世博会中的物理知识

世博会中的物理知识

通过分析实际流体的伯努利方程可在建筑中设计重力流排污水管系统；利用光经过建筑材料反射和透射后的分布、变向的特性，可使室内外的光环境达到人们不同的感受和需求，同时应对光污染的危害引起高度重视；在住宅中，皮肤经常直接接触的地方使用何种建筑材料，才不致于在冷或热的时候使人感到不适是要认真对待的；建筑上的声学问题要求设计合理的房间形状及合适选用材料，才能保证良好的隔噪声效果，达到最佳的音质；雷击的危害不容忽视，利用静电场的物理原理可防止建筑物曹受雷击。

上海世博会

          上海世博会展示的零碳馆，是中国首座零碳排放的公共建筑，多角度、多层面地展示了中国和世界建筑节能减排的最新成果。该项目原型取自于世界上第一栋零二氧化碳排放社区——英国贝丁顿零碳社区。

零碳馆建筑使用太阳能，被动风能以及地源热能联合驱动空调系统。该系统包括安置在屋顶上22个五颜六色的“风帽”。“风帽”随风向灵活转动，利用温压和风压将新鲜的空气源源不断输入每个房间，并将室内空气排出，同时利用太阳能和黄浦江水给进入室内的新风降温除湿。整个场馆墙体采用外保温，墙壁用绝热材料建造。

       馆内所需电力，由建筑附件太阳能发电板和生物能，采用热电联供产生。其中，生物能热电联产主要是餐厅里的食品废弃物和有机物质等，通过生物厌氧过程降解，产生电和热。之后，废渣还可用作肥料。

                              零碳也时尚

       当然，阳光和水等“天赐良源”，也被利用得淋漓尽致。冬季，在建筑的南面，透明的玻璃阳光房保存阳光热量，转化为室内热能。夏季，为防止阳光过分照射，采取外遮阳措施，营造室内舒适的环境。屋顶上的太阳能板将太阳能转化为电能。建筑背面，借用漫射太阳光培育绿色屋顶植被，同时提供自然采光照明。屋顶收集雨水装置，收集过滤雨水洗马桶或灌溉植物，减少了零碳馆对自来水的需求。

      零碳中心中国区行政总裁、上海世博会伦敦案例零碳馆馆长陈硕：要零碳也要时尚，每个城市都有一座零碳馆。

                              能换气的风帽：

       利用温压和风压将新鲜空气源源不断送入建筑内部，并将室内空气排出。

                            能发电的窗户：

      通过玻璃窗采光和发电的完美结合来展示“会发电的窗户”。

                             能发电的屋顶：

    利用太阳能光伏板和热力电力转化器收集电能供给建筑日常使用，收集的热能将转化为建筑制冷动力。

                             能制冷的墙：

      抽水灌入铺设在墙内的“毛细血管”，通过热交换调节墙体温度，使屋内冬暖夏凉。

                             能蓄热的地板：

    墙和地板由保温的特殊陶土制成，使得建筑主体冬暖夏凉。

                              能“发光的墙”：

      墙体表面附着的特殊荧光涂料可使白天储存的太阳能量在夜间释放荧光，减少照明能耗。

                              能吃的绿化：

      通过光合作用将通过风帽散发的室内二氧化碳转化为氧气，这些植物都是可食用并再生长的。

                              零碳馆技术运用

                              风动储能保温除湿双向通风帽   

     风动储能保温除湿双向通风帽简称风帽，它分为自然通风和机械通风。自然通风是通过外界的自主风力寻向装置确定建筑周边风力的主要方向，并且将室外风动力转化为室内建筑通风的动力，从而免去了传统空调通风系统的能耗。机械通风在外界风力不足时启动，通过来自光电板收集的能量进行通风。这种通风方式使得能耗降低为常规系统的1/5，大大的减低了通风的成本。与此同时，灵活转动的风帽利用风能驱动了室内的通风和热回收。由风帽和吸收式制冷系统相结合的体系同时提供循环风的解决方案，提高访客的热舒适度。其风帽特点：

           零能耗――利用风压温压作驱动，无需电源驱动；

             零污染――均为物理过程，没有任何化学污染；

              既自动输入新风，又同时自动排出二氧化碳；

              保持室内恒温状态，感觉舒适自然；

           保持室内正常湿度，领略凉爽通畅。

                              溶液除湿系统

        根据上海世博会零碳馆项目需要，配合风动储能保温除湿双向通风帽并结合上海世博会零碳馆项目的总体规划，以及当地的实际情况和气候条件，在风帽下部配套上溶液除湿、加湿体系，让整体的风帽效果达到最佳，并作出结合当地季节变化而特有的模式切换，从而使得系统更全面的凸显环保性和节能性，同时也使得室内的温湿度达到更适宜的标准。

                              太阳能热水系统

      根据上海世博会零碳馆项目的用水的需要，对太阳能热水系统的总体性格进行个性化定制，做到节能效果和环保效果最优化。整套系统设备的性能、太阳能系统的热效率和安全节能、环保与供水可靠性均有较高的要求。为了使工程真正体现环保和有效节约资源及经济实用、安全可靠的目标，我公司设计人员认真研究、分析、比较和反复论证，根据国家太阳能热水系统工程设计的有关标准，结合我公司多年从事太阳能热水工程所积累的丰富的设计、施工安装经验，一定能给出上海世博会零碳馆项目的特定的方案说明。并在环保、节能方面做到最大限度的优化。

                              太阳能光伏系统

   根据上海世博会零碳馆项目的用电的需要，对太阳能光伏系统的总体性能进行个性化定制，做到节能效果和环保效果最优化。传统的燃料能源正在一天天减少，与此同时全球还有约20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，人们把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。其中太阳能以其独有的优势成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能，是取之不尽用之不竭、无污染、廉价的能源。太阳能每秒钟到达地球的能量高达11.2×1016千瓦时，如果把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率为5％，那么每年发电量可达5.6×1012千瓦时，相当于目前全世界能耗的40倍。

                              能耗监测和环境参数测量系统

     配合其他系统，更完美的去展示暖通项目的节能减排目标。根据上海世博会零碳馆项目的具体要求，设立的能耗分析显示系统以设计图纸为依据,参考有关国家标准及规范,充分考虑场所使用特点，本着先进性、开放性、可靠性及经济性等原则设立系统；能够实时监控各风帽设备状态、环境状况等，收集、记录系统各设备运行信息、报警信息、能耗情况，综合分析处理，保证各系统设备顺利正常操作,并做到采用最优化的控制方案；在满足功能要求的前提下，达到投资少、效益高的效果，能够真实反映伦敦馆其设计的节能减排的初衷。