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出版者:Associated Univ Pr

作者:Golany, Gideon S.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:39.5

装帧:HRD

isbn号码:9780874133622

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• 设计
• 热性能
• 热力学
• 传热
• 工程
• 建筑
• 能源
• 仿真
• 优化
• 材料

建筑与环境模拟：从概念到实践 一本关于建筑性能分析、可持续设计与前沿模拟技术的综合指南 本书深入探讨了当代建筑设计中至关重要的性能评估与环境模拟领域，为建筑师、工程师、研究人员及政策制定者提供了一个全面、实用的知识框架。在气候变化日益严峻、能源效率成为建筑行业核心挑战的背景下，理解和量化建筑在不同环境条件下的表现，已不再是可选项，而是设计的基石。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础的热力学原理到复杂的动态模拟软件应用，旨在弥合理论知识与工程实践之间的鸿沟。我们专注于如何通过精确的建模和分析，指导设计决策，优化建筑能耗，并提升居住者的室内环境质量（IEQ）。 第一部分：性能设计的基础与理论框架 本部分奠定了建筑性能分析所需的理论基础，并介绍了评估建筑可持续性的核心指标。 第一章：建筑热力学与传热机制的再审视 本章从微观和宏观角度重新审视了建筑围护结构中的三大传热模式：传导、对流和辐射。详细分析了材料热性能参数（如导热系数、热容、热桥效应）对整体热表现的影响。特别关注了不同类型的隔热材料（如真空绝热板、气凝胶）在超低能耗建筑中的应用潜力与局限性。章节末尾探讨了太阳辐射在不同地理纬度下的入射角度变化及其对室内得热的影响，为后续的遮阳与采光设计提供理论支撑。 第二章：室内环境质量（IEQ）的量化评估 本章聚焦于建筑为使用者提供的舒适度和健康水平。我们详细解析了影响IEQ的关键因素： 热舒适性： 基于PMV/PPD模型，结合ASHRAE标准，分析了空气温度、辐射温度、空气流速和湿度在不同活动水平下的影响阈值。探讨了自适应热舒适模型在自然通风建筑中的适用性。 空气质量： 深入探讨了室内污染物（VOCs、氡气、PM2.5）的来源、迁移路径及其对人体健康的长期影响。阐述了有效的通风策略（包括机械通风与自然通风）在稀释污染物中的作用。 视觉舒适性： 讨论了日光进入对人眼健康和昼夜节律的影响。分析了眩光控制技术，如动态遮阳系统和先进的光导管技术，如何在保证充足自然光的同时，维持视觉的连续性和舒适度。 第三章：能源基准与生命周期评估（LCA） 本章超越了单纯的运营能耗计算，引入了更宏观的可持续性评估视角。详细介绍了建筑能源性能的基准设定方法，包括能源使用强度（EUI）的计算与国际对标。更重要的是，本章系统地介绍了生命周期评估（LCA）在建筑领域的应用，从原材料的开采、运输、施工、运营到最终的拆除或回收，量化建筑全生命周期的环境负荷（如GWP、ODP等指标），指导材料选择和结构设计的环境优化。 --- 第二部分：环境相互作用与被动式设计策略 本部分将理论应用于实际设计场景，重点介绍如何利用自然环境资源，最大程度减少对机械设备的依赖。 