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第1篇：能源危機的解決方法范文

【關鍵詞】ICT;主題單元;教學系統設計;案例

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

一 引言

信息通訊技術(ICT)必將改變學習者和教育者的學習和教學體驗。ICT與課程整合是我國教育信息化的核心內容,目前,廣大一線教師對ICT與課程整合的認識仍存在片面或錯誤認識。與此同時理論研究者們也沒有給出一個具有說服力和實用性的模式來指導一線教師的教學過程。ICT與課程整合的重中之重就是基于ICT的教學設計,因此深入研究基于ICT的教學設計就顯得非常必要。而新課改要求改革課程內容,加強與學生生活以及現代社會、科技發展的聯系,重視學生的學習興趣和經驗,精選終身學習必備的基礎知識和技能,而要到達這個目標,教師必須進行必要的主題單元教學設計。本文主要闡述了基于ICT的主題單元教學系統設計模型,以及如何指導教師進行教學設計,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 有關主題單元設計

所謂主題,是指整合教學目標的、跨學科的學習內容或學習任務。主題可以分解成許多的問題來解決,問題又可以進一步具體化為可操作的任務[1]。主題的應用可分為三個不同的層次:從宏觀的角度來看可以是一個內容體系(即主題);從微觀的角度看可以是一節課(即課時);從中觀的角度來看,定位在單元層面上的應用,則稱為主題單元,如圖1所示。

主題單元(Thematic Unit),指與具體主題相關的一個教學單元,單元中的所有活動相互聯系。例如,人民幣研究,家鄉,沙塵暴,能源研究等[2]。從設計層次上來說,基于單元的教學設計是一種中觀的教學設計。祝智庭教授認為,進行中觀的主題單元教學有如下理由:增進信息技術的有效使用;精簡課程;展現學習的交叉學科本質;提高學生興趣和精力投入;擴展評估策略;采用合作/協作學習;使學生注意力集中于掌握學習目標;使學生信息素養融合于創造性活動;塑造學生利用資源進行研究的習慣;有利于學生安全使用網絡。

主題單元的設計可計劃分為單學科的主題設計模式,多學科的主題設計模式,跨學科的主題單元設計。這里我們著重介紹單學科的主題單元設計,即主題直接來自某一學科科目。這種主題方式一般結構較為簡單,以單學科為主,其他學科知識以輔助材料的形式存在。其主要特點是:①每個單元通過圍繞各個主題而設計教學,把各種知識有機地聯系起來,還原知識本來的面目。②根據主題圍繞課程標準設計學生的主體活動,然后以學生的主動探究活動組織資源,主題資源的選擇和使用都與學生的主體活動緊密相關。③在新課程理念的指導下,呈現多樣化的評價方式。

三 基于ICT的主題單元教學設計模型的提出及各部分功能分析

1 模型簡介

在這個信息時代,ICT早已被人們所熟知。將ICT融入教育領域促進教育改革已成為實現教育現代化的必由之路。目前,已有許多可用于幫助教師運用ICT進行教學的系統模型。例如:ASSURE模型:分析學習者、確定目標、選擇方法媒體和材料、利用媒體和材料、學習者參與、評價和修改。ICARE模型:(1)引入學習主題,激發學習動機,以及闡述學習目標;(2)連接,主要是在學生已有知識與技能的基礎上引進新的學習內容。(3)應用,主要是創建一個新的應用情境,促使學生將新學到的內容應用于另一個新的情境,促進學習者知識的遷移。(4)回顧,主要是幫助學生重新思考新學過的內容,這往往表現為學生之間對某一設計的問題進行的討論。(5)拓展,主要是提供與所學內容有關的資料,供學生參考或進一步思考[3]。這些模型對各種資源和工具與教學的整合只起到了引導作用,沒能使教師思考,為什么要以這種方式進行整合。

圖2展示了基于ICT的主題單元教學系統設計模型。這個系統不僅具有邏輯性,而且具有易操作性。這一模型以線性方式呈現,每一步的進行都是以上一步的完成為基礎,在實際的操作過程中,教師只有在完成了上一步驟才可以進行下一步驟,每一步都是環環相扣的。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,怎樣有效地將技術與教學整合。

2 各部分功能分析

此模型能將ICT有效地運用于課堂教學之中,ICT的使用有助于培養學生的邏輯思維能力,使其分析問題是更具條理化,激發學生的學習動機,并提高學生的參與性。它主要有七部分組成:提出問題、教學目標、技術支持、理論基礎、教學策略、教學評價、教學反思等,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,問題是單學科的內容體系中所要求掌握的某個知識點。例如,“能源”這一知識點,提出“我們要采取什么措施來預防我國將要面臨的能源危機?”這一問題。問題的提出是這個模型中的第一步,要求這個問題具有真實性、不易建構性和挑戰性。另外,還要求這個問題與目標群體(即學生)具有關聯性。通常,教師都會設想,學生會明白提出問題與知識點之間的聯系,也會理解所提問題的價值,可事實恰恰相反,如果問題與他們毫無聯系,他們就不能將自己置身于這一問題之中[4]。

(2) 教學目標

教學目標明確指出了在主題單元教學完成時學生所應達到的學習結果。教師可以依據ABCD模式(A代表對象,B代表行為,C代表條件,D代表標準)寫出具體的教學目標。例如,在“能源”這一主題單元結束時,學生能夠用概念圖100%正確地描述出我國的能源現狀。

(3) 技術支持

為了能夠闡明問題且達到教學目標,要求教師仔細考慮清楚,在主題單元教學中可能會使用到的所有技術。在模型中所說的技術主要是指軟件方面,如:多媒體課件、基于網絡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

使用ICT不是因為它適用,或是在某種程度上可以展示出它的有效性,而是能夠加快學習進程、提高學習效率。如果技術使用不當就會對學習起到反作用,影響學習效果。教師需要挑選適合的技術并證明:

① 適合這個主題嗎?為什么?

② 使用這些技術對教學效果有何作用?

③ 這些技術是怎樣對教學過程產生幫助的?而且Boblyer、Edwards和Havriluk還指出,要從以下幾點解釋使用這些技術的合理性:

a、增加學習動機。

b、提高教師教學水平。如:幫助學生將資料或問題直觀化、具體化,或幫助監控學習過程。

c、幫助改革教學方法。如:合作學習和基于問題的學習等。

d、提高學生知識建構的能力[5]。

(5) 教學策略

在確定使用哪些技術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融入主題單元教學之中。因為一個主題單元是由多節課來完成的,使用ICT來輔助教學的每個細節都會分散在每節課之中,而對于每節課,教師都應該清楚的回答以下問題:

① 我們將會使用到與ICT有關的哪些資源,如:網站、學習光盤或學習包?

② 我們應采取什么樣的方式來使用這些資源?

③ 我們為什么要以這種方式來使用這些資源?

④ 在課堂中學生要做什么?

⑤ 是否提供書面資料并講授?

對于整個主題單元教學來說,教師需要搞清楚,怎樣把這節課所講的內容與下節課將要講的內容有機地聯系起來,以及這樣做的原因。其次,當教師進行基于ICT的主題單元教學設計時,應考慮到以下幾點:

① 學習活動應能夠提高學生的批判性思考及深層次思考的能力

② 學生能夠理解所要學習的內容

③ 明確學習目標及評價標準

④ 學生能夠自主控制學習內容、步調及結果

(6) 教學評價

通常,在主題單元學習結束時,學生將會對其做出評價,看看與這一主題單元相關知識點的掌握程度。這一評價會反映在過程和結果兩個方面。對于過程的評價主要是看學生使用ICT完成學習任務的情況、在小組中的表現以及最后的作業。評價學習過程使用的方法有填寫在線反饋調查表、自我評價或小組評價。評價學習結果的目的在于調查學習結果的質量,如:問題的解決方法或使用了哪些技術。一般有兩種方式評價學習結果:一種是基于ICT的,另一種是不基于ICT的?；贗CT的評價包括基于計算機的測試、PPT展示、在博客上寫下感悟或建構概念圖。不基于ICT的評價包括書面報告、學結或書面回答問題[6]。

(7) 教學反思

一個教學設計的好壞取決于它的執行情況及最終的學習結果。在執行過程中,教師通常會遇到許多限制和約束,這些會影響到技術的選擇和教學的策略。在完成了教學任務后,教師需要反思ICT與該主題單元整合的教學情況,重點應放在使用的技術是否合理、具有哪些優缺點、是否可以改進等。另外,教師還應進行深層次的思考,其他教師針對不同教學內容和不同教學目標應如何利用ICT進行教學。這一問題不僅包含了技術選擇、教學方法、學習活動,而且還包含了評價方式、ICT與主題單元整合的提高方法。以下幾點可以幫助教師反思基于ICT的主題單元教學設計:

① 是否回答了主題單元學習中的主要問題?

② 是否完成了教學設計中所規定的學習活動?

③ 所選技術是否支持教學活動?

④ 所選技術是否合理?

⑤ 所使用的工具能否得到進一步改進?

⑥ 學生的評價方法是否正確?

⑦ 我們怎樣改進在主題單元學習中所使用的ICT技術?

