“冷滴”、“無水層生成”等現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。周雅文等[7]考察了不同醇、表面活性劑與助劑不同配比、陽離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)配對形成單相微乳汽油的影響。吳可克等[8]探討了汽油微乳體系中，不同乳化方式、表面活性劑的配比、助表面活性劑對摻水量和穩(wěn)定性的影響。王永利等[9]研制出了摻水量10.0%的高穩(wěn)定性的乳化汽油，可穩(wěn)定放置300d以上不分層。張東瑾[10]利用脂肪酸和有機(jī)胺反應(yīng)生成的皂做主表面活性劑制備微乳汽油，當(dāng)脂肪酸和有機(jī)胺的摩爾配比為1. 6~2. 1時(shí)，可制得較穩(wěn)定的微乳汽油。

2 有待研究的問題

乳化汽油可以提高燃燒率，降低能耗，煙度低，污染少，這些優(yōu)點(diǎn)已成為業(yè)界的共識。對于汽油乳化技術(shù)，雖然早在20世紀(jì)40年代已著手研究，但仍存在一些問題需要當(dāng)代研究者去解決。

1）穩(wěn)定性問題。乳化汽油受溫度、保存時(shí)間、保存容器等條件的影響較大。由于熱力學(xué)分子運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)存一段時(shí)間后，乳化汽油會(huì)出現(xiàn)破乳，析水，分層現(xiàn)象，導(dǎo)致不能長期儲(chǔ)存。因此研發(fā)合適的乳化劑和乳化工藝，制備出性能穩(wěn)定的乳化汽油是目前的首要任務(wù)；

2）乳化成本高。根據(jù)現(xiàn)有的汽油乳化技術(shù)，要想配制摻水量高、穩(wěn)定性好的乳化汽油，需要較大用量的乳化劑，但是目前國內(nèi)用的乳化劑一般價(jià)格都比較高，省油不省錢成為限制乳化汽油推廣的重要因素，所以合成廉價(jià)高效的乳化劑是降低乳化成本的重要途徑；

3）外觀顏色問題。由于乳化油液滴直徑較大，故大部分的乳化汽油外觀呈乳白色，雖然穩(wěn)定性可以達(dá)到使用要求，但推廣時(shí)用戶難以接受。因此，應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)乳化工藝，開發(fā)外觀與普通汽油一致的乳化汽油；

4）摻水量低。摻水量和乳化液的穩(wěn)定性有直接關(guān)系。一般來說摻水量越高，乳化油的成本越低，但是乳液的穩(wěn)定性會(huì)變的較差。所以研究者應(yīng)在提高摻水量和增加穩(wěn)定性之間尋找平衡點(diǎn)。

3 節(jié)能降污原理

3.1 降低油耗

由于各種因素作用，汽油在內(nèi)燃機(jī)中的燃燒是不完全的，而乳化汽油的燃燒過程中由于水的存在，改良了燃燒歷程，可以使燃燒更加完全。乳化汽油是油包水型乳液，由于水的沸點(diǎn)低于油的沸點(diǎn)，當(dāng)溫度急劇升高時(shí)，水先沸騰汽化，當(dāng)水膨脹壓力超過油表面張力及環(huán)境壓力之和時(shí)，水蒸氣沖破油膜束縛，相當(dāng)于極小的爆炸，形成二次霧化，使油滴分成細(xì)小的顆粒。細(xì)小的油顆粒與空氣接觸的總比表面增加，減少了不完全燃燒和排煙損失，提高了燃燒效率。微爆產(chǎn)生無數(shù)爆炸波，沖破包圍火焰面的CO2、N2抑制層，從而使空氣形成強(qiáng)烈的紊流，燃燒室內(nèi)空氣與油氣分布更均勻，提高了燃燒效率[11]。由于含水燃燒可以降低燃燒室內(nèi)部溫度，減少甚至消除熾熱部位，均化混合氣濃度，因此有利于減少汽油機(jī)的爆震，相應(yīng)可以通過提高壓縮比來降低油耗率，提高熱效率。燃燒過程中形成的C會(huì)與水蒸氣發(fā)生水煤氣反應(yīng)，將C中包含的能量釋放出來。對于燃燒形成的CO，水汽化成水蒸氣，產(chǎn)生許多OH活性基團(tuán)，促使一氧化碳盡可能完全燃燒。因此不僅減少了C和CO排放，使燃燒更加完全，同時(shí)節(jié)省了燃油[12]。

3.2 減少NOx的生成

高溫、富氧以及氮與氧在高溫下的長時(shí)間滯留是產(chǎn)生NOx的三個(gè)重要條件。由于在燃燒過程中水的升溫、汽化吸熱，能使燃燒溫度和燃燒室壁面溫度降低，防止燃燒火焰局部高溫，有利于降低NOx的生成。乳化汽油的“微爆”燃燒改善了燃燒效果，提高了空氣的利用率，從而降低了燃燒氣體中氧的濃度，這樣就大大降低了NOx的生成率[13]。

3.3 減少炭煙和顆粒的生成

在高溫、高壓、缺氧條件下燃油裂解并脫氫，反應(yīng)時(shí)間短，烴類不能充分發(fā)生反應(yīng)等都是生成炭煙和顆粒的重要因素。乳化汽油在燃燒過程中由于發(fā)生二次霧化，油氣混合均勻度提高，減少了局部缺氧現(xiàn)象。并且，于內(nèi)燃機(jī)含水燃燒過程中水的汽化吸熱，發(fā)生水煤氣反應(yīng)，減少了局部高溫區(qū)，抑制了燃料熱裂解的傾向，使用乳化汽油可大大減少炭煙和顆粒的生成[14]。

4制備乳化汽油的影響因素

目前，關(guān)于乳液、微乳液的理論研究還很不完善。制備乳化汽油的主要影響因素有：乳化劑種類及HLB值、乳化劑用量、助乳化劑種類及其用量、乳化溫度、乳化時(shí)間等[15]。作者研究了乳化汽油的制備工藝，發(fā)現(xiàn)乳化劑的種類及HLB值、乳化劑用量、助乳化劑種類及用量是影響乳化汽油穩(wěn)定性和摻水量最主要的因素。

4.1 乳化劑的選擇

乳化劑是乳化汽油的摻水量和穩(wěn)定性的重要影響因素，所以選擇合適的乳化劑是制備乳化汽油的一個(gè)重要的步驟。乳化劑的選擇和復(fù)配在基于親油親水平衡（HLB）值理論的同時(shí)應(yīng)該綜合考慮多種因素的影響。作者篩選了多種復(fù)配乳化劑發(fā)現(xiàn)以Span80、CTAB復(fù)配作為乳化劑，當(dāng)HLB值為11.0時(shí)，制得的乳化汽油可穩(wěn)定放置300d以上不分層，穩(wěn)定性很高。

4.2 乳化劑用量

乳化劑的用量對乳化汽油的穩(wěn)定性影響很大。乳化劑的加入可以降低油水界面張力，使得兩者能更好的互溶，增加乳液的穩(wěn)定性。作者考察了乳化劑用量分別為4%、5%、6%對乳化汽油穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)隨著乳化劑用量的增加，乳化汽油的穩(wěn)定性升高。當(dāng)乳化劑用量為6%時(shí)，制得了摻水量為18%的乳化汽油。

4.3 助乳化劑

助乳化劑可以降低界面張力，使更多的表面活性劑被吸附在界面上;降低界面剛性，增加界面膜的流動(dòng)性，減少微乳液形成所需的彎曲能，降低乳化劑的用量。目前，常用的助乳化劑有中碳醇、中碳銨、醚類等。由于中碳醇廉價(jià)易得，故應(yīng)用較為廣泛。

4.4 乳化溫度

在通常情況下，粘度和表面張力都隨著溫度升高而降低，溫度升高將有利于形成穩(wěn)定的乳化液存在臨界溫度，當(dāng)溫度達(dá)到臨界溫度時(shí)表面張力將消失，從而乳化液穩(wěn)定性達(dá)到最佳。但當(dāng)溫度超過臨界溫度時(shí)，液體粒子容易凝結(jié)，從而破壞乳化液的穩(wěn)定性[16]。

5 乳化汽油的研究方向及前景

乳化汽油在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益方面都具有十分明顯的優(yōu)勢，我國的燃油乳化技術(shù)開發(fā)較遲，雖然取得了一定的發(fā)展，但是至今尚未大面積推廣使用。目前仍有許多問題有待于進(jìn)一步研究。

1）對燃燒過程的節(jié)油機(jī)理還需要做更深入的研究和探討；

2）成本是制約乳化汽油應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一，單靠篩選現(xiàn)有的乳化劑，無法滿足汽油乳化技術(shù)的發(fā)展要求，利用現(xiàn)有理論知識，設(shè)計(jì)合成價(jià)格低廉、乳化效率高的乳化劑是未來乳化技術(shù)發(fā)展的重要支撐；

3）乳化汽油的熱值較一般汽油低，可考慮加入水裂解催化劑，來提高乳化汽油的熱值，此方面尚缺乏詳細(xì)的研究；

4）對乳化汽油的性能進(jìn)行詳細(xì)的研究，如針對乳化汽油的發(fā)火性、低溫性、腐蝕性等不同情況，研究出合理的解決方法；

5）對使用乳化汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放特性進(jìn)一步考察，以確定取得最佳節(jié)油和排放效果的摻水量和工作條件。

使用乳化汽油不僅能降低積炭形成，保護(hù)內(nèi)燃機(jī)，而且還能降低油耗，減少廢氣排放。如果乳化汽油能在社會(huì)上被廣泛推廣和應(yīng)用，將有效地緩解能源危機(jī)，給我國節(jié)能減排工作帶來新的途徑，所以乳化汽油具有廣闊的前景。

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第4篇：能源危機(jī)的解決方法范文

關(guān)鍵詞：建筑；節(jié)能；設(shè)計(jì)

節(jié)能作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到諸多方面，如自然環(huán)境、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑施工、政策法規(guī)、物業(yè)管理、居民節(jié)能意識等。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在現(xiàn)階段還存在一定的問題，比如片面追求建筑面積，設(shè)計(jì)時(shí)執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)比例較低、公眾的節(jié)能意識薄弱、缺乏可操作性的法律法規(guī)等等，但是作為我國國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一的建筑業(yè)，必須和各方共同努力，加大科技研究力度，采取嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲措施，從前期著手，大力推廣節(jié)能型建筑，這也是我國走實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

一 我國建筑節(jié)能的現(xiàn)狀

我國城市化的快速的發(fā)展勢必會(huì)帶動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展，城市房屋大量增加，造成建材及能源的大量耗費(fèi)，特別是建筑物的采暖設(shè)備和空調(diào)都耗費(fèi)巨大的能源。目前在建筑方面的總耗能已經(jīng)占據(jù)全國總消耗的45%，因此，建筑節(jié)能必須立刻實(shí)行，這將有利于以后經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。建筑節(jié)能概念的正式提出是在二十世紀(jì)七十年代，發(fā)達(dá)國家在經(jīng)過幾十年的發(fā)展后，在建筑節(jié)能這方面已取得良好的成績，而我國建筑節(jié)能的實(shí)施相對于發(fā)達(dá)國家要晚，在這方面的水平落后于這些發(fā)達(dá)國家。例如在單位面積采暖能耗方面的消耗是發(fā)達(dá)國家的3倍以上，提高建筑節(jié)能水平迫在眉睫。