第四章：气候数据分析与微气候建模 精确理解建筑所处的微气候环境是性能设计的第一步。本章指导读者如何获取、处理和解读长期气象数据（TMY）。通过风场分析和城市热岛效应（UHI）的初步评估，识别场地特有的环境挑战与机遇。内容深入到使用CFD（计算流体力学）工具对局部风速和压力分布进行初步预测，以优化建筑布局和开口位置。 第五章：建筑围护结构的热桥与动态热工性能 本书强调，静态的U值计算已不足以评估现代建筑的真实性能。本章详细剖析了复杂结构节点（如阳台连接点、幕墙支架）的热桥效应，并提供了EN 10211标准下的热桥系数计算方法。此外，动态热工性能分析（如周期性热响应分析）被引入，用以评估厚重材料在经历昼夜温差波动时的储热能力和移热延迟效应，这对于理解间歇性使用建筑的能耗特征至关重要。 第六章：整合采光与遮阳的性能优化 本章聚焦于光环境的设计。不再仅仅停留在传统的遮阳系数（SC），而是深入探讨了年日照得热积分、相对有效日光（r.e.d.）等高级指标。内容细致区分了固定遮阳（水平、垂直构件）、动态遮阳（百叶、智能玻璃）和周边环境遮挡对室内照度均匀性的影响。提供了如何使用光度学工具来模拟不同时间点天空亮度分布对工作表面的影响。 第七章：自然通风与交叉通风的流体动力学分析 本章是关于建筑物理模拟的高级章节。它详细介绍了如何利用CFD模型来精确模拟室内外空气流动的复杂性。内容涵盖了驱动力分析（风力驱动与浮力驱动）、湍流建模的选择（如RANS模型）以及网格划分对模拟精度的影响。提供了优化通风策略的案例研究，包括导风板设计、烟囱效应利用和多层空间中的空气分层管理。 --- 第三部分：先进模拟技术与集成设计流程 本部分关注现代工程实践中不可或缺的数字化工具和集成工作流。 第八章：动态能耗模拟：从静态到时间序列分析 本章是关于建筑能源建模（BEM）的核心章节。详细对比了基于时间步长的动态模拟与基于典型小时的模拟方法的优缺点。重点讲解了如何构建准确的建筑模型（包括设备负荷、控制逻辑和占有率调度），以及如何使用模拟结果来识别能源浪费的热点区域。内容包括针对不同气候区的能耗情景分析（如制冷主导 vs. 供暖主导）。 第九章：集成设计工具链与数据互操作性 在当今BIM（建筑信息模型）主导的时代，性能分析必须嵌入到设计流程的早期阶段。本章探讨了如何实现BIM平台（如Revit, ArchiCAD）与专业分析软件（如EnergyPlus, OpenStudio, IES-VE）之间的数据流转和兼容性挑战。强调了“早介入、多迭代”的原则，即在概念设计阶段就利用快速、低保真度的模拟工具进行初步筛选，以避免后期高成本的修改。 第十-一章：先进系统耦合模拟与未来趋势 最后两章展望了建筑性能模拟的前沿方向： 系统耦合： 探讨了建筑（结构、热工）与机械系统（HVAC、智能控制）、甚至电网的集成模拟。例如，电池储能系统与建筑热负荷的协同优化，以及需求侧响应（DSR）策略的验证。 机器学习在性能优化中的应用： 介绍了如何利用代理模型（Surrogate Models）和参数化设计工具（如Grasshopper/Dynamo）结合优化算法，在庞大的设计空间中快速搜索最优化的建筑几何形态和系统配置。 总结： 本书旨在提供一个全面、实用的工具箱，使读者能够超越规范要求，运用科学的方法论，设计出真正适应未来气候变化、具有长期经济效益和卓越居住体验的高性能建筑。通过对理论的深入理解和对模拟工具的精通，读者将能够自信地应对最复杂的建筑性能挑战。

