个人对于2012B题太阳能小屋设计的分析CUMCM2012.doc

【CUMCM2012】
个人对于2012B题太阳能小屋设计的分析
2012年全国大学生数学建模竞赛已于9月10日上午结束。今年全国数模的四个问题分别是A题葡萄酒的评价、B题太阳能小屋的设计、C题脑卒中发病环境因素分析及干预、D题机器人避障问题。A题由西农林科技大学葡萄酒学院专家组讨论提出,B题由天津大学建筑学院2010国际太阳能十项全能参赛队指导老师高辉以及项目团队房涛等提出。
CUMCM2012B太阳能小屋的设计要求学生根据给出的建筑要求,为大同市设计一个太阳能小屋,并对所设计的小屋外表面优化,铺设光伏电池。实际上是研究太阳能小屋光伏电池的最优铺设问题。天津大学建筑学院设计的“未来小屋”采用了“光伏发电技术”,通过PV板(光伏电池板)产生直流电,储存在蓄电池中备用,或通过逆变器变为交流电用于小屋电力供给,剩余电量则送入电网,从而满足了小屋的全部供电需求。


图天津大学2010参赛设计即CUMCM2012B题设计图
小屋的设计者采用了“光伏发电技术”,通过PV板(光伏电池板)产生直流电,储存在蓄电池中备用,或通过逆变器变为交流电用于小屋电力供给,剩余电量则送入电网,从而满足了小屋的全部供电需求;采用了天大自主研发的“辐射板技术”,将吸收太阳辐射而产生的热能作为热源为室内供暖,同时利用太空辐射制冷技术为室内供冷,结合水源热泵技术调节室内温、湿度,保证舒适的室内环境要求,利用了真空管高温集热技术来提供烹调用热。小屋通过太阳能供热的梯级利用满足建筑的不同用热需求,使屋内四季保持在恒温24
℃±1℃,湿度40~55%左右。此外,小屋还创新性地采用了“小型微电网的监控及能量管理技术”,构建了小型可靠的微电网系统和能量优化管理系统。通过能量控制优化管理,最大程度地利用太阳能,在保证可靠性前提下实现屋内能源的优化自给调控,保持室内环境的舒适。
小屋在建筑设计上力求中国建筑特色,突出“天人合一”的古典中国哲学和人文特征,借鉴北方的合院民居、云南“一颗印”和“徽派建筑”的传统建筑空间及风格,通过被动式自然调节技术的应用,如自然采光、自然通风