二 建筑單體的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）建筑外部維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成是由墻、屋頂和門窗構(gòu)成建筑物的能耗，其主要取決于熱傳導(dǎo)及冷風(fēng)滲透，而住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量占采暖熱耗的1/3以上。當(dāng)代建筑由于追求造型的新穎與變化，立面上的凹凸增多，突出墻體的構(gòu)件也逐漸的變多，然而這些設(shè)計(jì)手法雖然豐富了建筑物的造型，卻無形中提高了建筑的節(jié)能，為此，墻體的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)力求建筑立面簡單整潔、沒有繁多的凹凸變化，保證較低的體型系數(shù)和傳熱面積的漸少，確保墻體自身的低能耗，目前，外墻外保溫復(fù)合墻體成為現(xiàn)代節(jié)能墻體的主流，外墻的保溫是在主墻體結(jié)構(gòu)外側(cè)粘接材料的作用下，裝訂一些保溫材料，同時(shí)在保溫材料的外側(cè)利用玻璃纖維網(wǎng)對其加強(qiáng)及鞏固，涂刷粘結(jié)膠漿，其主要由混凝土墻體（或其它材料組成的承重結(jié)構(gòu)）、保溫層、流動(dòng)空氣層、干掛石材墻面等部分組成，外保溫方式防止冷、熱橋產(chǎn)生，優(yōu)于內(nèi)保溫；流動(dòng)空氣層揮發(fā)保溫板水汽，保持保溫板的干燥及保溫效果；干掛幕墻“遮陽傘”功能，保護(hù)外保溫板不受雨侵蝕，還可以抵擋太陽熱輻射，而外墻外保溫體系可以起到保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)，延長建筑壽命，同時(shí)也便于將來對現(xiàn)有建筑物進(jìn)行節(jié)能改造，具有長遠(yuǎn)的研究與應(yīng)用價(jià)值，此外，墻體植被也可以吸收太陽輻射，降低外墻表面溫度，減少傳入室內(nèi)的熱源，并且有助于吸塵和消音，美化建筑立面造型和調(diào)節(jié)局部微氣候。

（2）門窗保溫措施保溫材料

我國采暖居住建筑經(jīng)窗戶損失的熱量約占全部建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損失量的50%。提高建筑門窗保溫性能的途徑有：窗框選材：選用導(dǎo)熱系數(shù)低的塑鋼或者鋁合金斷熱型材。其中，鋁合金斷熱橋應(yīng)有足夠的長度，一般不宜小于15mm，才能保證斷熱橋有足夠大的熱絕緣系數(shù)。成窗必須要做到真正斷熱。對于平開窗，五金配件與鋁合金斷熱型材不配套，裝上五金件后，斷熱的鋁合金型材又被里外聯(lián)通，導(dǎo)致斷熱型材傳熱能力加強(qiáng)，所以作平開窗時(shí)，應(yīng)解決五金件及安裝上存在的問題。使用中空鍍膜玻璃：中空玻璃空氣層厚度對其熱絕緣系數(shù)影響較大，在型材斷面尺寸允許情況下，空氣層厚度盡可能取大。試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣層不大于20mm 時(shí)，傳熱熱絕緣系數(shù)隨空氣層厚度增大而增加。如果條件允許，采用中空充氬氣等惰性氣體會(huì)使中空玻璃熱工性能進(jìn)一步改善。住宅建筑節(jié)能，在降低建筑能耗的同時(shí)，為居住者提供更健康舒適的居住熱工環(huán)境。

三 屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)

在一般情況下整個(gè)建筑中屋面的傳熱耗熱量在僅占7%～ 8%，但對于頂層房間的熱工性能影響卻非常明顯。提高屋頂保溫、隔熱性能應(yīng)宜采用熱阻值大、性能穩(wěn)定、輕質(zhì)高效、吸水率低、耐久性好的材料作為保溫層。北方地區(qū)冬季寒冷，夏季干旱雨少，日照時(shí)間長，春季風(fēng)沙又大，不宜采用架空通風(fēng)隔熱層或通風(fēng)坡屋頂?shù)臉?gòu)造形式，由于屋頂圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面受到的太陽輻射強(qiáng)度和日照時(shí)數(shù)以水平面為最大，所以屋頂隔熱保溫尤為突出和要重。經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算選用120mm厚阻燃型膨脹聚苯板（EPS）則 K≈0.274W/（m2 K）是合理的經(jīng)濟(jì)厚度。具體做法如下：屋面結(jié)構(gòu)層一隔氣層一保溫層（120mm）厚阻燃型膨脹聚苯板（EPS）一保護(hù)層一防水層一保護(hù)層。冬季可以避免室內(nèi)的熱量散發(fā)，夏季又避免了太陽輻射熱直接照射屋面?zhèn)鲗?dǎo)到室內(nèi)，同時(shí)具有隔熱保溫效果明顯、構(gòu)造簡單、施工方便、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)。

四 節(jié)能設(shè)計(jì)的措施

建筑設(shè)計(jì)工作在建筑業(yè)中的重要性不言而喻，設(shè)計(jì)方案的出臺會(huì)直接影響到日后的施工建設(shè)。過去的建筑設(shè)計(jì)，只考慮建筑的空間形態(tài)、日照間距以及容積率等因素，而在建筑節(jié)能方面考慮的問題則比較少，節(jié)能設(shè)計(jì)一般只體現(xiàn)在單體方案的設(shè)計(jì)階段，但是也產(chǎn)生了許多弊端。最好的解決方法是在初始階段和總體上重視規(guī)劃節(jié)能，全方位設(shè)計(jì)好建筑物與外部環(huán)境之間的關(guān)系，加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)元素的投入，充分利用地域性的自然資源，從總體上規(guī)劃建筑節(jié)能，這樣才能達(dá)到預(yù)期的效果。在節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們主要通過增強(qiáng)自然通風(fēng)和降低太陽輻射來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，這就需要把規(guī)劃建筑的間距、朝向之間的相互關(guān)系，作為節(jié)能的重點(diǎn)內(nèi)容。朝向設(shè)計(jì)應(yīng)迎合夏季的主導(dǎo)風(fēng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以利于減少輻射和室內(nèi)換氣，提高房屋的舒適度，這種設(shè)計(jì)可節(jié)省空調(diào)的能耗和保溫的能耗。設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮到建筑的日照間距又要考慮節(jié)約土地的問題，以期最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能的目標(biāo)。較大樓盤的建筑群還要考慮整體的節(jié)能效果，側(cè)重區(qū)內(nèi)的通風(fēng)設(shè)計(jì)。保證建筑群的空氣流通，并且結(jié)合主導(dǎo)風(fēng)向，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。同時(shí)還要在設(shè)計(jì)中注意建筑物的排列是否影響夏季盛行風(fēng)的流向，實(shí)現(xiàn)建筑群內(nèi)共享自然風(fēng)，這樣才能在夏季迎合南風(fēng)、保持空氣流通，而在冬季又能夠阻擋北風(fēng)的侵襲，隔熱和保暖的效果好，才能節(jié)約能耗問題。

參考文獻(xiàn)

第5篇：能源危機(jī)的解決方法范文

【關(guān)鍵詞】住宅建筑；設(shè)計(jì)；常見問題；解決方法

隨著我國建筑業(yè)得到了不斷發(fā)展，人們對住宅建筑的質(zhì)量要求越來越高。為了提高住宅建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、美觀性和安全性目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員需要堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)理念，合理布置建筑空間，完善建筑的使用功能，以滿足不同居住者的需求。但目前在住宅建筑設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)人員對設(shè)計(jì)方案缺乏綜合考慮，因此引發(fā)了住宅建筑方案設(shè)計(jì)中存在一些問題，需要對其采取有效的解決方法，以創(chuàng)造出合理、科學(xué)的建筑方案。

1 住宅建筑設(shè)計(jì)的基本原則

（1）統(tǒng)一性原則。在住宅建筑設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮到住宅小區(qū)規(guī)模的規(guī)劃設(shè)計(jì)。首先要以人為本，同時(shí)營造更優(yōu)美的室外環(huán)境。同時(shí)要確保住宅功能布置的合理性，為居住者提供方便、安全、衛(wèi)生、舒適地生活。其次，住宅內(nèi)部空間布置功能要齊全，采用“動(dòng)靜分開，潔污分離”的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)要考慮到房間陽光充足，通風(fēng)良好，各種設(shè)施齊全，能滿足節(jié)能的要求。最后，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶厣惋L(fēng)俗，對小區(qū)進(jìn)行總體環(huán)境規(guī)劃，以創(chuàng)造良好的住宅小區(qū)環(huán)境。

（2）合理性原則。隨著住宅建筑的發(fā)展，住宅標(biāo)準(zhǔn)也隨之不斷提高，人們更加注重住宅的合理性。在住宅細(xì)部設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到整體布局的合理性和功能性，同時(shí)要體現(xiàn)人建筑的文化內(nèi)涵。建筑設(shè)計(jì)的尺寸、體量要考慮到人的生理學(xué)，讓主體人感受到外部環(huán)境的舒適性。細(xì)節(jié)問題是衡量設(shè)計(jì)的好與壞的基礎(chǔ)條件，因此，要充分考慮到從人的需求問題，以做好住宅細(xì)部設(shè)計(jì)工作。

（3）舒適性原則。目前來說，人們對住房的要求不僅是“住得下”，而且要“住得好”，從中可以看出，人們對住房舒適性提出了更高的要求。不僅要求住宅具有方便、舒適、自由和美觀，而且要充分考慮到室內(nèi)采光、日照、通風(fēng)、采暖、景觀等因素，以創(chuàng)造出現(xiàn)代、接近自然，具有時(shí)代感的建筑作品。

2 住宅建筑設(shè)計(jì)中常見問題分析

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口的日益增多，為了滿足城市人們居住的需求，住宅建筑的建設(shè)數(shù)量不斷增加，人們對住宅建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全要求也越來越高，而在進(jìn)行住宅建筑方案設(shè)計(jì)中仍然存在著許多容易忽略的難點(diǎn)問題，影響到建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和使用安全。具體主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1 建筑朝向設(shè)計(jì)不合理

根據(jù)我國的地理特征，要想確保合理的住宅建筑的朝向，在住宅建筑設(shè)計(jì)中要把建筑的朝向設(shè)計(jì)成朝南或朝北方向，而事實(shí)上，最佳的建筑朝向?yàn)樽背希罴芍M建筑朝向?yàn)槌飨?。然而，在現(xiàn)實(shí)建筑朝向設(shè)計(jì)中，仍然存在著一些問題，嚴(yán)重影響到整個(gè)住宅建筑的質(zhì)量。因此，在進(jìn)行住宅建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要掌握正確的建筑朝向設(shè)計(jì)方法，盡量避免由于注重建筑美觀而隨意改變建筑的朝向，這將影響到用戶的居住條件的提升。