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这本书的视角是那种非常宏观且具有前瞻性的。它似乎并不局限于传统的电子散热或者建筑围护结构的热工学范畴，而是将视野投向了更广阔的、面向未来的热管理挑战。我注意到其中有专门的章节探讨了微纳尺度下的热输运机制，这对于芯片级的热流密度越来越高的今天，简直是及时的提醒。作者并没有用过于简化的模型来搪塞，而是深入探讨了声子输运和电子-声子散射等前沿课题，虽然这部分的理论深度很高，但作者依然努力地将其与实际的薄膜散热、界面热阻等工程问题联系起来。此外，书中对能源利用和热回收的讨论也占据了相当大的比重，它不仅涉及传统的热电转换，还涵盖了一些新兴的辐射冷却材料和相变储热技术的应用前景。这种将基础科学、前沿研究与工程实践紧密结合的叙事风格，让我感觉自己读的不是一本过时的手册，而是一份关于未来热工程发展的路线图，让人备受鼓舞，也清晰地看到了自己知识结构中尚需加强的领域。

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这本书的阅读体验，坦白说，初期有些挑战，但越往后读越觉得醍醐灌顶。它没有采取那种循序渐进、温和引导的方式，而是直接把你扔进了热力学和流体力学交织的复杂世界里。我尤其欣赏作者在讲解复杂系统热管理时那种“解构主义”的分析思路。他们总是先把一个宏观的、看似无从下手的问题，拆解成一系列可控的、可量化的子模块，比如从散热器鳍片几何形状对自然对流的影响，到内部流体湍流效应如何改变对流换热系数，每一步都分析得丝丝入扣。这种深入骨髓的细节挖掘，让那些在实际工作中遇到的“疑难杂症”似乎都有了破解的线索。举个例子，在讨论到辐射换热时，它没有只停留在黑体辐射的概念上，而是花了大量的篇幅去分析实际工程中常见的漫反射、镜面反射表面对整体辐射平衡的修正，甚至还提到了在真空环境下如何处理太阳辐射和地球反射辐射的叠加效应。对于想把热设计做到极致的工程师来说，这种层层递进、不放过任何一个细节的叙述方式，无疑是最好的指引。

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这本书，拿到手就让人觉得分量十足，厚厚的几百页，封面设计得简洁大气，一看就是那种能沉下心来读的专业书籍。我刚翻开目录的时候，就被它严谨的结构和涵盖的广度给吸引住了。它似乎并不满足于停留在基础理论的层面，而是直接深入到了应用场景的细节之中。比如，关于材料热物理性质的探讨，作者并没有简单罗列公式，而是结合了实际工程中不同温度、不同应力状态下的材料行为变化，甚至还提到了如何通过实验手段来精确测量这些参数，这对于我们这些需要进行实际热设计的人来说，简直是太宝贵了。尤其是它在处理复杂边界条件下的热传递问题时所展现出的数学功底，非常扎实。我记得有一章专门讨论了非稳态传热，作者用了好几种不同的求解方法进行对比分析，不仅给出了详尽的推导过程，还配上了大量的工程实例，让我对如何快速判断和选择合适的分析模型有了更清晰的认识。总的来说，这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本教材，更像是一本可以随时翻阅的“工具箱”，里面装满了解决实际热设计难题的精良“工具”。

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我必须说，这本书的排版和图示部分做得相当出色，这一点对于一本技术书籍来说至关重要。很多理论性的阐述，如果没有直观的视觉辅助，很容易让人感到枯燥乏味，甚至产生误解。然而，这本书的插图质量非常高，它们不仅仅是用来装饰的，每一个图表、每一个示意图，都精准地对应了文字中描述的关键物理现象或数学模型。我记得有一次在研究热桥效应时，作者用三维剖面图清晰地展示了热量如何绕过绝缘层，直接在结构连接处形成泄漏路径，这个图比我花半天时间去想象和理解文字描述都要来得直接和深刻。更难能可贵的是，书中对数值模拟（CFD）的结果展示也非常专业和规范，它不仅展示了温度云图，还结合了矢量图和流线图，让读者能同时把握温度梯度和流场分布的相互作用。这种图文并茂、相得益彰的呈现方式，极大地提升了学习效率，也让那些晦涩难懂的跨学科概念变得更容易被接受和吸收。

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这本书的价值，很大程度上体现在它对“系统集成”的关注上。在很多热设计案例中，我们常常顾此失彼，只盯着某一个局部部件的优化，却忽略了它与周围环境的耦合影响。这本书却非常强调热、流、电（如果涉及电子设备）甚至结构力学的多物理场耦合分析。作者在多个案例研究中，都明确指出了单纯的“热分析”往往是不够的，必须考虑到流体刚度和热膨胀导致的结构变形，以及这种变形反过来对换热表面积和流道的影响。这种全局性的视角，迫使读者跳出单一学科的思维定势。比如，在讨论高可靠性设备的热应力分析时，它会详细说明如何将瞬态热分析的结果作为输入，传递给结构力学模块进行疲劳寿命预测。这种跨领域的知识串联，非常考验读者的综合素质，但也恰恰是现代工程项目成功交付的关键所在。读完之后，我感觉自己对工程问题的理解深度得到了质的飞跃，不再满足于“热量会流动”这样的简单概念，而是开始思考“热量如何以最有效率、最可靠的方式在复杂约束下流动”。

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