四 基于ICT的主題單元教學設計模型案例分析

以前面所提到的主題單元教學設計模型為基礎,該案例以能源為主題單元,學習對象為高中一年級學生。整個主題單元的講授共分為兩部分,第一部分為課堂教學,由兩節課來完成,每節課時70分鐘;第二部分為在線學習,為期三天。學習該主題單元的主要目的是讓學生了解當前我國的能源情況,并提出我國將要面臨的能源危機的解決方案。在教學中,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。

該主題單元的教學過程如下:在第一節課中,學生要完成兩個任務,第一個任務是使用IE瀏覽器上網查找資料并與小組成員進行討論,最后用概念圖描繪出當前我國的能源狀況;第二個任務是查找有關我國近20年將要面臨能源危機的資料與小組成員進行討論。課后,學生進行在線學習,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行深入討論。在第二節課中,學生進行面對面的交流,總結出關于能源危機的可能解決方案,最后布置作業,每組在下周交出能源危機解決方案的書面報告。

五 結語

我國的教育信息化己經進入應用與創新的階段。使用基于ICT的主題單元教學設計不僅能夠增加學生的學習興趣、提高教學效率,它的最大的優點在于將ICT整合入實際的教學之中,為教師在教學過程中使用技術提供了理論與策略支持,具有較強的應用價值。

參考文獻

[1] 鐘志賢.信息化教學模式――理論建構與實踐例說[M].北京:教育科學出版社,2005:86-86.

[2] 黎家厚.主題資源單元與教育資源發展[J].信息技術教育, 2003,(7):16-17.

[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：能源危機的解決方法范文

【關鍵詞】吸收式熱泵；節能技術；發展狀況

一、吸收式熱泵的簡介

吸收式熱泵是以熱能為補償實現從低溫向高溫輸送熱量的設備。吸收式熱泵有兩種類型，一種是輸出熱的溫度低于驅動熱源的第一類熱泵和輸出熱的溫度高于驅動熱源的第二類熱泵。

吸收式熱泵的原理與吸收式制冷機的原理一樣，都是在發生器中充有溴化鋰溶液，由于水的沸點較低，當加熱時，水便從溴化鋰溶液中蒸發出來。蒸發出來的水蒸氣進入到冷凝器中冷凝成水，經節流閥在蒸發器中蒸發。帶走箱內的熱量，蒸發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生器中加熱蒸發，就這樣不斷循環，實現制冷循環。

吸收式熱泵既有吸收式制冷機組的優點，有含有熱泵的優點，其優點如下：

（1）安全，機組在真空下運行，無高壓爆炸危險，安全可靠；

（2）可靠，機組運動部件少，運轉安靜，可靠性高，使用壽命長。

（3）可調，負荷范圍廣，對外界條件變化的適應性強。

（4）節地：單機負荷大，有利于減少機組臺數，減少機房占地。

（5）一機多用：可實現夏季制冷，冬季采暖，同時提供生活熱水。

（6）節約能源，可利用低品位余熱，熱能驅動，節約電耗。

雖然吸收式熱泵的優勢很明顯，但它也有些許缺點，它的熱力系數較低，一般為0.4～2，制取冷量的效率不高；且設備比壓縮熱泵循環龐大，靈活性較小，難以實現空冷化。

雖然有些許缺點，但吸收式熱泵在節能方面的前景還是巨大的。

二、吸收式熱泵的節能

吸收式熱泵的節能可以從三個方面來進行論述：

1.能源利用的節能研究

吸收式熱泵，通過利用各種熱能來驅動制冷劑在蒸發器與冷凝器之間的循環流動，來代替壓縮機的作用，這樣可以節省大量的電能，這樣用低品位能來代替高品能，這樣可以節省由高品位能轉化為低品味過程中的能量浪費；而且吸收式熱泵利用的是工業廢熱或者余熱，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，可以實現能源的季節性轉移。

2.吸收式熱泵熱源的節能研究

通過對低溫熱源進出口溫度、熱水溫度和驅動熱源溫度等熱源的控制，從而來影響熱泵機組的運行性能，從而提高熱泵的效率，節約能源。

由于低溫熱源溫度升高，會使其本身與制冷劑蒸汽的傳熱溫差增大，蒸發器內的傳熱效率提高，從低溫熱源吸收的熱量增加，而與此同時蒸發溫度升高，蒸發器內的壓力增大，這有利于吸收器內的溶液吸收制冷劑蒸汽，使吸收效果增強，從而提高吸收式熱泵系統的COP值；隨著熱水溫度的降低，吸收器和冷凝器內的溫度降低，吸收器內的壓力下降，吸收效果變好，使得從低溫熱源吸收的熱量增加，COP值升高，當熱水溫度升高，冷凝器的溫度和壓力的升高，低溫發生器的壓力也升高，使得低溫發生器產生制冷劑蒸汽所需的溫度升高，而當從高溫發生器過來的制冷劑蒸汽無法釋放變相潛熱式，低溫發生器產生的制冷劑蒸汽會大大減少，影響整個熱泵系統的性能，降低COP值；由于驅動熱源溫度的升高導致發生器產生更多的溫度更高的制冷器蒸汽，低溫發生器產生的制冷劑蒸汽增加，更多的制冷劑變成冷劑水，這樣從低溫熱源中吸收的熱量也增加了，使得熱泵系統的COP值升高。

3.自動化管理的節能研究

通過對熱泵系統設置自動控制系統，使得系統的運行安全可靠，不需人值守操作，從而節省運行費用和人力成本；而且能夠將系統模塊化設計，安裝維修方便，大大節省施工時間，節省安裝費用。

自動化管理，在房間內設置傳感器，通過檢測房間中的溫濕度，轉換信號后傳送到計算機后，與系統設定的參數值進行對比后，通過控制器來調節執行器，改變熱泵系統的運行方式，從而保持室內良好的熱濕環境，這樣不僅能節省人力成本也能更精確地控制室內溫度，從而避免了應為人為因素導致的能量浪費。

三、當前存在的問題與解決辦法

雖然吸收式熱泵在節能方面有著巨大的前景，發展狀況良好，但在實際運行過程中還是存在許多問題。

1.首先是，熱泵系統的機組受到溶液高溫腐蝕性問題的限制。LiBr-H2O溶液作為吸收循環當前最常用的工質對，是因為其具有優秀的物理化學性質，溴化鋰與水的沸點差別很大，純度也高，作為制冷劑的水價廉、氣化潛熱大、無毒、無味安全性能好，而且溶液的吸水性能強。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重，因此對于材料的選用有嚴格的要求。

因此為了彌補以上不足，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對，如LiCl-H2O、NaOH-H2O以及四元、五元工質的開發。新工質雖然克服了傳統工質性能上的一些缺點，但在不同程度上削弱了傳統工質在化學物理性質上的優勢。

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設備都是單獨生產然后再分別組裝在一起，這樣使得熱泵的生產和使用的規模經濟比較大，沒有能實現各個區域的規模化。

熱泵的規模化是指將熱泵機組中的各個設備將之組合成幾個模塊，使其模塊的規模大小達到了一定的標準，從而實現規?；a，這樣能大大節省生產時間。例如將吸收式熱泵機組分成兩塊，一塊是蒸發器、冷凝器和膨脹閥，另一塊是吸收器、發生器和溶液泵，將他們組合成兩個模塊進行生產這樣就可以大大節省單獨生產再組合在一起的時間。

3.最后，就是吸收式熱泵中的非正常結霜的問題。這其中有包括三種現象：

（1）室外環境溫度大于0℃，開機不久，整個換熱器上散熱片表面凝露水就會凝結成薄霜，很快霜越結越厚。室內機制熱效果差，且呈現化霜頻繁現象。該故障一般是室外換熱器上散熱片表面臟堵、室外風機系統故障或室外換熱器進、出風口有阻擋物造成。 解決方法：室外換熱器清洗、檢查風機系統或排除進、出風口的阻擋物。

（2）室外環境溫度大于0℃，開機不久，室外側換熱器底部結霜很厚，換熱器大部分未有凝露水，隨時間推延結霜，由下至上結霜在延伸；室內風機始終處于防冷風低速運行；空調器頻繁化霜。該故障一般是系統缺制冷劑。 解決方法：先查系統泄漏點修復、加制冷劑。

四、結語

總之，吸收式熱泵在當前的發展過程中，還是朝著良性的方向在前進，而熱泵技術的推廣主要是依賴于技術的改進以及這些設備的經濟效益，為了能早日普及吸收式熱泵，我們要早日研發出既與設備完全匹配，有具有完美的物理化學性質的工質，我們也要盡力的解決當前出現的問題，更要及時的發現問題并解決問題。

參考文獻：

[1]彥啟森 石文星 田長青.空氣調節用制冷技術 中國建筑工業出版社，2010.7

[2]龍惟定 武涌.建筑節能技術 中國建筑工業出版社，2011.8

作者簡介：

第3篇：能源危機的解決方法范文

關鍵詞 乳化汽油；表面活性劑；進展；研究

中圖分類號TE626 文獻標識碼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

隨著經濟社會的不斷發展，人們對能源的需求也在持續地增長，階段性 “汽油荒”的不斷出現，凸顯了汽油的供應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濟社會發展的主要因素。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，汽車發動機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重，節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，對緩解能源危機和減少環境污染具有重要的意義。