2.2 建筑設(shè)計(jì)缺乏節(jié)能措施

近年來，在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，有些設(shè)計(jì)人員過于注重建筑外觀的美觀性，而不重視建筑中的節(jié)能措施。眾所周知，建筑作為能耗量較大的建設(shè)作業(yè)，國家在“十二五”時(shí)期發(fā)展計(jì)劃中明確指出要采取節(jié)能降耗措施，而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，其節(jié)能設(shè)計(jì)效果并沒有達(dá)到體現(xiàn)。特別在住宅建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者為了提高建筑造型的美觀，而未能考慮建筑節(jié)能的重要性，從而造成建筑節(jié)能效果達(dá)不到要求，使得建筑能耗越來越大，影響到國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.3 建筑的采光問題

對于一個(gè)高質(zhì)量的住宅建筑而言，需要擁有充足的日照和良好的采光，這是營造舒適的居室環(huán)境的基礎(chǔ)，也是增進(jìn)人們的身心健康的必備條件。因此，在住宅建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮到建筑的采光問題。而事實(shí)上，在大部分住宅建筑采光設(shè)計(jì)中，并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。造成這種情況的原因有：一是建筑企業(yè)為了提高經(jīng)濟(jì)效益，縮短了住宅建筑的間距。二是增加住宅建筑的面積而引起采光不足問題。三是設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些不合理因素。

2.4 建筑通風(fēng)效果差

良好的通風(fēng)效果作為住宅建筑設(shè)計(jì)中的要素，不僅可以提高住宅建筑的空氣質(zhì)量，有利于居民的身心健康，而且能夠提高居民居住的舒適性。然而，在建筑實(shí)踐設(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)一些住宅建筑為了最大限度的利用空間，而忽略了建筑房間的通風(fēng)性能，從而造成一些建筑房間出現(xiàn)通風(fēng)效果差問題，因此，在以后住宅建筑設(shè)計(jì)中我們要盡量避免類似問題的發(fā)生。

3 住宅建筑設(shè)計(jì)問題的應(yīng)對措施

3.1 采用合理建筑布局形式

合理的建筑布局形式是建筑環(huán)境協(xié)調(diào)與統(tǒng)一的基礎(chǔ)，對單體建筑的節(jié)能起到關(guān)鍵性的作用。同時(shí)，合理的建筑布局形式，有利于建筑周圍的通風(fēng)。街道的差異將影響到建筑與場地的通風(fēng)。與主導(dǎo)風(fēng)向平行的街道風(fēng)速較高，而與主導(dǎo)風(fēng)向垂直的街道受到風(fēng)力作用時(shí)，街道內(nèi)的風(fēng)速較低。而街道走向與主導(dǎo)風(fēng)向之間如果形成一個(gè)斜角，建筑兩側(cè)將會(huì)產(chǎn)生正壓，另外兩側(cè)則產(chǎn)生負(fù)壓，這樣使得建筑內(nèi)部產(chǎn)生對流的通風(fēng)效果。通常來說，狹窄的街道會(huì)減少風(fēng)速，而寬的街道由于摩擦減少，空氣流動(dòng)較快，在炎熱地區(qū)，可以把房屋修建在湖泊的下風(fēng)向，這樣有利于建筑的空氣降溫。

3.2 注重住宅建筑形體設(shè)計(jì)

在建筑形體設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮建筑的造型和使用功能的要求。合理的體型設(shè)計(jì)，不僅可以減小建筑表面積，而且可以減少熱工性能差的的外表面積。在冬季，可以利用被動(dòng)式的太陽能進(jìn)行建筑采暖，這樣需要考慮到建筑南立面面積的擴(kuò)大，在滿足通風(fēng)采光的情況下，減少北向、西向墻面面積。

3.3 改善建筑自然通風(fēng)效果

自然通風(fēng)不僅可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，提高環(huán)境的舒適度，而且可以提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。因此，需要不斷改善建筑的自然通風(fēng)效果。首先，注重建筑的剖面設(shè)計(jì)，通過利用氣體流體力學(xué)原理，創(chuàng)造出良好的建筑自然通風(fēng)方案。自然通風(fēng)效果的好差關(guān)系到室內(nèi)氣流速度。通常而言，較大的通風(fēng)口可以產(chǎn)生較大的風(fēng)速，其通風(fēng)效果就越好。要達(dá)到合適的室內(nèi)通風(fēng)效果，出風(fēng)口的面積不能小于進(jìn)風(fēng)口面積的10%。其次，要獲得良好的室內(nèi)通風(fēng)效果，在進(jìn)行建筑剖面設(shè)計(jì)時(shí)，需要合理地布置進(jìn)風(fēng)口和排氣孔的位置，以確保通風(fēng)流暢。再次，可以在閣樓或者屋頂設(shè)置通風(fēng)口，這樣有利于空氣的交換，通風(fēng)效果更佳。

3.4 提高建筑設(shè)計(jì)人員的節(jié)能意識

為了確保住宅建筑的質(zhì)量，在住宅建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員除了要嚴(yán)格遵循住宅建筑設(shè)計(jì)的基本原則外，還需要提高設(shè)計(jì)人員的節(jié)能降耗的意識。目前而言，隨著我國住宅建筑數(shù)量的增多，建筑的能源危機(jī)局面越顯突出，因此需要提高節(jié)能意識，加強(qiáng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以選用一些新型的節(jié)能材料，或者采用一些節(jié)能的設(shè)計(jì)方法，不斷地強(qiáng)調(diào)住宅建筑的創(chuàng)新布局，在確保住宅建筑質(zhì)量的情況下，以使得住宅建筑的能源消耗得到有效的降低，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，在住宅建筑設(shè)計(jì)過程中，我們需要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在滿足建筑的統(tǒng)一性、合理性、舒適性的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，善于總結(jié)設(shè)計(jì)中存在的一些問題，并從中提出相應(yīng)的解決方法，這樣才能創(chuàng)造出一個(gè)適合人們長期居住的建筑作品。

參考文獻(xiàn)

第6篇：能源危機(jī)的解決方法范文

關(guān)鍵詞 TRIZ理論 兒童 多功能書桌

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Children's Functional Desks Innovative Design

and Application Based on TRIZ Theory

ZHOU Han， ZHU Ji， PAN Jiaping， CHENG Jijun， WANG Jun

（Zhejiang A & F University， Lin'an， Zhejiang 311300）

Abstract TRIZ theory is a set of the theory and methodology to solve practical problems arising in new product development. Countries also increasingly attach importance to its research， application and development. The project based on the law of development of children's functional desks industry and the China Children functional desks industry status quo， combine the TRIZ theory systematically with children functional desks product design， by seeking the connection between TRIZ theory and children's functional desks design to solve the problem of home design innovation.

Key words TRIZ theory； children； functional desks

TRIZ是俄文英譯的縮寫，可以翻譯為發(fā)明問題的解決理論，是一套解決新產(chǎn)品開發(fā)中出現(xiàn)的實(shí)際問題的理論和方法體系。

從人類進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)以來，各種發(fā)明創(chuàng)造就像雨后的春筍般不斷冒出，設(shè)計(jì)創(chuàng)造了各種各樣的產(chǎn)品。這些形形的發(fā)明創(chuàng)造中蘊(yùn)含著我們能在產(chǎn)品創(chuàng)新中依靠的一些規(guī)律。我們可以嘗試歸納出這些規(guī)律，學(xué)會(huì)運(yùn)用這些規(guī)律，并且努力不斷開拓出具有創(chuàng)造性的產(chǎn)品。

1 兒童多功能書桌的必要性

小學(xué)階段是孩子培養(yǎng)孩子能動(dòng)力的最佳時(shí)期；孩子的智力開發(fā)也在8歲之后基本完成。而這段時(shí)間，孩子的娛樂、休息、學(xué)習(xí)基本都在房間里進(jìn)行，一個(gè)多功能的書桌就是孩子的絕佳選擇。

小學(xué)階段的兒童開始進(jìn)行更大的發(fā)育，變得更加強(qiáng)壯、更加有耐力，身高開始不斷增長，人機(jī)工程也是必須考慮到的一個(gè)重要因素。這個(gè)年齡階段開始接觸現(xiàn)實(shí)社會(huì)，玩耍不再停留在角色扮演或者單純的追跑打鬧，是已經(jīng)開始進(jìn)行更加冒險(xiǎn)刺激的活動(dòng)。同時(shí)，這個(gè)年齡階段是培養(yǎng)孩子綜合能力的最佳時(shí)期，也是開始進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)的時(shí)候。兒童書桌的功能不能只停留在玩耍上，也要兼?zhèn)鋵W(xué)習(xí)。同時(shí)，不同年齡組的兒童的智力發(fā)育水平不同、行為不同，而且在體重、身高方面有明顯的差異，所以制作兒童家具需要考慮到多方位、多功能的因素。

2 對兒童多功能書桌設(shè)計(jì)的思考與分析

結(jié)合TRIZ理論，對兒童多功能書桌的設(shè)計(jì)做了如下分析，（1）設(shè)計(jì)的最終目的是什么——兒童多功能桌椅的設(shè)計(jì)；（2）理想的解決方法是什么——滿足兒童對兒童多功能書桌的要求；滿足市場對多功能家具的要求；降低成本；增強(qiáng)安全性；（3）達(dá)到理想解決方法的障礙是什么——兒童生理和心理的變化，家具連接結(jié)構(gòu)不牢固，生產(chǎn)材料不環(huán)保，成本預(yù)算過高；（4）出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么——設(shè)計(jì)師白白浪費(fèi)時(shí)間精力，滯后企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，影響企業(yè)發(fā)展；（5）不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么——設(shè)計(jì)一種能把安全性提到最高的同時(shí)保證生產(chǎn)材料的綠色環(huán)保，符合兒童身心健康，不會(huì)對孩子的成長造成傷害的多功能書桌。

3 多功能書桌的設(shè)計(jì)方法

3.1 組合式設(shè)計(jì)

在兒童家具方面，組合式的家具增強(qiáng)了家具的趣味性，減少了運(yùn)輸空間的同時(shí)可以減少成本。根據(jù)TRIZ理論中的組合原理，筆者將多功能書桌設(shè)計(jì)成組合式，用戶可以根據(jù)自己的意愿做出自己想要的效果。組合式家具應(yīng)配置合理數(shù)量的零件和安裝工具，通過和家長一起動(dòng)手安裝的過程，培養(yǎng)兒童的動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維，同時(shí)也增進(jìn)了家庭的溫馨感。

3.2 娛樂性設(shè)計(jì)

兒童書桌的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到一定的娛樂功能，因?yàn)樯闲W(xué)年齡階段兒童的天性好動(dòng)，過度的書本學(xué)習(xí)會(huì)導(dǎo)致兒童的逆反心理，使孩子對學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭惡，因此適當(dāng)?shù)膴蕵放c學(xué)習(xí)結(jié)合能提高兒童的學(xué)習(xí)效率。

3.3 功能性設(shè)計(jì)