1 研究現狀

近二十多年來，我國的燃料油乳化技術獲得了很大的發展。在80年代，燃油乳化技術就被列為“八五”期間重點研制和推廣項目。藺恩惠等[1]研究發現乳化汽油的摻水量與表面活性劑和醇的種類及配比有關，適量的鹽濃度可以增加摻水量，道路試驗表明所制備的乳化汽油可節油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用、安全可靠。清華大學的葛陽等[5-6]研究了單滴乳化燃油的微爆模型和微爆規律，并對乳化油滴的“冷滴”、“無水層生成”等現象進行了解釋。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定性的影響。王永利等[9]研制出了摻水量10.0%的高穩定性的乳化汽油，可穩定放置300d以上不分層。張東瑾[10]利用脂肪酸和有機胺反應生成的皂做主表面活性劑制備微乳汽油，當脂肪酸和有機胺的摩爾配比為1. 6~2. 1時，可制得較穩定的微乳汽油。

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，這些優點已成為業界的共識。對于汽油乳化技術，雖然早在20世紀40年代已著手研究，但仍存在一些問題需要當代研究者去解決。

1）穩定性問題。乳化汽油受溫度、保存時間、保存容器等條件的影響較大。由于熱力學分子運動，儲存一段時間后，乳化汽油會出現破乳，析水，分層現象，導致不能長期儲存。因此研發合適的乳化劑和乳化工藝，制備出性能穩定的乳化汽油是目前的首要任務；

2）乳化成本高。根據現有的汽油乳化技術，要想配制摻水量高、穩定性好的乳化汽油，需要較大用量的乳化劑，但是目前國內用的乳化劑一般價格都比較高，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，雖然穩定性可以達到使用要求，但推廣時用戶難以接受。因此，應繼續改進乳化工藝，開發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定性有直接關系。一般來說摻水量越高，乳化油的成本越低，但是乳液的穩定性會變的較差。所以研究者應在提高摻水量和增加穩定性之間尋找平衡點。

3 節能降污原理

3.1 降低油耗

由于各種因素作用，汽油在內燃機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，由于水的沸點低于油的沸點，當溫度急劇升高時，水先沸騰汽化，當水膨脹壓力超過油表面張力及環境壓力之和時，水蒸氣沖破油膜束縛，相當于極小的爆炸，形成二次霧化，使油滴分成細小的顆粒。細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。微爆產生無數爆炸波，沖破包圍火焰面的CO2、N2抑制層，從而使空氣形成強烈的紊流，燃燒室內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的爆震，相應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會與水蒸氣發生水煤氣反應，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，產生許多OH活性基團，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，同時節省了燃油[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間滯留是產生NOx的三個重要條件。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，反應時間短，烴類不能充分發生反應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生二次霧化，油氣混合均勻度提高，減少了局部缺氧現象。并且，于內燃機含水燃燒過程中水的汽化吸熱，發生水煤氣反應，減少了局部高溫區，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、乳化時間等[15]。作者研究了乳化汽油的制備工藝，發現乳化劑的種類及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重要的步驟。乳化劑的選擇和復配在基于親油親水平衡（HLB）值理論的同時應該綜合考慮多種因素的影響。作者篩選了多種復配乳化劑發現以Span80、CTAB復配作為乳化劑，當HLB值為11.0時，制得的乳化汽油可穩定放置300d以上不分層，穩定性很高。

4.2 乳化劑用量

乳化劑的用量對乳化汽油的穩定性影響很大。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，增加乳液的穩定性。作者考察了乳化劑用量分別為4%、5%、6%對乳化汽油穩定性的影響，發現隨著乳化劑用量的增加，乳化汽油的穩定性升高。當乳化劑用量為6%時，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。由于中碳醇廉價易得，故應用較為廣泛。

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定的乳化液存在臨界溫度，當溫度達到臨界溫度時表面張力將消失，從而乳化液穩定性達到最佳。但當溫度超過臨界溫度時，液體粒子容易凝結，從而破壞乳化液的穩定性[16]。

5 乳化汽油的研究方向及前景

乳化汽油在節約能源、保護環境和經濟效益方面都具有十分明顯的優勢，我國的燃油乳化技術開發較遲，雖然取得了一定的發展，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一步研究。

1）對燃燒過程的節油機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用的關鍵因素之一，單靠篩選現有的乳化劑，無法滿足汽油乳化技術的發展要求，利用現有理論知識，設計合成價格低廉、乳化效率高的乳化劑是未來乳化技術發展的重要支撐；

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，此方面尚缺乏詳細的研究；

4）對乳化汽油的性能進行詳細的研究，如針對乳化汽油的發火性、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動機動力性、經濟性、排放特性進一步考察，以確定取得最佳節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，保護內燃機，而且還能降低油耗，減少廢氣排放。如果乳化汽油能在社會上被廣泛推廣和應用，將有效地緩解能源危機，給我國節能減排工作帶來新的途徑，所以乳化汽油具有廣闊的前景。

參考文獻

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第4篇：能源危機的解決方法范文

關鍵詞：建筑；節能；設計

節能作為一項系統工程，涉及到諸多方面，如自然環境、規劃設計、建筑施工、政策法規、物業管理、居民節能意識等。建筑節能設計在現階段還存在一定的問題，比如片面追求建筑面積，設計時執行節能標準比例較低、公眾的節能意識薄弱、缺乏可操作性的法律法規等等，但是作為我國國民經濟支柱產業之一的建筑業，必須和各方共同努力，加大科技研究力度，采取嚴格的獎懲措施，從前期著手，大力推廣節能型建筑，這也是我國走實現可持續發展的必由之路。

一 我國建筑節能的現狀

我國城市化的快速的發展勢必會帶動建筑業的發展，城市房屋大量增加，造成建材及能源的大量耗費，特別是建筑物的采暖設備和空調都耗費巨大的能源。目前在建筑方面的總耗能已經占據全國總消耗的45%，因此，建筑節能必須立刻實行，這將有利于以后經濟的發展。建筑節能概念的正式提出是在二十世紀七十年代，發達國家在經過幾十年的發展后，在建筑節能這方面已取得良好的成績，而我國建筑節能的實施相對于發達國家要晚，在這方面的水平落后于這些發達國家。例如在單位面積采暖能耗方面的消耗是發達國家的3倍以上，提高建筑節能水平迫在眉睫。

二 建筑單體的節能設計

（1）建筑外部維護結構的節能設計

建筑圍護結構組成是由墻、屋頂和門窗構成建筑物的能耗，其主要取決于熱傳導及冷風滲透，而住宅圍護結構的散熱量占采暖熱耗的1/3以上。當代建筑由于追求造型的新穎與變化，立面上的凹凸增多，突出墻體的構件也逐漸的變多，然而這些設計手法雖然豐富了建筑物的造型，卻無形中提高了建筑的節能，為此，墻體的節能設計應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，外墻外保溫復合墻體成為現代節能墻體的主流，外墻的保溫是在主墻體結構外側粘接材料的作用下，裝訂一些保溫材料，同時在保溫材料的外側利用玻璃纖維網對其加強及鞏固，涂刷粘結膠漿，其主要由混凝土墻體（或其它材料組成的承重結構）、保溫層、流動空氣層、干掛石材墻面等部分組成，外保溫方式防止冷、熱橋產生，優于內保溫；流動空氣層揮發保溫板水汽，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建筑主體結構，延長建筑壽命，同時也便于將來對現有建筑物進行節能改造，具有長遠的研究與應用價值，此外，墻體植被也可以吸收太陽輻射，降低外墻表面溫度，減少傳入室內的熱源，并且有助于吸塵和消音，美化建筑立面造型和調節局部微氣候。

（2）門窗保溫措施保溫材料

我國采暖居住建筑經窗戶損失的熱量約占全部建筑圍護結構熱損失量的50%。提高建筑門窗保溫性能的途徑有：窗框選材：選用導熱系數低的塑鋼或者鋁合金斷熱型材。其中，鋁合金斷熱橋應有足夠的長度，一般不宜小于15mm，才能保證斷熱橋有足夠大的熱絕緣系數。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通，導致斷熱型材傳熱能力加強，所以作平開窗時，應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。試驗結果表明，空氣層不大于20mm 時，傳熱熱絕緣系數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使中空玻璃熱工性能進一步改善。住宅建筑節能，在降低建筑能耗的同時，為居住者提供更健康舒適的居住熱工環境。

三 屋頂的節能設計

在一般情況下整個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、隔熱性能應宜采用熱阻值大、性能穩定、輕質高效、吸水率低、耐久性好的材料作為保溫層。北方地區冬季寒冷，夏季干旱雨少，日照時間長，春季風沙又大，不宜采用架空通風隔熱層或通風坡屋頂的構造形式，由于屋頂圍護結構外表面受到的太陽輻射強度和日照時數以水平面為最大，所以屋頂隔熱保溫尤為突出和要重。經過設計計算選用120mm厚阻燃型膨脹聚苯板（EPS）則 K≈0.274W/（m2 K）是合理的經濟厚度。具體做法如下：屋面結構層一隔氣層一保溫層（120mm）厚阻燃型膨脹聚苯板（EPS）一保護層一防水層一保護層。冬季可以避免室內的熱量散發，夏季又避免了太陽輻射熱直接照射屋面傳導到室內，同時具有隔熱保溫效果明顯、構造簡單、施工方便、造價較低等優點。

四 節能設計的措施

建筑設計工作在建筑業中的重要性不言而喻，設計方案的出臺會直接影響到日后的施工建設。過去的建筑設計，只考慮建筑的空間形態、日照間距以及容積率等因素，而在建筑節能方面考慮的問題則比較少，節能設計一般只體現在單體方案的設計階段，但是也產生了許多弊端。最好的解決方法是在初始階段和總體上重視規劃節能，全方位設計好建筑物與外部環境之間的關系，加強節能設計元素的投入，充分利用地域性的自然資源，從總體上規劃建筑節能，這樣才能達到預期的效果。在節能設計中，設計師們主要通過增強自然通風和降低太陽輻射來實現節能，這就需要把規劃建筑的間距、朝向之間的相互關系，作為節能的重點內容。朝向設計應迎合夏季的主導風進行設計，以利于減少輻射和室內換氣，提高房屋的舒適度，這種設計可節省空調的能耗和保溫的能耗。設計師應考慮到建筑的日照間距又要考慮節約土地的問題，以期最終實現優化節能的目標。較大樓盤的建筑群還要考慮整體的節能效果，側重區內的通風設計。保證建筑群的空氣流通，并且結合主導風向，進行合理設計。同時還要在設計中注意建筑物的排列是否影響夏季盛行風的流向，實現建筑群內共享自然風，這樣才能在夏季迎合南風、保持空氣流通，而在冬季又能夠阻擋北風的侵襲，隔熱和保暖的效果好，才能節約能耗問題。

參考文獻

第5篇：能源危機的解決方法范文

【關鍵詞】住宅建筑；設計；常見問題；解決方法

隨著我國建筑業得到了不斷發展，人們對住宅建筑的質量要求越來越高。為了提高住宅建筑設計質量，實現建筑設計的經濟性、美觀性和安全性目標，設計人員需要堅持以人為本的設計理念，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計中，由于設計人員對設計方案缺乏綜合考慮，因此引發了住宅建筑方案設計中存在一些問題，需要對其采取有效的解決方法，以創造出合理、科學的建筑方案。

1 住宅建筑設計的基本原則

（1）統一性原則。在住宅建筑設計時，首先要考慮到住宅小區規模的規劃設計。首先要以人為本，同時營造更優美的室外環境。同時要確保住宅功能布置的合理性，為居住者提供方便、安全、衛生、舒適地生活。其次，住宅內部空間布置功能要齊全，采用“動靜分開，潔污分離”的設計方式，同時要考慮到房間陽光充足，通風良好，各種設施齊全，能滿足節能的要求。最后，要結合當地的特色和風俗，對小區進行總體環境規劃，以創造良好的住宅小區環境。

（2）合理性原則。隨著住宅建筑的發展，住宅標準也隨之不斷提高，人們更加注重住宅的合理性。在住宅細部設計時，要充分考慮到整體布局的合理性和功能性，同時要體現人建筑的文化內涵。建筑設計的尺寸、體量要考慮到人的生理學，讓主體人感受到外部環境的舒適性。細節問題是衡量設計的好與壞的基礎條件，因此，要充分考慮到從人的需求問題，以做好住宅細部設計工作。

（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采光、日照、通風、采暖、景觀等因素，以創造出現代、接近自然，具有時代感的建筑作品。

2 住宅建筑設計中常見問題分析

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

2.1 建筑朝向設計不合理

根據我國的地理特征，要想確保合理的住宅建筑的朝向，在住宅建筑設計中要把建筑的朝向設計成朝南或朝北方向，而事實上，最佳的建筑朝向為坐北朝南，最忌諱建筑朝向為朝西向。然而，在現實建筑朝向設計中，仍然存在著一些問題，嚴重影響到整個住宅建筑的質量。因此，在進行住宅建筑設計中，設計人員需要掌握正確的建筑朝向設計方法，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 建筑設計缺乏節能措施

近年來，在建筑設計當中，有些設計人員過于注重建筑外觀的美觀性，而不重視建筑中的節能措施。眾所周知，建筑作為能耗量較大的建設作業，國家在“十二五”時期發展計劃中明確指出要采取節能降耗措施，而在實際設計過程中，其節能設計效果并沒有達到體現。特別在住宅建筑設計中，設計者為了提高建筑造型的美觀，而未能考慮建筑節能的重要性，從而造成建筑節能效果達不到要求，使得建筑能耗越來越大，影響到國家經濟的發展。

2.3 建筑的采光問題

對于一個高質量的住宅建筑而言，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境的基礎，也是增進人們的身心健康的必備條件。因此，在住宅建筑設計當中，設計人員需要充分考慮到建筑的采光問題。而事實上，在大部分住宅建筑采光設計中，并沒有達到設計規范的要求。造成這種情況的原因有：一是建筑企業為了提高經濟效益，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。三是設計中出現的一些不合理因素。

2.4 建筑通風效果差

良好的通風效果作為住宅建筑設計中的要素，不僅可以提高住宅建筑的空氣質量，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，在建筑實踐設計中，我們發現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性能，從而造成一些建筑房間出現通風效果差問題，因此，在以后住宅建筑設計中我們要盡量避免類似問題的發生。

3 住宅建筑設計問題的應對措施

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境協調與統一的基礎，對單體建筑的節能起到關鍵性的作用。同時，合理的建筑布局形式，有利于建筑周圍的通風。街道的差異將影響到建筑與場地的通風。與主導風向平行的街道風速較高，而與主導風向垂直的街道受到風力作用時，街道內的風速較低。而街道走向與主導風向之間如果形成一個斜角，建筑兩側將會產生正壓，另外兩側則產生負壓，這樣使得建筑內部產生對流的通風效果。通常來說，狹窄的街道會減少風速，而寬的街道由于摩擦減少，空氣流動較快，在炎熱地區，可以把房屋修建在湖泊的下風向，這樣有利于建筑的空氣降溫。

3.2 注重住宅建筑形體設計

在建筑形體設計時，需要充分考慮建筑的造型和使用功能的要求。合理的體型設計，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，可以利用被動式的太陽能進行建筑采暖，這樣需要考慮到建筑南立面面積的擴大，在滿足通風采光的情況下，減少北向、西向墻面面積。

3.3 改善建筑自然通風效果

自然通風不僅可以改善室內空氣質量，提高環境的舒適度，而且可以提高項目的經濟效益。因此，需要不斷改善建筑的自然通風效果。首先，注重建筑的剖面設計，通過利用氣體流體力學原理，創造出良好的建筑自然通風方案。自然通風效果的好差關系到室內氣流速度。通常而言，較大的通風口可以產生較大的風速，其通風效果就越好。要達到合適的室內通風效果，出風口的面積不能小于進風口面積的10%。其次，要獲得良好的室內通風效果，在進行建筑剖面設計時，需要合理地布置進風口和排氣孔的位置，以確保通風流暢。再次，可以在閣樓或者屋頂設置通風口，這樣有利于空氣的交換，通風效果更佳。

3.4 提高建筑設計人員的節能意識

為了確保住宅建筑的質量，在住宅建筑設計過程中，設計人員除了要嚴格遵循住宅建筑設計的基本原則外，還需要提高設計人員的節能降耗的意識。目前而言，隨著我國住宅建筑數量的增多，建筑的能源危機局面越顯突出，因此需要提高節能意識，加強建筑節能設計。設計人員在住宅建筑節能設計中，可以選用一些新型的節能材料，或者采用一些節能的設計方法，不斷地強調住宅建筑的創新布局，在確保住宅建筑質量的情況下，以使得住宅建筑的能源消耗得到有效的降低，達到節能降耗的目的。

4 結束語

綜上所述，在住宅建筑設計過程中，我們需要結合建筑設計的特點，在滿足建筑的統一性、合理性、舒適性的基礎上，通過結合自身的設計經驗，善于總結設計中存在的一些問題，并從中提出相應的解決方法，這樣才能創造出一個適合人們長期居住的建筑作品。

參考文獻

第6篇：能源危機的解決方法范文

關鍵詞 TRIZ理論 兒童 多功能書桌

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：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，可以翻譯為發明問題的解決理論，是一套解決新產品開發中出現的實際問題的理論和方法體系。

從人類進入工業化社會以來，各種發明創造就像雨后的春筍般不斷冒出，設計創造了各種各樣的產品。這些形形的發明創造中蘊含著我們能在產品創新中依靠的一些規律。我們可以嘗試歸納出這些規律，學會運用這些規律，并且努力不斷開拓出具有創造性的產品。

1 兒童多功能書桌的必要性

小學階段是孩子培養孩子能動力的最佳時期；孩子的智力開發也在8歲之后基本完成。而這段時間，孩子的娛樂、休息、學習基本都在房間里進行，一個多功能的書桌就是孩子的絕佳選擇。