目前，多功能家具十分受到社會(huì)關(guān)注。根據(jù)TRIZ理論的多用性原則，筆者在多功能書桌上增添了更多的功能。在書桌上增加畫板功能，兒童學(xué)習(xí)累了的時(shí)候可以選擇打開畫板畫畫，特別適合那些培養(yǎng)兒童畫畫能力，更適合那些本身就比較喜歡畫畫的孩子?，F(xiàn)今，IPAD已經(jīng)成為大多數(shù)家庭的必備品，據(jù)報(bào)道有些小學(xué)課堂教學(xué)也使用IPAD作為教具，因此可以選擇在多功能書桌上設(shè)計(jì)一個(gè)可折疊的IPAD支架，娛樂與學(xué)習(xí)相結(jié)合。

4 兒童多功能書桌的設(shè)計(jì)原則

4.1 安全性設(shè)計(jì)

家具的安全性是家具產(chǎn)業(yè)中極其重要的一個(gè)指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)有的國內(nèi)外兒童家具市場的調(diào)查資料顯示，目前家具在安全性方面還存在著很大的問題，尤其是兒童家具在質(zhì)量這一方面存在的問題不容小覷，亟需改進(jìn)。目前很多兒童家具在設(shè)計(jì)之初忽略了兒童使用的安全性這一問題，嚴(yán)重危害少年兒童的成長健康，甚至致使兒童在使用這些安全性沒有保障的家具過程中發(fā)生危險(xiǎn)，受傷致殘。因此，兒童家具的安全性成為目前各大家具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家必須首要考慮的因素。

筆者認(rèn)為，在考慮兒童家具安全性的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）造型上避免尖銳的邊角。在兒童房內(nèi)，任何家具都要有安全的保證，書桌椅的線條應(yīng)該圓滑流暢，圓形或弧形收邊的最好，另外還要有順暢的開關(guān)和細(xì)膩的表面處理。為了防止書桌對兒童的碰撞傷害，所設(shè)計(jì)的書桌不應(yīng)有危險(xiǎn)銳利邊緣及尖端，對棱角及邊緣部位應(yīng)該進(jìn)行倒角處理。（2）材料的選擇安全無毒。家具的涂層含有很多的有害物質(zhì)，以重金屬為例，除了常規(guī)檢測鉛、汞、鉻、鎘四種有毒物質(zhì)的含量外，兒童家具其實(shí)還要求檢測可遷移元素銻、鋇、硒、砷等。這樣的家具容易讓兒童意外攝入大量重金屬等有害物質(zhì)而危害到孩子們的健康成長。慎用玻璃材質(zhì)，因?yàn)椴Ａб姿椋宜榱押笮纬傻募怃J棱角很容易造成傷害。對于木質(zhì)家具而言，家具表面必須完全打磨光滑，沒有倒刺。（3）配件的選擇安全健康。不少兒童家具會(huì)用亮閃閃的鋁邊做裝飾，不過金屬邊大多比較鋒利，小孩子皮膚比較細(xì)嫩，很可能摸過去手就被劃傷了。還有許多零部件造成的夾傷與卡傷等也比較常見。其中，由于材料與配件的使用不當(dāng)而造成的傷害占有很大的比例。

4.2 遵循兒童生理特點(diǎn)

兒童天性好動(dòng)，又處于成長發(fā)育期間，應(yīng)有意識地培養(yǎng)正確的坐姿，保持良好的視距。保證合適的光照亮度，以培養(yǎng)兒童良好的視力和坐姿。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)化

對于多功能書桌的外觀，我們在追求美觀化、差異化的同時(shí)，零部件的標(biāo)準(zhǔn)化也是個(gè)很重要的考慮因素。筆者將書桌設(shè)計(jì)過程中同類型的零部件在尺寸、結(jié)構(gòu)、功能等方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。這樣有利于增強(qiáng)零件的互換性；降低生產(chǎn)、制造、維修上的成本；更加方便用戶的自己拆裝。

4. 4 可持續(xù)性

當(dāng)代環(huán)境日益惡劣的情況下，設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮并注重產(chǎn)品的可持續(xù)性。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，可持續(xù)應(yīng)該遵循以下要點(diǎn)：（1）材料的最佳利用。在選擇材料之初，應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，考慮材料的合理利用和可再生原則，保證材料在產(chǎn)品的整個(gè)周期中得到最大的利用。（2）減少能量消耗。在設(shè)計(jì)中，書桌桌腳的調(diào)整、畫板的收放等盡量選用太陽能充電或者采用機(jī)械的方式，這樣可以有效緩解能源危機(jī)。

以上要點(diǎn)可以看出TRIZ理論的很多原則都適用于可持續(xù)設(shè)計(jì)，如理想化水平，產(chǎn)品成熟度的預(yù)測和資源分析等。筆者將TRIZ理論運(yùn)用到可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)當(dāng)中，既實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值又保護(hù)自然價(jià)值，促進(jìn)人與自然的共同發(fā)展。

4.5 工藝性

在多功能書桌設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注重制造工藝要求，即設(shè)計(jì)的書桌和零部件應(yīng)具有良好的工藝性。在一定的生產(chǎn)條件和保證使用性能的前提下，能以最少的材料消耗、最低的成本、最高的效率制造出來。

5 總結(jié)

運(yùn)用TRIZ理論可以明顯提高兒童多功能書桌設(shè)計(jì)的效率，不僅縮短了創(chuàng)造發(fā)明的時(shí)間，還得到了高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。它不但能夠幫助我們系統(tǒng)地分析問題的情境，快速地發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)或矛盾所在，而且它能夠幫助我們打破思維定勢，以一個(gè)全新的視角看待問題，這將更利于產(chǎn)品的創(chuàng)新和研發(fā)。

*通訊作者：王軍

基金項(xiàng)目：浙江農(nóng)林大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（201204013）

參考文獻(xiàn)

第7篇：能源危機(jī)的解決方法范文

1發(fā)展DG的重要意義

l）經(jīng)濟(jì)性。分布式發(fā)電可用發(fā)電的余熱來制熱、制冷，因此能源得以合理的梯級利用，從而可提高能源的利用效率(達(dá)70%~90%)。由于分布式電源的并網(wǎng)，減少或緩建了大型發(fā)電廠和高壓輸電網(wǎng)，從而節(jié)約投資。同時(shí)，也使得輸配電網(wǎng)的潮流減少，相應(yīng)地降低了網(wǎng)損。2）環(huán)保性。因分布式發(fā)電通常采用天然氣做燃料或以氫氣、太陽能或風(fēng)能為能源，故可減少有害物的排放總量，減輕環(huán)保的壓力。大量就近供電減少了大容量遠(yuǎn)距離高電壓輸電線的建設(shè)，由此不但減少了高壓輸電線的電磁污染，也減少了高壓輸電線的征地面積和線路走廊，減少了樹木的砍伐，有利于環(huán)保。3）能源利用的多樣性。分布式發(fā)電可利用多種能源，如清潔能源(天然氣)、新能源（氫）和可再生能源（風(fēng)能和太陽能等），并同時(shí)為用戶提供冷、熱應(yīng)用方式，因此是解決能源危機(jī)、提高能源利用效率和能源安全問題的一種很好的途徑。4）調(diào)峰作用。夏季和冬季往往是負(fù)荷的高峰時(shí)期，此時(shí)如采用以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)等熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)，不但可解決夏季的供冷與冬季的供熱需要，同時(shí)也提供了一部分電力，由此可對電網(wǎng)起到削峰填谷作用。此外，也部分解決了天然氣供應(yīng)時(shí)的峰谷差過大問題，發(fā)揮了天然氣與電力的互補(bǔ)作用。5）安全性和可靠性。當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時(shí)，具有特殊設(shè)計(jì)的分布式發(fā)電系統(tǒng)仍能保持正常運(yùn)行，由此可提高供電的安全性和可靠性。6）有助于電力市場的建設(shè)。分布式發(fā)電可以適應(yīng)電力市場發(fā)展的需要、由多家集資辦電的分步式發(fā)電，能夠發(fā)揮電力建設(shè)市場、電力供應(yīng)市場的競爭機(jī)制，促進(jìn)電力市場的進(jìn)一步開放，且能滿足供電方對經(jīng)濟(jì)性以及用電方對供電可靠性的更高要求。

2DG對電網(wǎng)的影響

2.1DG在配電側(cè)的規(guī)劃

DG是以資源和環(huán)境效益最大化、以能源利用效率最大化來確定方式和容量的新型能源系統(tǒng)，這與國外的電源規(guī)劃普遍采用按發(fā)電機(jī)組優(yōu)化的模型是有所區(qū)別的。DG規(guī)劃在電力市場環(huán)境下，既要滿足追求經(jīng)濟(jì)利益，也要倡導(dǎo)置身電力環(huán)保。由于DG的引入影響到配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流、短路電流和網(wǎng)絡(luò)可靠性等多方面，且其影響程度與DG的位置和容量密切相關(guān)，因此在規(guī)劃方案中，必須要合理選擇DG的位置和容量以便充分發(fā)揮DG的效益。文獻(xiàn)[3]基于DG對配電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性具有重要影響這一特點(diǎn)，建立了一種考慮靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的分布式發(fā)電規(guī)劃模型，提出了基于遺傳算法的模型求解方法。該方法隨著規(guī)劃的系統(tǒng)規(guī)模變大，優(yōu)化的整數(shù)變量維數(shù)提高，導(dǎo)致計(jì)算量非常大，且該方法采用的是編號來表述分布式電源的額定容量，有一定的誤差。為了提高計(jì)算速度，文獻(xiàn)[4]引入了啟發(fā)式算法來簡化變量的復(fù)雜性。它以DG投資費(fèi)用和向輸電網(wǎng)購電費(fèi)用最小為優(yōu)化目標(biāo)對聯(lián)網(wǎng)DG系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，確定各DG類型最優(yōu)投入容量，但它沒有考慮分布式電源如何在系統(tǒng)中接入到合適位置。文獻(xiàn)[5]建立了含分布式電源的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃模型。以配電網(wǎng)擴(kuò)展費(fèi)用、DG發(fā)電費(fèi)用和從常規(guī)電源購電費(fèi)用之和最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮到遺傳算法的全局搜索能力強(qiáng)，因此也是采用遺傳算法來求解分布式電源位置和容量。文獻(xiàn)[6]鑒于孤島運(yùn)行可最大化利用DG發(fā)電能力并提高供電可靠性這一優(yōu)點(diǎn)，探討了分布式電源在孤立電網(wǎng)的規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[7]指出了分布式電源在配電網(wǎng)規(guī)劃中需要解決的幾大問題，并將DG的規(guī)劃分為兩種情況：在電力網(wǎng)絡(luò)中的布點(diǎn)規(guī)劃和考慮DG的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃。文中以線路平均功率損耗最小目標(biāo)函數(shù)分析確定分布式電源在徑向饋線上的最佳位置；對于DG在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中位置的確定，則是通過比較DG安裝在不同母線上時(shí)的潮流損耗的大小來判斷的。文中的分析沒有考慮分布式電源的容量的最優(yōu)化配置問題，且其模型的建立也比較簡單，忽略了地理因素和經(jīng)濟(jì)性。地理因素對于DG在配電側(cè)的規(guī)劃是很重要的。除了上面這些方法，本文提出基于GIS信息系統(tǒng)的分布式電源在配電側(cè)的規(guī)劃。采用GIS信息系統(tǒng)，可以更直觀地知道哪些地方適合安裝什么類型的DG，所安裝的容量應(yīng)該限制在什么范圍，以及配網(wǎng)擴(kuò)展增容時(shí)哪些地方可以適合再安裝DG等，從而能簡化遺傳算法搜索的復(fù)雜性和費(fèi)時(shí)性。需要指出的是配電網(wǎng)中引入少量的DG對整個(gè)電網(wǎng)不會(huì)構(gòu)成太大的影響。只有當(dāng)電網(wǎng)中存在較多的DG或大容量的DG單元時(shí)，一旦DG的引入不當(dāng)則有可能影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并使電能質(zhì)量惡化。因此，DG在電網(wǎng)中的滲透極限是多少，電網(wǎng)對具有很強(qiáng)隨機(jī)性的發(fā)電裝置（如風(fēng)力發(fā)電裝置）的承載極限是多少，這些問題在今后的規(guī)劃中都應(yīng)該考慮。

2.2DG在配電側(cè)的運(yùn)行分析

2.2.1含有DG單元的系統(tǒng)建模分布式供電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)，使得原有的配電系統(tǒng)由一個(gè)單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐粋€(gè)高度交叉聯(lián)接的遍布電源和用戶的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因此研究各分布式電源接入配電網(wǎng)的模型是研究分布式供能系統(tǒng)的配電網(wǎng)運(yùn)行與控制特性的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[8]將分布式供能系統(tǒng)分為分布式電源和分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，根據(jù)它們不同的發(fā)電原理綜述了各自接入電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型。準(zhǔn)確地預(yù)測風(fēng)力機(jī)的功率輸出是建立風(fēng)機(jī)模型的關(guān)鍵。風(fēng)機(jī)模型的功率輸出取決于風(fēng)速。目前一般采用Weibull模型來對風(fēng)速進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)。并網(wǎng)風(fēng)機(jī)一般使用異步風(fēng)機(jī)，文獻(xiàn)[9]給出異步風(fēng)機(jī)的P-Q-V模型，如圖1所示。通過對圖1的分析，考慮轉(zhuǎn)差，得出風(fēng)機(jī)輸出功率、功率因數(shù)的表達(dá)式，并推出轉(zhuǎn)差S的表達(dá)式，在給定風(fēng)速的情況下，就可以得到風(fēng)機(jī)在每個(gè)時(shí)刻輸出的有功功率和吸收的無功功率，并據(jù)此推算出功率因數(shù)。通過并聯(lián)電容器的實(shí)時(shí)投切，就可以使功率因數(shù)限制在允許范圍內(nèi)。太陽能光伏發(fā)電的隨機(jī)特性建模則與光照強(qiáng)度密切相關(guān)。一般光照強(qiáng)度由Beta分布來模擬，因此輸出功率也滿足Beta分布。除此外，文獻(xiàn)[10]還給出了單個(gè)光伏電池的數(shù)學(xué)模型，如圖2所示。串聯(lián)的光伏電池?cái)?shù)為n，并聯(lián)模塊數(shù)為m的光伏陣列輸出功率為燃料電池輸出的電能為直流，與配電網(wǎng)連接時(shí)需要通過逆變器控制轉(zhuǎn)化為交流，它接入配電網(wǎng)的模型如圖3所示。Us是配網(wǎng)側(cè)電壓，通過逆變器控制參量m，δ來控制有功功率和無功功率的輸出，與常規(guī)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)功率的原理類似，在潮流計(jì)算中作PU節(jié)點(diǎn)來處理。蓄電池是目前最重要的分布式儲(chǔ)能裝置，它接入配電網(wǎng)的模型如圖4所示。蓄電池本身的電流是直流點(diǎn)，接入電網(wǎng)需要使用換流器。一般通過控制相差和逆變器的輸出幅值來調(diào)節(jié)蓄電池與電網(wǎng)的有功功率和無功功率的交換。為便于對電網(wǎng)的運(yùn)行和控制進(jìn)行分析，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)而言，需要對不同發(fā)電原理的分布式電源構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的模型。文獻(xiàn)[11]采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的ISing模型建立一種包含大量DG單元的超大型電網(wǎng)數(shù)學(xué)模型方法。但是DG的不確定性及形式容量的多樣性的建模研究成果目前還并不多。

2.2.2計(jì)及DG的潮流計(jì)算電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的分析首先要對系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算。在各種分布式供電模型建立后，則需要開始計(jì)算潮流。獨(dú)立性和隨機(jī)性是分布式發(fā)電的主要特性，傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)用的確定性潮流算法已經(jīng)不能反映系統(tǒng)的全面情況，必須采取新的解決方法，本文簡單闡述如下兩種方法及原理。一是利用負(fù)荷跟蹤控制保證饋線上的潮流不變，這樣就可以延續(xù)傳統(tǒng)的潮流算法。文獻(xiàn)[12]以一個(gè)接有太陽能光伏發(fā)電單元和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配電系統(tǒng)為例，提出一種基于多控制系統(tǒng)的負(fù)荷跟蹤控制方法，通過協(xié)調(diào)控制柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能電容器組的輸出量，來補(bǔ)償光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出變化及負(fù)荷變化，從而使線路上潮流不變。但是由于是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信來加以控制，故存在通信延遲的缺點(diǎn)。二是新的潮流算法——隨機(jī)潮流。文獻(xiàn)[13]對接入分布式電源的配電側(cè)，通過采用基于半不量法的隨機(jī)潮流算法，考慮分布式發(fā)電的出力隨機(jī)性，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)方法處理系統(tǒng)中的隨機(jī)變化因素，給出系統(tǒng)運(yùn)行電壓、支路潮流等概率分布情況，深刻揭示系統(tǒng)運(yùn)行狀況，從而為系統(tǒng)安全運(yùn)行決策、配電網(wǎng)電壓影響提供完整信息。為了求解配電側(cè)的隨機(jī)潮流，文獻(xiàn)分別建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（weibull分布）、太陽能發(fā)電系統(tǒng)（Beta分布）以及負(fù)荷系統(tǒng)（正態(tài)分布）的隨機(jī)模型。但它的計(jì)算過程只考慮了節(jié)點(diǎn)功率的隨機(jī)擾動(dòng)，忽略了線路的隨機(jī)停運(yùn)情況。計(jì)算了潮流，就可以研究分布式發(fā)電對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的影響，也就能為分布式發(fā)電并網(wǎng)后對系統(tǒng)影響的評估奠定基礎(chǔ)。

2.2.3DG聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的分析方法與控制理論（1）動(dòng)態(tài)仿真分析法能夠直觀且具有強(qiáng)說服力地分析分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行特性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性以及可靠性的必要工具，無疑是數(shù)字仿真技術(shù)。文獻(xiàn)[14]提出了分布式發(fā)電系統(tǒng)對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)仿真技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)，主要包括分布式發(fā)電系統(tǒng)的建模、配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變和以往數(shù)值算法分析的受限等。為了解決這些問題，從理論上將分布式發(fā)電系統(tǒng)仿真詳細(xì)地分成了分布式發(fā)電建模、分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、分布式發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)仿真、分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性分析以及分布式發(fā)電系統(tǒng)快速仿真5個(gè)部分。但是當(dāng)前的Matlab/Simulink、Pss/E等軟件都不是專門針對分布式發(fā)電系統(tǒng)而開發(fā)的，所以并不能很好地解決這些問題，需要改進(jìn)和完善的地方還很多。文獻(xiàn)[15]利用仿真方法分析分布式電源接入配電網(wǎng)的電壓暫降問題（影響動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的因素之一）。文中取4母線系統(tǒng)，把DG形式分為同步發(fā)電機(jī)形式DG和逆變器形式DG，分別對其做參與和不參與系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的情況進(jìn)行算例仿真比較，最后得出結(jié)論。同步形式DG由于功率發(fā)生機(jī)理上的原因，不能有效地抑制電壓暫降，逆變器形式的DG，功率響應(yīng)速度較快，能夠有效地抑制電壓暫降。（2）智能電網(wǎng)[16]在2006年11月4日發(fā)生在歐洲的大停電分析表明，風(fēng)力發(fā)電和其他分布式發(fā)電裝置的基于保護(hù)的投切（而非全系統(tǒng)范圍的協(xié)調(diào)性投切），是加劇大系統(tǒng)崩潰的原因之一。但是如果當(dāng)時(shí)配電網(wǎng)建立的是智能電網(wǎng)，并使用來自廣域的INAS(智能網(wǎng)絡(luò))的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，F(xiàn)SM（快速仿真與模擬軟件）就可從全系統(tǒng)的利益出發(fā)，來協(xié)調(diào)這些INAS的控制功能，則能夠避免類似的連鎖效應(yīng)。在上面的案例中，體現(xiàn)了智能電網(wǎng)對集中和分布式發(fā)電并存的配電網(wǎng)具有很強(qiáng)的支持、協(xié)調(diào)和自愈功能。智能電網(wǎng)是一個(gè)完全自動(dòng)化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個(gè)用戶和節(jié)點(diǎn)都得到了實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠保證從發(fā)電廠到用戶端之間的每一點(diǎn)上的電流和信息的雙向流動(dòng)。文獻(xiàn)[17]通過對接入混合分布式電源裝置的配電網(wǎng)進(jìn)行分層，各個(gè)層次引入智能化來進(jìn)行管理和控制。智能電網(wǎng)支持高比重的分布式電源，它通過協(xié)同的、分布式的控制，以及高級的自動(dòng)化系統(tǒng)把分布式電源無縫集成到電網(wǎng)中央并協(xié)調(diào)運(yùn)行，利用分布式電源來優(yōu)化系統(tǒng)性能，而在發(fā)生重大系統(tǒng)故障時(shí)可利用它們進(jìn)行局部供電，這樣來提高系統(tǒng)的整體性、效率性和靈活性。目前，智能電網(wǎng)與分布式能源的兼容能力還有待提高，其相關(guān)的研發(fā)課題也需要深入。除此外，電力電子技術(shù)和繼電保護(hù)的發(fā)展對分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的運(yùn)行和控制也有著重要作用。

3DG對電力市場的影響

電力市場化帶來了電力行業(yè)的重大革新，分布式發(fā)電則促進(jìn)了電力行業(yè)的重大技術(shù)革新。兩者共同作用使電力行業(yè)呈現(xiàn)了全新的面貌。電力工業(yè)解除管制和電力市場的興起，促進(jìn)了各種分布式發(fā)電的興起，尤其在全球環(huán)境倍受關(guān)注的今天，用戶對綠色電力的需求和選擇將會(huì)更有力地促進(jìn)風(fēng)力、太陽能等可再生能源的發(fā)展。而分布式發(fā)電的接入將加強(qiáng)電力市場的激烈競爭，給傳統(tǒng)的電網(wǎng)帶來一定的沖擊，具體表現(xiàn)在：集中式發(fā)電模式被打破，用戶可以選擇不同的電力供應(yīng)商；電價(jià)計(jì)價(jià)模式要發(fā)生改變；用戶側(cè)和管理計(jì)劃變得復(fù)雜。當(dāng)然，DG的接入最重要的是影響電價(jià)。當(dāng)越來越多的用戶選擇分布式供能方式，必然會(huì)與傳統(tǒng)的電力市場電價(jià)計(jì)算模式產(chǎn)生沖突，從而不可避免地造成用戶自備分布式發(fā)電與供電商之間的經(jīng)濟(jì)利益沖突。文獻(xiàn)[18]結(jié)合電力市場理論中的市場出清電價(jià)（MCP—marketclearingprice）分析用戶自備DG與供電商之間的博弈關(guān)系，提出一種基于MCP的利益分配模式，從而使雙方達(dá)到共贏的目的。但是該方法并沒有精確分析DG對現(xiàn)有電網(wǎng)帶來的沖擊，沒有對其設(shè)置合理的罰函數(shù)。文獻(xiàn)[19]考慮分布式發(fā)電參與電能市場時(shí)，配網(wǎng)內(nèi)的分布式發(fā)電對配電網(wǎng)損的影響，基于此，以優(yōu)化購電費(fèi)用最小為目標(biāo)建立了配電公司的購電模式，從而得到市場下電價(jià)的合理確定。除電價(jià)外，含有DG的電力市場中配電公司的中長期購電策略，用戶如何選擇最優(yōu)的供電商方案，以及DG參與輔助服務(wù)市場的相關(guān)問題還有待下一步的研究。