小學階段的兒童開始進行更大的發育，變得更加強壯、更加有耐力，身高開始不斷增長，人機工程也是必須考慮到的一個重要因素。這個年齡階段開始接觸現實社會，玩耍不再停留在角色扮演或者單純的追跑打鬧，是已經開始進行更加冒險刺激的活動。同時，這個年齡階段是培養孩子綜合能力的最佳時期，也是開始進行系統的學習的時候。兒童書桌的功能不能只停留在玩耍上，也要兼備學習。同時，不同年齡組的兒童的智力發育水平不同、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計的思考與分析

結合TRIZ理論，對兒童多功能書桌的設計做了如下分析，（1）設計的最終目的是什么——兒童多功能桌椅的設計；（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；增強安全性；（3）達到理想解決方法的障礙是什么——兒童生理和心理的變化，家具連接結構不牢固，生產材料不環保，成本預算過高；（4）出現這種障礙的結果是什么——設計師白白浪費時間精力，滯后企業生產計劃，影響企業發展；（5）不出現這種障礙的條件是什么——設計一種能把安全性提到最高的同時保證生產材料的綠色環保，符合兒童身心健康，不會對孩子的成長造成傷害的多功能書桌。

3 多功能書桌的設計方法

3.1 組合式設計

在兒童家具方面，組合式的家具增強了家具的趣味性，減少了運輸空間的同時可以減少成本。根據TRIZ理論中的組合原理，筆者將多功能書桌設計成組合式，用戶可以根據自己的意愿做出自己想要的效果。組合式家具應配置合理數量的零件和安裝工具，通過和家長一起動手安裝的過程，培養兒童的動手能力和創造性思維，同時也增進了家庭的溫馨感。

3.2 娛樂性設計

兒童書桌的設計應該考慮到一定的娛樂功能，因為上小學年齡階段兒童的天性好動，過度的書本學習會導致兒童的逆反心理，使孩子對學習產生厭惡，因此適當的娛樂與學習結合能提高兒童的學習效率。

3.3 功能性設計

目前，多功能家具十分受到社會關注。根據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，兒童學習累了的時候可以選擇打開畫板畫畫，特別適合那些培養兒童畫畫能力，更適合那些本身就比較喜歡畫畫的孩子。現今，IPAD已經成為大多數家庭的必備品，據報道有些小學課堂教學也使用IPAD作為教具，因此可以選擇在多功能書桌上設計一個可折疊的IPAD支架，娛樂與學習相結合。

4 兒童多功能書桌的設計原則

4.1 安全性設計

家具的安全性是家具產業中極其重要的一個指標。根據現有的國內外兒童家具市場的調查資料顯示，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量這一方面存在的問題不容小覷，亟需改進。目前很多兒童家具在設計之初忽略了兒童使用的安全性這一問題，嚴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生危險，受傷致殘。因此，兒童家具的安全性成為目前各大家具的設計生產廠家必須首要考慮的因素。

筆者認為，在考慮兒童家具安全性的設計中，應考慮以下幾點：（1）造型上避免尖銳的邊角。在兒童房內，任何家具都要有安全的保證，書桌椅的線條應該圓滑流暢，圓形或弧形收邊的最好，另外還要有順暢的開關和細膩的表面處理。為了防止書桌對兒童的碰撞傷害，所設計的書桌不應有危險銳利邊緣及尖端，對棱角及邊緣部位應該進行倒角處理。（2）材料的選擇安全無毒。家具的涂層含有很多的有害物質，以重金屬為例，除了常規檢測鉛、汞、鉻、鎘四種有毒物質的含量外，兒童家具其實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而危害到孩子們的健康成長。慎用玻璃材質，因為玻璃易碎，而且碎裂后形成的尖銳棱角很容易造成傷害。對于木質家具而言，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而造成的傷害占有很大的比例。

4.2 遵循兒童生理特點

兒童天性好動，又處于成長發育期間，應有意識地培養正確的坐姿，保持良好的視距。保證合適的光照亮度，以培養兒童良好的視力和坐姿。

4.3 標準化

對于多功能書桌的外觀，我們在追求美觀化、差異化的同時，零部件的標準化也是個很重要的考慮因素。筆者將書桌設計過程中同類型的零部件在尺寸、結構、功能等方面進行標準化。這樣有利于增強零件的互換性；降低生產、制造、維修上的成本；更加方便用戶的自己拆裝。

4. 4 可持續性

當代環境日益惡劣的情況下，設計師應該考慮并注重產品的可持續性。與傳統設計相比，可持續應該遵循以下要點：（1）材料的最佳利用。在選擇材料之初，應從可持續發展的觀念出發，考慮材料的合理利用和可再生原則，保證材料在產品的整個周期中得到最大的利用。（2）減少能量消耗。在設計中，書桌桌腳的調整、畫板的收放等盡量選用太陽能充電或者采用機械的方式，這樣可以有效緩解能源危機。

以上要點可以看出TRIZ理論的很多原則都適用于可持續設計，如理想化水平，產品成熟度的預測和資源分析等。筆者將TRIZ理論運用到可持續發展的設計當中，既實現社會價值又保護自然價值，促進人與自然的共同發展。

4.5 工藝性

在多功能書桌設計時，還應注重制造工藝要求，即設計的書桌和零部件應具有良好的工藝性。在一定的生產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

運用TRIZ理論可以明顯提高兒童多功能書桌設計的效率，不僅縮短了創造發明的時間，還得到了高質量的創新產品。它不但能夠幫助我們系統地分析問題的情境，快速地發現問題的本質或矛盾所在，而且它能夠幫助我們打破思維定勢，以一個全新的視角看待問題，這將更利于產品的創新和研發。

*通訊作者：王軍

基金項目：浙江農林大學創新創業訓練計劃資助項目（201204013）

參考文獻

第7篇：能源危機的解決方法范文

1發展DG的重要意義

l）經濟性。分布式發電可用發電的余熱來制熱、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70%~90%)。由于分布式電源的并網，減少或緩建了大型發電廠和高壓輸電網，從而節約投資。同時，也使得輸配電網的潮流減少，相應地降低了網損。2）環保性。因分布式發電通常采用天然氣做燃料或以氫氣、太陽能或風能為能源，故可減少有害物的排放總量，減輕環保的壓力。大量就近供電減少了大容量遠距離高電壓輸電線的建設，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，有利于環保。3）能源利用的多樣性。分布式發電可利用多種能源，如清潔能源(天然氣)、新能源（氫）和可再生能源（風能和太陽能等），并同時為用戶提供冷、熱應用方式，因此是解決能源危機、提高能源利用效率和能源安全問題的一種很好的途徑。4）調峰作用。夏季和冬季往往是負荷的高峰時期，此時如采用以天然氣為燃料的燃氣輪機等熱電冷三聯供系統，不但可解決夏季的供冷與冬季的供熱需要，同時也提供了一部分電力，由此可對電網起到削峰填谷作用。此外，也部分解決了天然氣供應時的峰谷差過大問題，發揮了天然氣與電力的互補作用。5）安全性和可靠性。當大電網出現大面積停電事故時，具有特殊設計的分布式發電系統仍能保持正常運行，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。分布式發電可以適應電力市場發展的需要、由多家集資辦電的分步式發電，能夠發揮電力建設市場、電力供應市場的競爭機制，促進電力市場的進一步開放，且能滿足供電方對經濟性以及用電方對供電可靠性的更高要求。

2DG對電網的影響

2.1DG在配電側的規劃

DG是以資源和環境效益最大化、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，這與國外的電源規劃普遍采用按發電機組優化的模型是有所區別的。DG規劃在電力市場環境下，既要滿足追求經濟利益，也要倡導置身電力環保。由于DG的引入影響到配電網的節點電壓、線路潮流、短路電流和網絡可靠性等多方面，且其影響程度與DG的位置和容量密切相關，因此在規劃方案中，必須要合理選擇DG的位置和容量以便充分發揮DG的效益。文獻[3]基于DG對配電系統的電壓穩定性具有重要影響這一特點，建立了一種考慮靜態電壓穩定約束的分布式發電規劃模型，提出了基于遺傳算法的模型求解方法。該方法隨著規劃的系統規模變大，優化的整數變量維數提高，導致計算量非常大，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。為了提高計算速度，文獻[4]引入了啟發式算法來簡化變量的復雜性。它以DG投資費用和向輸電網購電費用最小為優化目標對聯網DG系統進行規劃，確定各DG類型最優投入容量，但它沒有考慮分布式電源如何在系統中接入到合適位置。文獻[5]建立了含分布式電源的配電網擴展規劃模型。以配電網擴展費用、DG發電費用和從常規電源購電費用之和最小為目標函數，考慮到遺傳算法的全局搜索能力強，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[6]鑒于孤島運行可最大化利用DG發電能力并提高供電可靠性這一優點，探討了分布式電源在孤立電網的規劃模型。文獻[7]指出了分布式電源在配電網規劃中需要解決的幾大問題，并將DG的規劃分為兩種情況：在電力網絡中的布點規劃和考慮DG的配電網擴展規劃。文中以線路平均功率損耗最小目標函數分析確定分布式電源在徑向饋線上的最佳位置；對于DG在網狀結構中位置的確定，則是通過比較DG安裝在不同母線上時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濟性。地理因素對于DG在配電側的規劃是很重要的。除了上面這些方法，本文提出基于GIS信息系統的分布式電源在配電側的規劃。采用GIS信息系統，可以更直觀地知道哪些地方適合安裝什么類型的DG，所安裝的容量應該限制在什么范圍，以及配網擴展增容時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雜性和費時性。需要指出的是配電網中引入少量的DG對整個電網不會構成太大的影響。只有當電網中存在較多的DG或大容量的DG單元時，一旦DG的引入不當則有可能影響系統的可靠性和穩定性，并使電能質量惡化。因此，DG在電網中的滲透極限是多少，電網對具有很強隨機性的發電裝置（如風力發電裝置）的承載極限是多少，這些問題在今后的規劃中都應該考慮。