4DG研究的展望

目前，在全球范圍內(nèi)DG相關(guān)技術(shù)研究的熱潮還在持續(xù)增溫。對DG研究領(lǐng)域進(jìn)行展望主要的方向有兩個(gè)，一是DG裝置本身技術(shù)的發(fā)展與完善以及新型綠色可再生能源發(fā)電裝置的開發(fā)；二是DG裝置的快速滲透對現(xiàn)有電網(wǎng)的影響以及交互作用機(jī)理的研究。后一個(gè)研究方向，其交互作用機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，需要進(jìn)行多層次、多方面的深入研究。1）針對分布式能源電力系統(tǒng)的規(guī)劃與運(yùn)行，研究如何確定配電網(wǎng)中不同類型DG的安裝地點(diǎn)、安裝容量以及滲透極限，以保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和安全性綜合最優(yōu)化；研究分布式能源電力系統(tǒng)的隨機(jī)潮流模型和算法、分布式能源電網(wǎng)的電壓和無功控制策略，以及改進(jìn)和提高系統(tǒng)承受隨機(jī)電能能力的方法；研究隨機(jī)發(fā)電功率與常規(guī)發(fā)電功率的協(xié)調(diào)控制方法，找到系統(tǒng)的最佳運(yùn)行點(diǎn)。2）針對各種新型DG裝置提供電能的方式和特點(diǎn)，研究含有DG高度滲透系統(tǒng)的建模方法，研發(fā)太陽能、風(fēng)能等分布式能源能量隨氣象條件變化的規(guī)律，建立含有隨機(jī)能量預(yù)測的概率模型、電網(wǎng)發(fā)電量預(yù)測模型、系統(tǒng)的可靠性評估模型以及經(jīng)濟(jì)性評估模型。3）針對含有分布式能源的電力系統(tǒng)的保護(hù)與控制，研究各種運(yùn)行狀況下以及各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下DG對電網(wǎng)穩(wěn)定性以及可靠性的影響，以及相應(yīng)的控制策略；研究DG對FACTS及控制裝置的影響以及控制策略；研究故障發(fā)生時(shí)含有DG的饋線解列后，由DG維持隔離區(qū)域恢復(fù)供電的控制方法。4）由于DG通常歸不同所有者擁有，其運(yùn)營具有較強(qiáng)的獨(dú)立性。因此需要建立能夠?qū)G實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測、控制和調(diào)度的新型SCADA體系，研究含有分布式能源的新型電力系統(tǒng)控制中心。5）研究DG與智能電網(wǎng)的兼容性，提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的效率、安全性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。6）研究DG對現(xiàn)有電力市場機(jī)制的影響以及投資體制，建立新型的用電和供電管理體系，完善相應(yīng)的電力法規(guī)，提高質(zhì)量，降低費(fèi)用。

5結(jié)束語

第8篇：能源危機(jī)的解決方法范文

【關(guān)鍵詞】化學(xué)課堂；有效教學(xué)；有效教學(xué)評價(jià)

現(xiàn)代化學(xué)教學(xué)不是無目標(biāo)的信馬由韁，應(yīng)該有一個(gè)比較明確的思路，先干什么，后干什么，應(yīng)該做到胸中有數(shù)，有效的化學(xué)課堂教學(xué)要從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代，給課堂賦予更多的靈活性、生成性，給學(xué)生一個(gè)展示的機(jī)會(huì)。只有教師教得輕松，學(xué)生才會(huì)學(xué)得愉快；只有教學(xué)效率高、教學(xué)過程嚴(yán)謹(jǐn)，才有師生配合默契、教學(xué)氣氛融洽。

“有效教學(xué)“不僅僅是讓學(xué)生有所收獲，同樣能使教師的專業(yè)得到發(fā)展。此外，“有效教學(xué)”還體現(xiàn)在教師對各種教學(xué)策略的理性選擇和靈活運(yùn)用上，有效教學(xué)是一種教學(xué)理想、境界，體現(xiàn)著教學(xué)主體對教學(xué)的執(zhí)著追求和永恒超越。其意義是為現(xiàn)實(shí)教學(xué)產(chǎn)生動(dòng)力、牽引和導(dǎo)向作用。它不同于膚淺的有效教學(xué)只著眼于教學(xué)的現(xiàn)實(shí)，也不同于一般的有效教學(xué)著眼于教學(xué)的背后，它的有效性著眼于教學(xué)的未來。在這一觀點(diǎn)上，“有效教學(xué)”的內(nèi)涵表現(xiàn)為積極倡導(dǎo)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，促使學(xué)生自主合作探究并追求多元智力發(fā)展，也強(qiáng)調(diào)整合、彈性、參與等。

一、如何進(jìn)行有效的課堂教學(xué)

針對化學(xué)課堂教學(xué)的特點(diǎn)，有效教學(xué)需要做到以下幾點(diǎn)：

1.善于創(chuàng)設(shè)“問題情境”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

創(chuàng)設(shè)“問題情境”是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一個(gè)重要方法，有效的提問是一個(gè)很微妙的教學(xué)技巧。一個(gè)選準(zhǔn)切入點(diǎn)的問題，可以提高學(xué)生的思維能力和思維積極性，它能夠使學(xué)生全神貫注地進(jìn)行思考、進(jìn)入良好的思維情景中。反之，一個(gè)缺乏質(zhì)量和效度的問題，則使學(xué)生茫然、無所適從，打擊學(xué)生的思維能力和思維積極性。例如：學(xué)習(xí)“化學(xué)反應(yīng)與能量”專題知識時(shí)，可以設(shè)計(jì):能源危機(jī)中，誰是我們的未來能源？讓學(xué)生在以某種具體化學(xué)思想指導(dǎo)下的案例中進(jìn)行探究。引導(dǎo)學(xué)生談?wù)撍麄兪煜さ脑掝}，對學(xué)生的回答給予一定的反應(yīng)，盡可能多的向?qū)W生提供各種機(jī)會(huì)，促進(jìn)生生、師生間的交流。不輕易告訴學(xué)生答案和結(jié)論，而是創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生去探討、研究。在“問題情境”的思考過程中，形成化學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到有效教學(xué)的目的。

2.有效的利用實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常具有獲取知識、培養(yǎng)興趣、啟迪思維、培育品德等功能?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不但可以幫助學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和創(chuàng)造能力，它通過提出實(shí)驗(yàn)問題、進(jìn)行猜想和假設(shè)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋等幫助學(xué)生更好的理解反應(yīng)原理，透過現(xiàn)象看清物質(zhì)的性質(zhì)，并且可以掌握化學(xué)學(xué)科特有的研究方法，形成科學(xué)的態(tài)度和世界觀。有效的實(shí)驗(yàn)要突出探索性，如：在學(xué)習(xí)Cl2的性質(zhì)時(shí)，我們從Cl2的制備、收集、溶解性、氧化性、Cl-的檢驗(yàn)主義進(jìn)行探究，循序漸進(jìn)，采取促進(jìn)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)策略達(dá)到有效教學(xué)的目的。

3.借助直觀教具，變抽象為形象，提高課堂教學(xué)的有效性

現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式的變革，在化學(xué)課堂教學(xué)中運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)過程，有助于教師創(chuàng)設(shè)生動(dòng)逼真的問題情景，提高全體學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，有效提高課堂教學(xué)的效率，為學(xué)生的發(fā)展提供更為廣闊的平臺和空間。例如：講解自來水的生產(chǎn)流程時(shí)，多媒體可以方便地將水泵取水、沉淀、過濾、曝氣、消毒等流程用視頻、動(dòng)畫、聲音等媒體整和在一起，從而優(yōu)化教學(xué)的呈現(xiàn)方式，給學(xué)生直觀的認(rèn)識和感受。

所以，有效的課堂教學(xué)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，使學(xué)生積極參與智力活動(dòng)和積極掌握知識和技能，從而建立終身學(xué)習(xí)態(tài)度的教學(xué)。

二、化學(xué)課堂有效教學(xué)評價(jià)應(yīng)遵循的幾個(gè)原則

然而，學(xué)生的發(fā)展過程中有無數(shù)個(gè)起點(diǎn)和無數(shù)個(gè)終點(diǎn)。只有每次的課堂學(xué)習(xí)都是建立在有效教學(xué)及評價(jià)的基礎(chǔ)上，才能喚起學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步拓展探究、延伸學(xué)習(xí)?；瘜W(xué)課堂有效教學(xué)評價(jià)是指：以一節(jié)化學(xué)課的教學(xué)為研究對象，以化學(xué)課堂教學(xué)的目標(biāo)和化學(xué)教學(xué)原則為依據(jù)，對化學(xué)課堂教學(xué)的過程和效果給予價(jià)值判斷的過程，本質(zhì)上是一種價(jià)值判斷活動(dòng)。所以，化學(xué)課堂有效教學(xué)評價(jià)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：

1.發(fā)展性原則

有效教學(xué)評價(jià)具有導(dǎo)向、診斷、鑒定、改進(jìn)、激勵(lì)、監(jiān)控等功能[2]。其中有效教學(xué)評價(jià)的主要功能應(yīng)該是促進(jìn)發(fā)展。把是否促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展作為評價(jià)的根本標(biāo)準(zhǔn)是有效教學(xué)評價(jià)的一個(gè)基本原則。強(qiáng)調(diào)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選擇不再單純以學(xué)生成績?yōu)槲ㄒ粯?biāo)準(zhǔn)，評價(jià)的內(nèi)容、項(xiàng)目要綜合化，既重視科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展評價(jià)，又要重視和促進(jìn)發(fā)展學(xué)生多方面的潛能；不僅要關(guān)注學(xué)生的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)，更要注重學(xué)生的未來發(fā)展。所以應(yīng)克服單純智力導(dǎo)向，對學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)表現(xiàn)的評價(jià)不應(yīng)排名次，而要采取個(gè)體內(nèi)差異和非數(shù)量化的評價(jià)方法[3]。