2.2DG在配電側的運行分析

2.2.1含有DG單元的系統建模分布式供電系統接入配電網，使得原有的配電系統由一個單電源輻射狀網絡變為一個高度交叉聯接的遍布電源和用戶的互聯網絡，因此研究各分布式電源接入配電網的模型是研究分布式供能系統的配電網運行與控制特性的基礎。文獻[8]將分布式供能系統分為分布式電源和分布式儲能系統，根據它們不同的發電原理綜述了各自接入電網的數學模型。準確地預測風力機的功率輸出是建立風機模型的關鍵。風機模型的功率輸出取決于風速。目前一般采用Weibull模型來對風速進行描述統計。并網風機一般使用異步風機，文獻[9]給出異步風機的P-Q-V模型，如圖1所示。通過對圖1的分析，考慮轉差，得出風機輸出功率、功率因數的表達式，并推出轉差S的表達式，在給定風速的情況下，就可以得到風機在每個時刻輸出的有功功率和吸收的無功功率，并據此推算出功率因數。通過并聯電容器的實時投切，就可以使功率因數限制在允許范圍內。太陽能光伏發電的隨機特性建模則與光照強度密切相關。一般光照強度由Beta分布來模擬，因此輸出功率也滿足Beta分布。除此外，文獻[10]還給出了單個光伏電池的數學模型，如圖2所示。串聯的光伏電池數為n，并聯模塊數為m的光伏陣列輸出功率為燃料電池輸出的電能為直流，與配電網連接時需要通過逆變器控制轉化為交流，它接入配電網的模型如圖3所示。Us是配網側電壓，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，與常規發電機調節功率的原理類似，在潮流計算中作PU節點來處理。蓄電池是目前最重要的分布式儲能裝置，它接入配電網的模型如圖4所示。蓄電池本身的電流是直流點，接入電網需要使用換流器。一般通過控制相差和逆變器的輸出幅值來調節蓄電池與電網的有功功率和無功功率的交換。為便于對電網的運行和控制進行分析，從系統的觀點而言，需要對不同發電原理的分布式電源構建一個統一的模型。文獻[11]采用統計學的ISing模型建立一種包含大量DG單元的超大型電網數學模型方法。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計及DG的潮流計算電力系統運行情況的分析首先要對系統進行潮流計算。在各種分布式供電模型建立后，則需要開始計算潮流。獨立性和隨機性是分布式發電的主要特性，傳統配電網運用的確定性潮流算法已經不能反映系統的全面情況，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。一是利用負荷跟蹤控制保證饋線上的潮流不變，這樣就可以延續傳統的潮流算法。文獻[12]以一個接有太陽能光伏發電單元和風力發電系統的配電系統為例，提出一種基于多控制系統的負荷跟蹤控制方法，通過協調控制柴油機發電系統和儲能電容器組的輸出量，來補償光伏發電和風力發電系統的輸出變化及負荷變化，從而使線路上潮流不變。但是由于是利用計算機網絡通信來加以控制，故存在通信延遲的缺點。二是新的潮流算法——隨機潮流。文獻[13]對接入分布式電源的配電側，通過采用基于半不量法的隨機潮流算法，考慮分布式發電的出力隨機性，運用概率統計方法處理系統中的隨機變化因素，給出系統運行電壓、支路潮流等概率分布情況，深刻揭示系統運行狀況，從而為系統安全運行決策、配電網電壓影響提供完整信息。為了求解配電側的隨機潮流，文獻分別建立了風力發電系統（weibull分布）、太陽能發電系統（Beta分布）以及負荷系統（正態分布）的隨機模型。但它的計算過程只考慮了節點功率的隨機擾動，忽略了線路的隨機停運情況。計算了潮流，就可以研究分布式發電對系統穩態運行的影響，也就能為分布式發電并網后對系統影響的評估奠定基礎。

2.2.3DG聯網運行的分析方法與控制理論（1）動態仿真分析法能夠直觀且具有強說服力地分析分布式發電系統并網運行特性、運行經濟性以及可靠性的必要工具，無疑是數字仿真技術。文獻[14]提出了分布式發電系統對傳統電力系統仿真技術所帶來的挑戰，主要包括分布式發電系統的建模、配電網絡拓撲結構的改變和以往數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電系統仿真詳細地分成了分布式發電建模、分布式發電系統穩態分析、分布式發電系統暫態仿真、分布式發電系統穩定性分析以及分布式發電系統快速仿真5個部分。但是當前的Matlab/Simulink、Pss/E等軟件都不是專門針對分布式發電系統而開發的，所以并不能很好地解決這些問題，需要改進和完善的地方還很多。文獻[15]利用仿真方法分析分布式電源接入配電網的電壓暫降問題（影響動態電能質量的因素之一）。文中取4母線系統，把DG形式分為同步發電機形式DG和逆變器形式DG，分別對其做參與和不參與系統電壓調節的情況進行算例仿真比較，最后得出結論。同步形式DG由于功率發生機理上的原因，不能有效地抑制電壓暫降，逆變器形式的DG，功率響應速度較快，能夠有效地抑制電壓暫降。（2）智能電網[16]在2006年11月4日發生在歐洲的大停電分析表明，風力發電和其他分布式發電裝置的基于保護的投切（而非全系統范圍的協調性投切），是加劇大系統崩潰的原因之一。但是如果當時配電網建立的是智能電網，并使用來自廣域的INAS(智能網絡)的實時數據，FSM（快速仿真與模擬軟件）就可從全系統的利益出發，來協調這些INAS的控制功能，則能夠避免類似的連鎖效應。在上面的案例中，體現了智能電網對集中和分布式發電并存的配電網具有很強的支持、協調和自愈功能。智能電網是一個完全自動化的供電網絡，其中的每一個用戶和節點都得到了實時監控，能夠保證從發電廠到用戶端之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。文獻[17]通過對接入混合分布式電源裝置的配電網進行分層，各個層次引入智能化來進行管理和控制。智能電網支持高比重的分布式電源，它通過協同的、分布式的控制，以及高級的自動化系統把分布式電源無縫集成到電網中央并協調運行，利用分布式電源來優化系統性能，而在發生重大系統故障時可利用它們進行局部供電，這樣來提高系統的整體性、效率性和靈活性。目前，智能電網與分布式能源的兼容能力還有待提高，其相關的研發課題也需要深入。除此外，電力電子技術和繼電保護的發展對分布式發電接入電網的運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的重大革新，分布式發電則促進了電力行業的重大技術革新。兩者共同作用使電力行業呈現了全新的面貌。電力工業解除管制和電力市場的興起，促進了各種分布式發電的興起，尤其在全球環境倍受關注的今天，用戶對綠色電力的需求和選擇將會更有力地促進風力、太陽能等可再生能源的發展。而分布式發電的接入將加強電力市場的激烈競爭，給傳統的電網帶來一定的沖擊，具體表現在：集中式發電模式被打破，用戶可以選擇不同的電力供應商；電價計價模式要發生改變；用戶側和管理計劃變得復雜。當然，DG的接入最重要的是影響電價。當越來越多的用戶選擇分布式供能方式，必然會與傳統的電力市場電價計算模式產生沖突，從而不可避免地造成用戶自備分布式發電與供電商之間的經濟利益沖突。文獻[18]結合電力市場理論中的市場出清電價（MCP—marketclearingprice）分析用戶自備DG與供電商之間的博弈關系，提出一種基于MCP的利益分配模式，從而使雙方達到共贏的目的。但是該方法并沒有精確分析DG對現有電網帶來的沖擊，沒有對其設置合理的罰函數。文獻[19]考慮分布式發電參與電能市場時，配網內的分布式發電對配電網損的影響，基于此，以優化購電費用最小為目標建立了配電公司的購電模式，從而得到市場下電價的合理確定。除電價外，含有DG的電力市場中配電公司的中長期購電策略，用戶如何選擇最優的供電商方案，以及DG參與輔助服務市場的相關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DG相關技術研究的熱潮還在持續增溫。對DG研究領域進行展望主要的方向有兩個，一是DG裝置本身技術的發展與完善以及新型綠色可再生能源發電裝置的開發；二是DG裝置的快速滲透對現有電網的影響以及交互作用機理的研究。后一個研究方向，其交互作用機理錯綜復雜，需要進行多層次、多方面的深入研究。1）針對分布式能源電力系統的規劃與運行，研究如何確定配電網中不同類型DG的安裝地點、安裝容量以及滲透極限，以保證系統經濟性和安全性綜合最優化；研究分布式能源電力系統的隨機潮流模型和算法、分布式能源電網的電壓和無功控制策略，以及改進和提高系統承受隨機電能能力的方法；研究隨機發電功率與常規發電功率的協調控制方法，找到系統的最佳運行點。2）針對各種新型DG裝置提供電能的方式和特點，研究含有DG高度滲透系統的建模方法，研發太陽能、風能等分布式能源能量隨氣象條件變化的規律，建立含有隨機能量預測的概率模型、電網發電量預測模型、系統的可靠性評估模型以及經濟性評估模型。3）針對含有分布式能源的電力系統的保護與控制，研究各種運行狀況下以及各種網絡結構下DG對電網穩定性以及可靠性的影響，以及相應的控制策略；研究DG對FACTS及控制裝置的影響以及控制策略；研究故障發生時含有DG的饋線解列后，由DG維持隔離區域恢復供電的控制方法。4）由于DG通常歸不同所有者擁有，其運營具有較強的獨立性。因此需要建立能夠對DG實現全面監測、控制和調度的新型SCADA體系，研究含有分布式能源的新型電力系統控制中心。5）研究DG與智能電網的兼容性，提高整個系統運行的效率、安全性、經濟性和靈活性。6）研究DG對現有電力市場機制的影響以及投資體制，建立新型的用電和供電管理體系，完善相應的電力法規，提高質量，降低費用。

5結束語

第8篇：能源危機的解決方法范文

【關鍵詞】化學課堂；有效教學；有效教學評價

現代化學教學不是無目標的信馬由韁，應該有一個比較明確的思路，先干什么，后干什么，應該做到胸中有數，有效的化學課堂教學要從傳統走向現代，給課堂賦予更多的靈活性、生成性，給學生一個展示的機會。只有教師教得輕松，學生才會學得愉快；只有教學效率高、教學過程嚴謹，才有師生配合默契、教學氣氛融洽。

“有效教學“不僅僅是讓學生有所收獲，同樣能使教師的專業得到發展。此外，“有效教學”還體現在教師對各種教學策略的理性選擇和靈活運用上，有效教學是一種教學理想、境界，體現著教學主體對教學的執著追求和永恒超越。其意義是為現實教學產生動力、牽引和導向作用。它不同于膚淺的有效教學只著眼于教學的現實，也不同于一般的有效教學著眼于教學的背后，它的有效性著眼于教學的未來。在這一觀點上，“有效教學”的內涵表現為積極倡導創新精神和實踐能力，促使學生自主合作探究并追求多元智力發展，也強調整合、彈性、參與等。

一、如何進行有效的課堂教學

針對化學課堂教學的特點，有效教學需要做到以下幾點：

1.善于創設“問題情境”，激發學生學習興趣

創設“問題情境”是激發學生學習興趣的一個重要方法，有效的提問是一個很微妙的教學技巧。一個選準切入點的問題，可以提高學生的思維能力和思維積極性，它能夠使學生全神貫注地進行思考、進入良好的思維情景中。反之，一個缺乏質量和效度的問題，則使學生茫然、無所適從，打擊學生的思維能力和思維積極性。例如：學習“化學反應與能量”專題知識時，可以設計:能源危機中，誰是我們的未來能源？讓學生在以某種具體化學思想指導下的案例中進行探究。引導學生談論他們熟悉的話題，對學生的回答給予一定的反應，盡可能多的向學生提供各種機會，促進生生、師生間的交流。不輕易告訴學生答案和結論，而是創設情境，讓學生去探討、研究。在“問題情境”的思考過程中，形成化學思維，激發學生的學習興趣，達到有效教學的目的。

2.有效的利用實驗，培養學生的科學思維

化學實驗通常具有獲取知識、培養興趣、啟迪思維、培育品德等功能?；瘜W實驗不但可以幫助學生形成化學概念、理解和鞏固化學知識，還可以培養學生的觀察能力、思維能力和創造能力，它通過提出實驗問題、進行猜想和假設、實驗方案設計、實驗操作、實驗現象的解釋等幫助學生更好的理解反應原理，透過現象看清物質的性質，并且可以掌握化學學科特有的研究方法，形成科學的態度和世界觀。有效的實驗要突出探索性，如：在學習Cl2的性質時，我們從Cl2的制備、收集、溶解性、氧化性、Cl-的檢驗主義進行探究，循序漸進，采取促進學生積極參與實驗探究的教學策略達到有效教學的目的。

3.借助直觀教具，變抽象為形象，提高課堂教學的有效性

現代教育技術的應用實現了教學內容呈現方式的變革，在化學課堂教學中運用多媒體輔助教學，優化教學過程，有助于教師創設生動逼真的問題情景，提高全體學生學習化學的興趣和激發學生強烈的求知欲，有效提高課堂教學的效率，為學生的發展提供更為廣闊的平臺和空間。例如：講解自來水的生產流程時，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、動畫、聲音等媒體整和在一起，從而優化教學的呈現方式，給學生直觀的認識和感受。

所以，有效的課堂教學能夠調動學生的積極性，激發學生的學習欲望，使學生積極參與智力活動和積極掌握知識和技能，從而建立終身學習態度的教學。

二、化學課堂有效教學評價應遵循的幾個原則

然而，學生的發展過程中有無數個起點和無數個終點。只有每次的課堂學習都是建立在有效教學及評價的基礎上，才能喚起學生后續學習的熱情，引導學生進一步拓展探究、延伸學習?；瘜W課堂有效教學評價是指：以一節化學課的教學為研究對象，以化學課堂教學的目標和化學教學原則為依據，對化學課堂教學的過程和效果給予價值判斷的過程，本質上是一種價值判斷活動。所以，化學課堂有效教學評價應遵循以下幾個原則：

1.發展性原則

有效教學評價具有導向、診斷、鑒定、改進、激勵、監控等功能[2]。其中有效教學評價的主要功能應該是促進發展。把是否促進學生全面發展作為評價的根本標準是有效教學評價的一個基本原則。強調評價標準的選擇不再單純以學生成績為唯一標準，評價的內容、項目要綜合化，既重視科學素養的發展評價，又要重視和促進發展學生多方面的潛能；不僅要關注學生的現實表現，更要注重學生的未來發展。所以應克服單純智力導向，對學生的學習活動表現的評價不應排名次，而要采取個體內差異和非數量化的評價方法[3]。

2.和諧性原則

和諧性主要是指有效教學評價要關照生命的整體性[4]。有效教學評價不僅要關注認知發展，同樣也要關注人格的發展。而認知發展與人格發展其規律、特點與表現形式都是不相同的。因此，有效教學評價方法不能是一元的，而應該是多元的。而且整體大于部分，有效教學必須遵循教學效果取決于教學系統的整體優化與和諧這一基本規律。有效教學評價不能僅僅是“教”的評價或者是“學”的評價，也不能僅僅是“人”的評價或“物”的評價，要兼顧系統的各種因素，或是主要因素。建立學生、教師、家長、管理人員、教育專家和社會各界共同參與，交流評價模式，以體現和諧性。

3.激勵性原則

學生的活動總是有一定的動機作為內部動力的，化學課堂教學評價要以激勵學生為主，充分調動學生的積極性和主動性，特別在化學實驗教學中，例如探索幾種常見物質的檢驗方法時，鼓勵學生自己設計實驗方案，然后進行實驗，最后讓學生自己發表自己的觀點，充分發揮學生的主體作用。古人云：“水不激不躍，人不激不憤”。化學課堂有效教學必須盡力誘發學生的積極動機，增強學生前進的信心。

4.開放性原則

新課程中的科學探究活動的過程和結果都具有開放性特征，這里的開放性指的是內容的開放、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習中，鼓勵學生設計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，它能夠克服學生的從眾心態，有利于學生從多角度、多方向、多層次進行思考，可以有效的激發學生的創新思維。

5.全面性原則

全面性原則是指不僅要評價教學結果，也要評價教師對教學目標的確定、理解以及應用，還要評價教學過程中的師生活動等幾個方面[5]。由于化學教學目標的多樣性，因此它決定了化學教學評價要實施多樣性的評價方案。過去只重視認知目標的評價是不科學的，有效的教學評價要從課堂的實際出發，用全面發展的觀點看課堂教學。目前教學目標分類法是將教學目標分為認知目標、技能目標、情感態度和價值觀目標，所以教學評價應該從這三個方面著手才具有全面性。

總而言之，有效教學是一個動態轉化過程，是師生在遵循教育教學活動的客觀規律，尊重教學活動雙主體的成長與發展，在實現合理的教學目標的前提下而進行的有效果、有效率、有效益的教學?；瘜W課堂的有效教學評價原則的確定取決于評價的目的，依據不同的課堂評價目的必然會采用不同的評價原則，對于化學課堂的有效教學評價，在評價時要充分考慮到化學學科的特點和化學教學的特點，積極培養學生的實踐能力和創新精神，使化學課堂有效教學及評價更具針對性。

【參考文獻】

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

[2]關文信.有效教學評價標準新探[J].天津師范大學學報(基礎教育版)，2006，(4)．

[3]趙二勞，胡艷梅.構建中學化學教學評價體系的思考[J].忻州師范學院學報，2005，21(5)．

第9篇：能源危機的解決方法范文

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.