2.和諧性原則

和諧性主要是指有效教學(xué)評價(jià)要關(guān)照生命的整體性[4]。有效教學(xué)評價(jià)不僅要關(guān)注認(rèn)知發(fā)展，同樣也要關(guān)注人格的發(fā)展。而認(rèn)知發(fā)展與人格發(fā)展其規(guī)律、特點(diǎn)與表現(xiàn)形式都是不相同的。因此，有效教學(xué)評價(jià)方法不能是一元的，而應(yīng)該是多元的。而且整體大于部分，有效教學(xué)必須遵循教學(xué)效果取決于教學(xué)系統(tǒng)的整體優(yōu)化與和諧這一基本規(guī)律。有效教學(xué)評價(jià)不能僅僅是“教”的評價(jià)或者是“學(xué)”的評價(jià)，也不能僅僅是“人”的評價(jià)或“物”的評價(jià)，要兼顧系統(tǒng)的各種因素，或是主要因素。建立學(xué)生、教師、家長、管理人員、教育專家和社會(huì)各界共同參與，交流評價(jià)模式，以體現(xiàn)和諧性。

3.激勵(lì)性原則

學(xué)生的活動(dòng)總是有一定的動(dòng)機(jī)作為內(nèi)部動(dòng)力的，化學(xué)課堂教學(xué)評價(jià)要以激勵(lì)學(xué)生為主，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，特別在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，例如探索幾種常見物質(zhì)的檢驗(yàn)方法時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后讓學(xué)生自己發(fā)表自己的觀點(diǎn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。古人云：“水不激不躍，人不激不憤”?；瘜W(xué)課堂有效教學(xué)必須盡力誘發(fā)學(xué)生的積極動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)學(xué)生前進(jìn)的信心。

4.開放性原則

新課程中的科學(xué)探究活動(dòng)的過程和結(jié)果都具有開放性特征，這里的開放性指的是內(nèi)容的開放、解決問題過程和方法的開放抑或是答案的開放。例如在探索原電池形成條件的學(xué)習(xí)中，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)出很多利用生活中常見的物品，如生日卡片、水果、廢電池等組成原電池。這樣的解決方法不具有唯一性，它能夠克服學(xué)生的從眾心態(tài)，有利于學(xué)生從多角度、多方向、多層次進(jìn)行思考，可以有效的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

5.全面性原則

全面性原則是指不僅要評價(jià)教學(xué)結(jié)果，也要評價(jià)教師對教學(xué)目標(biāo)的確定、理解以及應(yīng)用，還要評價(jià)教學(xué)過程中的師生活動(dòng)等幾個(gè)方面[5]。由于化學(xué)教學(xué)目標(biāo)的多樣性，因此它決定了化學(xué)教學(xué)評價(jià)要實(shí)施多樣性的評價(jià)方案。過去只重視認(rèn)知目標(biāo)的評價(jià)是不科學(xué)的，有效的教學(xué)評價(jià)要從課堂的實(shí)際出發(fā)，用全面發(fā)展的觀點(diǎn)看課堂教學(xué)。目前教學(xué)目標(biāo)分類法是將教學(xué)目標(biāo)分為認(rèn)知目標(biāo)、技能目標(biāo)、情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)，所以教學(xué)評價(jià)應(yīng)該從這三個(gè)方面著手才具有全面性。

總而言之，有效教學(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化過程，是師生在遵循教育教學(xué)活動(dòng)的客觀規(guī)律，尊重教學(xué)活動(dòng)雙主體的成長與發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)合理的教學(xué)目標(biāo)的前提下而進(jìn)行的有效果、有效率、有效益的教學(xué)?；瘜W(xué)課堂的有效教學(xué)評價(jià)原則的確定取決于評價(jià)的目的，依據(jù)不同的課堂評價(jià)目的必然會(huì)采用不同的評價(jià)原則，對于化學(xué)課堂的有效教學(xué)評價(jià)，在評價(jià)時(shí)要充分考慮到化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)和化學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)，積極培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，使化學(xué)課堂有效教學(xué)及評價(jià)更具針對性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]喬建中，陶麗萍，張麗敏等.我國有效教學(xué)研究的現(xiàn)狀與問題[J].青年教師,2008，(9).

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[3]趙二勞，胡艷梅.構(gòu)建中學(xué)化學(xué)教學(xué)評價(jià)體系的思考[J].忻州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，21(5)．

第9篇：能源危機(jī)的解決方法范文

Abstract: At home and abroad,there are usually two types of solar receivers:one is the tracking-sun type and the other is non-tracking type.The economic indicators using to evaluate the solar receiver are the economics of the structure of the devices,the photovoltaic conversion rate,the routine operation and maintenance,and the utility of energy and materials.Analyzing from the economic indicators above,the tracking-sun type is much better than the non-tracking type when used in road illumination. We can see that it will bring huge profit using the tracking-sun type of receiving equipment in road illumination which should be recommended and applied because it is low-carbon and environmentally friendly.

關(guān)鍵詞: 太陽能;跟蹤;接收裝置;經(jīng)濟(jì)分析

Key words: solar energy;tracking;receiving equipment;economic analysis

中圖分類號:TK51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)19-0127-03

0引言

面對如今嚴(yán)重的能源危機(jī),使用太陽能擁有很多優(yōu)勢。太陽能屬于再生能源,目前常見的再生能源主要有風(fēng)能、水能、太陽能和地?zé)?其中,太陽能是總體上最可利用的再生能源。與風(fēng)能相比,穩(wěn)定性較強(qiáng),受季節(jié)、季風(fēng)影響較小;與水能相比,太陽能地理位置局限性較小。地?zé)岣芤粯?受地理位置的局限性,而且有足夠的地?zé)峥梢园l(fā)電的地方并不多[1]。所以國內(nèi)外專家學(xué)者都在對其進(jìn)行大量的研究,但光-電轉(zhuǎn)換收集太陽能的效率問題,各國的裝置普遍都較低。目前,太陽能接收裝置分為跟蹤式和非跟蹤式:非跟蹤陽光接收裝置,即固定式,太陽能接收板朝向固定,不隨陽光移動(dòng)而變化;跟蹤陽光接收裝置則是接收板隨著陽光偏移而自動(dòng)轉(zhuǎn)向,像“向日葵”跟隨太陽旋轉(zhuǎn)一樣。

縱覽國內(nèi)外的種種太陽能電池,絕大多數(shù)是采用非跟蹤式接收裝置,這種方式下提高光-電轉(zhuǎn)換效率的研究方向主要有提高采光面積,研發(fā)蓄電池新型材料及智能充放電和控制燈具關(guān)、開等。但是,隨著陽光的移動(dòng)電池板與陽光投射傾角不同,所以非跟蹤式太陽能接收裝置每個(gè)時(shí)段獲得的太陽能是不等的[2],因此光-電轉(zhuǎn)換太陽能的總效率低。在此基礎(chǔ)上,人們開始研究如“向日葵”跟隨太陽旋轉(zhuǎn)的光伏電池,但因?yàn)槌杀靖?控制精度不夠,使用壽命短,維修和維護(hù)成本比非跟蹤式接收裝置更高等原因無法推廣。本文便是在研制了陽光跟蹤器自動(dòng)控制方案后,對非跟蹤式和跟蹤式兩種接收裝置在太陽能公路照明應(yīng)用方面進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)分析。

1評價(jià)公路照明用太陽能接收裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

太陽能接收裝置經(jīng)濟(jì)性分析指標(biāo)一般涉及四個(gè)方面:

1.1 裝置組成經(jīng)濟(jì)性即一次性投資成本,在得到足夠的電能轉(zhuǎn)換前提下,與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比,太陽能的少去了設(shè)置照明供電系統(tǒng)和照明配電系統(tǒng)兩部分,而非跟蹤式和跟蹤式太陽能接收裝置的一次性成本都包含成套照明燈具和安裝工程量(燈具安裝和調(diào)試)兩部分。因此,在評價(jià)這個(gè)方面時(shí),需從成套照明燈具和安裝工程量兩個(gè)方面來分析。

1.2 光伏轉(zhuǎn)換率的經(jīng)濟(jì)性即在除跟蹤與非跟蹤區(qū)別之外系統(tǒng)其他部分完全一樣的條件下,日常工作時(shí),兩種太陽能接收裝置的轉(zhuǎn)換效率。太陽能光伏系統(tǒng)的總效率由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率及負(fù)載的效率等組成。目前,太陽能電池的轉(zhuǎn)換率只有17%左右,而控制器、蓄電池均遠(yuǎn)高于此。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率,降低單位功率造價(jià)可提高太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性在照明系統(tǒng)投入運(yùn)行后,就會(huì)有運(yùn)行成本產(chǎn)生,與它直接相關(guān)的系統(tǒng)日后投入包括經(jīng)費(fèi)和人力。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本一般由人力定期巡查成本、產(chǎn)品更換成本等兩大部分組成。目前,太陽能照明系統(tǒng)運(yùn)行檢查尚無相關(guān)規(guī)定予以規(guī)范,運(yùn)行過程中的監(jiān)控一般是采用遙控巡檢測試為主,人力現(xiàn)場定期檢測為輔的方式。遙控巡檢測試一般的檢查內(nèi)容有:太陽能電池狀態(tài)、充放電狀態(tài)、照明器運(yùn)行狀態(tài)等。人力定期巡查成本可忽略不計(jì),而遙控檢測的設(shè)備已在一次性投資中計(jì)算過了,在運(yùn)行維護(hù)成本中無須再計(jì)算。太陽能照明系統(tǒng)的產(chǎn)品更換成本,沒有供配電線路維護(hù)、更換和配電箱維護(hù)、更換成本,但有控制設(shè)備的更換、燈具的損壞更換等。因此,日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性主要是由產(chǎn)品更換成本來反映。

1.4 能源、材料使用的經(jīng)濟(jì)性傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的能源消耗一般包括電能消耗和金屬銅消耗兩部分。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比,太陽能照明系統(tǒng)的電能直接由太陽能電池板轉(zhuǎn)化提供,沒有鋪設(shè)供配電線路網(wǎng)絡(luò),所以供配電系統(tǒng)電能損耗幾乎為零。太陽能轉(zhuǎn)換效率足夠時(shí),可以不使用國家電網(wǎng)的電能。另外,太陽能照明系統(tǒng)沒有長距離的電能傳輸配電線路,所以配電導(dǎo)線用量與傳統(tǒng)公路照明系統(tǒng)相比可忽略不計(jì)。因此,太陽能照明系統(tǒng)在能源、材料使用的經(jīng)濟(jì)性上較傳統(tǒng)照明系統(tǒng)有無可比擬的優(yōu)勢。另外,從節(jié)能和環(huán)保的角度考慮,它降低了碳排放量更是值得大力推廣。

2跟蹤陽光式接收裝置在公路照明中的應(yīng)用

2.1 太陽能公路照明現(xiàn)狀中國人口眾多,而能源卻相對貧乏,人均資源占有量不足世界人均值的1/2,按照現(xiàn)在中國的能耗,我國將在全球率先面臨石化能源枯竭的挑戰(zhàn)。為了緩解能源緊缺的現(xiàn)狀,發(fā)展可再生能源越來越緊迫,太陽能的利用應(yīng)當(dāng)引起廣泛的關(guān)注。而太陽能用于公路照明是太陽能應(yīng)用的典范,因?yàn)檫@種應(yīng)用有很大優(yōu)勢:在公路上一般無太陽的遮擋物,太陽光照比較充分;另外公路一般為政府統(tǒng)一規(guī)劃,易統(tǒng)一安裝使用先進(jìn)的公路設(shè)施、設(shè)備。但是目前國內(nèi)太陽能公路照明的應(yīng)用尚處于起步階段,幾組典型數(shù)據(jù)如表1所示。