關鍵詞: 太陽能;跟蹤;接收裝置;經濟分析

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

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

0引言

面對如今嚴重的能源危機,使用太陽能擁有很多優勢。太陽能屬于再生能源,目前常見的再生能源主要有風能、水能、太陽能和地熱,其中,太陽能是總體上最可利用的再生能源。與風能相比,穩定性較強,受季節、季風影響較小;與水能相比,太陽能地理位置局限性較小。地熱跟水能一樣,受地理位置的局限性,而且有足夠的地熱可以發電的地方并不多[1]。所以國內外專家學者都在對其進行大量的研究,但光-電轉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轉向,像“向日葵”跟隨太陽旋轉一樣。

縱覽國內外的種種太陽能電池,絕大多數是采用非跟蹤式接收裝置,這種方式下提高光-電轉換效率的研究方向主要有提高采光面積,研發蓄電池新型材料及智能充放電和控制燈具關、開等。但是,隨著陽光的移動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時段獲得的太陽能是不等的[2],因此光-電轉換太陽能的總效率低。在此基礎上,人們開始研究如“向日葵”跟隨太陽旋轉的光伏電池,但因為成本高,控制精度不夠,使用壽命短,維修和維護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用方面進行的經濟分析。

1評價公路照明用太陽能接收裝置的經濟指標

太陽能接收裝置經濟性分析指標一般涉及四個方面:

1.1 裝置組成經濟性即一次性投資成本,在得到足夠的電能轉換前提下,與傳統照明系統相比,太陽能的少去了設置照明供電系統和照明配電系統兩部分,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(燈具安裝和調試)兩部分。因此,在評價這個方面時,需從成套照明燈具和安裝工程量兩個方面來分析。

1.2 光伏轉換率的經濟性即在除跟蹤與非跟蹤區別之外系統其他部分完全一樣的條件下,日常工作時,兩種太陽能接收裝置的轉換效率。太陽能光伏系統的總效率由電池組件的PV轉換率、控制器效率、蓄電池效率及負載的效率等組成。目前,太陽能電池的轉換率只有17%左右,而控制器、蓄電池均遠高于此。因此提高電池組件的轉換率,降低單位功率造價可提高太陽能發電產業化的經濟性。

1.3 日常運行維護的經濟性在照明系統投入運行后,就會有運行成本產生,與它直接相關的系統日后投入包括經費和人力。傳統照明系統的運行維護成本一般由人力定期巡查成本、產品更換成本等兩大部分組成。目前,太陽能照明系統運行檢查尚無相關規定予以規范,運行過程中的監控一般是采用遙控巡檢測試為主,人力現場定期檢測為輔的方式。遙控巡檢測試一般的檢查內容有:太陽能電池狀態、充放電狀態、照明器運行狀態等。人力定期巡查成本可忽略不計,而遙控檢測的設備已在一次性投資中計算過了,在運行維護成本中無須再計算。太陽能照明系統的產品更換成本,沒有供配電線路維護、更換和配電箱維護、更換成本,但有控制設備的更換、燈具的損壞更換等。因此,日常運行維護的經濟性主要是由產品更換成本來反映。

1.4 能源、材料使用的經濟性傳統照明系統的能源消耗一般包括電能消耗和金屬銅消耗兩部分。與傳統照明系統相比,太陽能照明系統的電能直接由太陽能電池板轉化提供,沒有鋪設供配電線路網絡,所以供配電系統電能損耗幾乎為零。太陽能轉換效率足夠時,可以不使用國家電網的電能。另外,太陽能照明系統沒有長距離的電能傳輸配電線路,所以配電導線用量與傳統公路照明系統相比可忽略不計。因此,太陽能照明系統在能源、材料使用的經濟性上較傳統照明系統有無可比擬的優勢。另外,從節能和環保的角度考慮,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用

2.1 太陽能公路照明現狀中國人口眾多,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。為了緩解能源緊缺的現狀,發展可再生能源越來越緊迫,太陽能的利用應當引起廣泛的關注。而太陽能用于公路照明是太陽能應用的典范,因為這種應用有很大優勢: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一規劃,易統一安裝使用先進的公路設施、設備。但是目前國內太陽能公路照明的應用尚處于起步階段,幾組典型數據如表1所示。

國外太陽能應用進展較國內的要快一些。目前全世界有136個國家正在普及推廣應用太陽能發電技術,其中95個國家正在大規模研發和生產各種太陽能發電設備和太陽能電池應用產品。2005年全世界太陽能電池電能總產量已經達到2000MW。其中日本發展較快,太陽能電池產量約占世界總產量的50%,10年內太陽能電池的每瓦成本下降90%。2001年時日本太陽能發電設備累計總裝機容量為450MW,2003年為887MW,2004年達到1900MW,估計到2008年達到2350MW,2010年達到5000MW。2010年全世界太陽能發電設備累計總裝機容量達到18000MW。

2.2 跟蹤陽光式接收裝置在公路照明中應用公路照明用跟蹤陽光式太陽能接收系統的設計,主要需進行燈具選擇和控制方案選擇。

2.2.1 燈具選擇傳統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是一種固態半導體器件,它具有體積小、壽命長、可靠性高、能在低壓環境中工作等優點。LED路燈比傳統路燈的性能要高,綜合節能60%以上。雖然LED路燈的成本高于傳統路燈的三倍,但從長遠考慮,就三公里道路LED高出的成本在未來的2.74年即可用它節省的電費來補償,所以現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[3]可知:雙軸跟蹤系統能夠最大效率的利用太陽輻射能量,單軸跟蹤系統的利用率雖然比雙軸跟蹤系統的稍低,但比固定安裝式系統的高,其控制也較雙軸跟蹤系統簡單。單軸跟蹤系統一般采用: 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動的南北向或東西向跟蹤,工作原理基本相似[4]。比如,按地區日照平均值選擇太陽能電池板南北向傾角固定安裝,利用單軸控制器實施對同步電動機的控制,同步電動機帶動太陽能電池板根據日照情況每隔一定時間東西向旋轉一個固定角度,這樣便實現了對陽光能量的跟蹤式接收。中國西北地區的緯度高使得它的日照時間較長,太陽能非常充足,系統利用率也高,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行適時的調整其入射角,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,若只按一個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:根據系統所在地域的緯度和經度設置兩臺電動機進行陽光跟蹤。陽光可以分解為兩個分量,一個垂直于太陽能電池板表面,另一個平行于電池板表面,前者的輻射能被電池板吸收轉換,后者則不然。實際使用時應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間變化而且也隨季節變化,因此固定一個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互相垂直的緯度和經度角轉軸旋轉,能同時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行軌跡以實現入射角θ為0°。這就是全跟蹤即雙軸(經緯)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濟性分析

根據前面提出的評價裝置的經濟指標,下面對非跟蹤式和跟蹤式太陽能接收裝置進行經濟性分析。

3.1 兩種太陽能接收裝置的一次性投資成本在太陽能轉換的電能充足時,與傳統公路照明相比,太陽能公路照明系統在一次性投資的系統組成方面減少了配電箱安裝和線路敷設安裝兩個環節,所以只需從燈具和安裝工程量兩方面進行比較。跟蹤式太陽能公路照明系統在安裝工程量上,比普通固定式即非跟蹤式的調試量多出了一部分。兩種太陽能公路照明系統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設置公路照明配電箱、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,使得其一次性實際成本遠遠高于跟蹤式裝置。

3.2 兩種接收裝置光伏轉換率的經濟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、開等設備條件相同的情況下,兩種裝置的光伏轉換率相差非常大,跟蹤式的光電轉換率要高很多,理論上高50%,實際情況一般要高35%。而且就南方地區而言,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立的在南方地區使用,一般還需鋪設照明供配電線路,作為在電池電量不足時的備用。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行光伏轉換來供電,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濟性就變得更差。

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

3.4 兩種接收裝置能源、材料使用的經濟分析在太陽能轉換的電能足夠時,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。但是因為某些情況下固定式照明器電能轉換量不充足,為保證公路照明的正常運行,必須在安裝太陽能照明系統的同時安裝傳統的供配電系統,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了,而且發電量不足的時候,對國家電網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濟效益。

4結論

通過對兩種太陽能接收裝置的經濟性分析可知,雖然在陽光很充足的地區和時節,固定式太陽能接收裝置在一次性投資項目的自動控制調節費上低于跟蹤式裝置,但面對我國這樣一個區域廣大、氣候復雜的情況,從電能轉換效率、供電量穩定性及能源和材料消耗等幾項經濟指標來分析,同等容量大小的電池板,跟蹤式裝置全面優于固定式裝置。跟蹤式太陽能接收裝置提高了光伏轉換效率,即使在太陽能不充足、陰雨天氣的時候,高效率轉換的電能也足夠公路照明使用,所以可以完全脫離電網,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用所產生的經濟效益和社會效益將是無限量的,應予以大力推廣。

參考文獻:

[1]鄭子和.基于ISC模式下的太陽能發電產業發展研究[J].價值工程,2009,(6):30-32.

[2]楊金煥.固定式光伏方陣最佳傾角的分析[J].太陽能學報,1992,(1):86-92.

[3]竇偉,許洪華,李晶.跟蹤式光伏發電系統研究[J].太陽能學報,2007,(2):169-173.

[4]鄭小年,黃巧燕.太陽跟蹤方法及應用[J].能源技術,2003,(4):149-151.