國外太陽能應(yīng)用進(jìn)展較國內(nèi)的要快一些。目前全世界有136個(gè)國家正在普及推廣應(yīng)用太陽能發(fā)電技術(shù),其中95個(gè)國家正在大規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)各種太陽能發(fā)電設(shè)備和太陽能電池應(yīng)用產(chǎn)品。2005年全世界太陽能電池電能總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到2000MW。其中日本發(fā)展較快,太陽能電池產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的50%,10年內(nèi)太陽能電池的每瓦成本下降90%。2001年時(shí)日本太陽能發(fā)電設(shè)備累計(jì)總裝機(jī)容量為450MW,2003年為887MW,2004年達(dá)到1900MW,估計(jì)到2008年達(dá)到2350MW,2010年達(dá)到5000MW。2010年全世界太陽能發(fā)電設(shè)備累計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到18000MW。

2.2 跟蹤陽光式接收裝置在公路照明中應(yīng)用公路照明用跟蹤陽光式太陽能接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要需進(jìn)行燈具選擇和控制方案選擇。

2.2.1 燈具選擇傳統(tǒng)的公路和城市道路照明沿用的是普通型高壓氣體放電燈,如普通型高壓鈉燈,它的特點(diǎn)是光效高、壽命長,但光色較差。近年來,人們的目光開始注意到一種新型功率型LED照明燈具。LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件,它具有體積小、壽命長、可靠性高、能在低壓環(huán)境中工作等優(yōu)點(diǎn)。LED路燈比傳統(tǒng)路燈的性能要高,綜合節(jié)能60%以上。雖然LED路燈的成本高于傳統(tǒng)路燈的三倍,但從長遠(yuǎn)考慮,就三公里道路LED高出的成本在未來的2.74年即可用它節(jié)省的電費(fèi)來補(bǔ)償,所以現(xiàn)在公路照明燈具選擇LED燈更加合理。

2.2.2 控制方案選擇目前國內(nèi)外已有的跟蹤式太陽能接收裝置的跟蹤方式可分為單軸太陽能跟蹤器和雙軸太陽能跟蹤器兩種。由文獻(xiàn)[3]可知:雙軸跟蹤系統(tǒng)能夠最大效率的利用太陽輻射能量,單軸跟蹤系統(tǒng)的利用率雖然比雙軸跟蹤系統(tǒng)的稍低,但比固定安裝式系統(tǒng)的高,其控制也較雙軸跟蹤系統(tǒng)簡單。單軸跟蹤系統(tǒng)一般采用: ①傾斜布置,東西跟蹤; ②焦線南北水平布置,東西跟蹤; ③焦線東西水平布置,南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東西向跟蹤,工作原理基本相似[4]。比如,按地區(qū)日照平均值選擇太陽能電池板南北向傾角固定安裝,利用單軸控制器實(shí)施對同步電動(dòng)機(jī)的控制,同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)太陽能電池板根據(jù)日照情況每隔一定時(shí)間東西向旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度,這樣便實(shí)現(xiàn)了對陽光能量的跟蹤式接收。中國西北地區(qū)的緯度高使得它的日照時(shí)間較長,太陽能非常充足,系統(tǒng)利用率也高,更易提供公路照明所需的電能。因此,像西北地區(qū)這樣太陽能較充足的地帶,更適合采用單軸太陽能跟蹤器。

單軸控制方案雖能完成跟隨太陽光線并進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整其入射角,但它還存在不足。對于如浙江省這樣光照不是很充足的地區(qū),若只按一個(gè)方向控制太陽能電池板還是不能充分提高太陽能的利用率。解決方法是:根據(jù)系統(tǒng)所在地域的緯度和經(jīng)度設(shè)置兩臺電動(dòng)機(jī)進(jìn)行陽光跟蹤。陽光可以分解為兩個(gè)分量,一個(gè)垂直于太陽能電池板表面,另一個(gè)平行于電池板表面,前者的輻射能被電池板吸收轉(zhuǎn)換,后者則不然。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)盡量使陽光和電池板法線的夾角即入射角θ小。陽光入射角θ不僅隨每天的日照時(shí)間變化而且也隨季節(jié)變化,因此固定一個(gè)方向安裝的太陽能電池板不能充分吸收太陽輻射能量。雙軸跟蹤就是將太陽能電池板繞兩個(gè)互相垂直的緯度和經(jīng)度角轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),能同時(shí)跟蹤太陽的方位角和高度角,在理論上可完全跟蹤太陽的運(yùn)行軌跡以實(shí)現(xiàn)入射角θ為0°。這就是全跟蹤即雙軸(經(jīng)緯)太陽跟蹤,因此像浙江省這樣太陽光照不是很充足的地帶,更適宜采用雙軸太陽能跟蹤器。

3兩種公路照明用太陽能接收裝置的經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)前面提出的評價(jià)裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),下面對非跟蹤式和跟蹤式太陽能接收裝置進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

3.1 兩種太陽能接收裝置的一次性投資成本在太陽能轉(zhuǎn)換的電能充足時(shí),與傳統(tǒng)公路照明相比,太陽能公路照明系統(tǒng)在一次性投資的系統(tǒng)組成方面減少了配電箱安裝和線路敷設(shè)安裝兩個(gè)環(huán)節(jié),所以只需從燈具和安裝工程量兩方面進(jìn)行比較。跟蹤式太陽能公路照明系統(tǒng)在安裝工程量上,比普通固定式即非跟蹤式的調(diào)試量多出了一部分。兩種太陽能公路照明系統(tǒng)一次性投資資金組成如表2所示。由表2可知,跟蹤式一套設(shè)備的成本比非跟蹤式高兩百元左右。在太陽光照很充足的地域,若采用固定式太陽能接收裝置并在其效率較低時(shí)也能滿足照明的電能需求,則固定式裝置在一次性投資成本上相對有優(yōu)勢,但為了保證在陰雨天的照明,固定式太陽能接收裝置一般還會(huì)設(shè)置公路照明配電箱、照明線路作為備用電源。

另外,對于太陽光照不太充足的地方,僅用固定式太陽能接收裝置來提供照明電能往往是不能滿足要求的,而跟蹤式裝置由于其轉(zhuǎn)換的高效率則可以滿足用電需求。雖然一次性投資成本上跟蹤式裝置較固定式裝置稍高,但固定式接收裝置一般要增加公路照明配電箱、照明配線,使得其一次性實(shí)際成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于跟蹤式裝置。

3.2 兩種接收裝置光伏轉(zhuǎn)換率的經(jīng)濟(jì)分析在太陽能接收裝置采光面積相同,蓄電池材料相同,充放電和控制燈具關(guān)、開等設(shè)備條件相同的情況下,兩種裝置的光伏轉(zhuǎn)換率相差非常大,跟蹤式的光電轉(zhuǎn)換率要高很多,理論上高50%,實(shí)際情況一般要高35%。而且就南方地區(qū)而言,陰雨天氣一般較長,常用固定式的太陽能燈具在電能充足狀態(tài)下輸出只能維持三到五天,所以固定式太陽能照明器不能獨(dú)立的在南方地區(qū)使用,一般還需鋪設(shè)照明供配電線路,作為在電池電量不足時(shí)的備用。如浙江省由于日照相對欠充足,要完全依賴固定式太陽能電池板進(jìn)行光伏轉(zhuǎn)換來供電,則需要較大容量的太陽能電池板,一般需增加太陽能電池板容量30%左右(約增加12W),這樣一來,固定式接收裝置的經(jīng)濟(jì)性就變得更差。

3.3 兩種接收裝置日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)分析對于日常運(yùn)行維護(hù)成本中的人力定期巡查成本和產(chǎn)品更換成本,兩種太陽能照明器基本相同。在太陽能轉(zhuǎn)換率足夠高時(shí),與傳統(tǒng)照明相比,兩種太陽能接收器都可省去包括供配電系統(tǒng)、燈具能耗兩部分的供電成本。表3是傳統(tǒng)照明、跟蹤式和固定式太陽能照明三種系統(tǒng)運(yùn)行成本的相關(guān)數(shù)據(jù),該表是以10公里公路安裝666盞路燈的假設(shè)條件進(jìn)行估算的,按每度電1.00元人民幣計(jì)算供電費(fèi)用,而且表中數(shù)據(jù)均為一年費(fèi)用。太陽能電池板水平布置以及小傾角布置時(shí),灰塵、雨水等因素對光伏發(fā)電產(chǎn)能有較大影響[5]。固定式接收器在日照不充足、梅雨季節(jié)或陰雨天氣,將會(huì)導(dǎo)致供電不充足。這時(shí)就要增加傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng),并且在產(chǎn)品更換成本中又不得不加入這部分費(fèi)用。而太陽能照明自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)由于其光電轉(zhuǎn)換效率高,可以完全免去供電成本中線路損壞、線路再敷設(shè)修護(hù)、配電箱維護(hù)和更換的成本?？傊?跟蹤式接收器日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益更高。

3.4 兩種接收裝置能源、材料使用的經(jīng)濟(jì)分析在太陽能轉(zhuǎn)換的電能足夠時(shí),兩種太陽能接收裝置自身的電能消耗和金屬銅消耗均可以忽略不計(jì)。但是因?yàn)槟承┣闆r下固定式照明器電能轉(zhuǎn)換量不充足,為保證公路照明的正常運(yùn)行,必須在安裝太陽能照明系統(tǒng)的同時(shí)安裝傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng),這樣一來,非跟蹤式照明器的金屬銅消耗量就不能忽略不計(jì)了,而且發(fā)電量不足的時(shí)候,對國家電網(wǎng)上的電能消耗也不能忽略。綜合考慮,跟蹤式太陽能接收裝置較固定式的有著更高的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)論

通過對兩種太陽能接收裝置的經(jīng)濟(jì)性分析可知,雖然在陽光很充足的地區(qū)和時(shí)節(jié),固定式太陽能接收裝置在一次性投資項(xiàng)目的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)費(fèi)上低于跟蹤式裝置,但面對我國這樣一個(gè)區(qū)域廣大、氣候復(fù)雜的情況,從電能轉(zhuǎn)換效率、供電量穩(wěn)定性及能源和材料消耗等幾項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來分析,同等容量大小的電池板,跟蹤式裝置全面優(yōu)于固定式裝置。跟蹤式太陽能接收裝置提高了光伏轉(zhuǎn)換效率,即使在太陽能不充足、陰雨天氣的時(shí)候,高效率轉(zhuǎn)換的電能也足夠公路照明使用,所以可以完全脫離電網(wǎng),不存在化石能源消耗,有效地降低了碳排放量。跟蹤式太陽能接收裝置在公路照明中的應(yīng)用所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是無限量的,應(yīng)予以大力推廣。

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