XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search SystemHeat
计量学和热岛.docx
课程简介：学生通过研究城市热岛，探索实践技术和计量世界。 绩效期望： HS-ESS2-4：使用模型描述地球系统能量流入和流出的变化如何导致气候变化。 HS-ESS3-4：评估或改进减少人类活动对自然系统影响的技术解决方案。 MS-PS3-5：构建、使用和提出论据来支持以下说法：当物体的动能发生变化时，能量会转移到物体或从物体转移。 具体学习成果： 1. 了解测量在科学研究和工程设计中的重要性。 2. 进行精确测量并比较不同测量工具的准确性。 3. 培养用于环境监测的高级计量技能。 4. 解释导致城市热岛的机制和因素。 5. 认识到不同人群如何感受到城市热岛的不同影响。 叙述/背景信息 学生先前知识： -学生对估算和测量有基本的了解。 -学生可以按照简单的程序进行调查。
灵活的热泵
热泵在减少供暖中化石燃料的使用方面发挥着重要作用。它们增加了电力需求，但也可能促进可变可再生能源的系统整合。我们分析了到 2030 年德国分散式热泵扩张的三种情景，重点关注缓冲热存储的作用。使用开源电力部门模型，我们评估了成本、容量投资和排放影响。我们发现，在风力发电扩张潜力有限的情况下，太阳能光伏投资可以与热泵的推出一起以经济高效的方式进行。结果进一步表明，短期热存储大大减少了对固定容量和电池存储的需求。更大的热存储规模不会显著改变结果。将热泵的数量从 170 万台增加到 1000 万台，每年可以节省德国整体天然气消耗的约四分之一，以及家庭建筑相关二氧化碳当量排放量的约一半。
Caldera 热电池
可行性研究取得了什么成果？可行性研究的主要目的是为潜在第二阶段项目的成功演示铺平道路，而这一目标已经实现。我们为生产流程创建了一个完全成本化的前端工程设计 (FEED)，涵盖了实现热电池单元经济零件价格所需的各个流程和完整的工厂布局。为了实现经济的零件价格，我们进行了大量的设计审查工作，以减少热电池单元的材料含量，同时保持其结构完整性并进行优化以进行制造。我们确定了制造技术和设备，进行了严格的报价请求 (RFQ) 流程，并从一系列供应商那里获得了支持这些制造流程所需的资本设备的报价。在进行这些工作的同时，我们还证明了我们计划生产的产品可以在工业中发挥作用
全国高温研究
收集的数据描述了 90 多种技术的成本和性能，为爱尔兰目前的供暖和各种低碳供暖途径提供了证据基础。这些技术既代表了目前爱尔兰住宅、商业、公共、工业和农业部门的供暖技术，也代表了可以在这些部门不同程度上部署的各种低碳供暖技术。技术成本和性能在各种规模下进行了描述，描述了所有考虑部门的整个供暖需求和负荷范围。在整个爱尔兰供暖部门的每个建筑和工业场所都考虑了每种技术的安装，详细描述了所有技术在多大程度上有助于爱尔兰供暖脱碳。对每栋建筑或工业场所安装每项技术的评估允许在国家能源建模框架 (NEMF) 内进行详细的、以消费者为中心的原型级建模。该建模描述了爱尔兰消费者在一系列场景中对低碳供暖技术的接受情况，并提供了每个场景中采用的关键技术的详细、消费者级和建筑级细分。考虑了住宅、商业、公共、工业和农业部门在每栋建筑中安装每种技术的额外成本，其中建筑级数据可以准确描述哪些建筑会产生额外成本，例如增加湿式供暖系统或升级建筑内现有的散热器。在不提高能源效率的情况下，78% 的现有住宅建筑、66% 和 47% 的现有商业和公共建筑在技术上是适用的。这些值基于对特定峰值热损失率 (W/m 2 ) 的评估，以及这对所需热泵流动温度和系统效率的影响。住宅部门的这一数字明显高于使用典型热损失指标 (HLI) 阈值认为合适的数字。国家热研究采用了更乐观和更雄心勃勃的技术适用性阈值，以探索考虑到未来挑战的规模，脱碳的可能性。分析假设在需要的地方升级热辐射器以提供适当的流动温度，并且热泵安装遵循最佳实践。未来支持热泵普及的计划需要判断低质量装置对消费者的风险与将资格限制在高效住宅的缺点之间的可接受平衡。热泵的技术适用性分别增加到现有住宅建筑的 82%，现有商业和公共建筑的 97% 和 98%，当所有合适的附加织物能效措施都部署到位时，热泵将能够实现节能减排。尽管热泵可以在大多数建筑物中实现高效率，但热泵的高前期成本可能会对爱尔兰建筑物消费者采用这些技术造成重大障碍。直接电气化供暖也被认为适用于这些行业的所有原型建筑，尽管这并没有利用热泵的高运行效率。低碳气体如氢气和生物甲烷有可能使超过一半的住宅、商业和公共建筑的供暖脱碳，固体生物质和生物液体燃料也适用于相当大比例的家用和服务业建筑。如果有燃料，爱尔兰最多 35% 的住宅建筑可以通过使用注入天然气分配网的氢气或生物甲烷来实现脱碳，但是如果通过“填充”靠近网络的建筑物来扩展天然气分配网，这个数字将增加到 58% 的住宅建筑。类似比例的服务业建筑也可以使用现有天然气连接或通过天然气网扩展提供的低碳气体来实现脱碳。生物甲烷也可作为离网服务业建筑的脱碳选择，在未来天然气配送网退役或转换为氢气的情况下，生物甲烷将成为一个潜在市场。生物质和生物液体燃料也是这些行业离网或农村建筑的潜在脱碳选择，本国家热量研究考虑了国内生产这些燃料的资源潜力。生物甲烷也可作为离网服务业建筑的脱碳选择，在未来天然气配送网退役或转换为氢气的情况下，生物甲烷将成为一个潜在市场。生物质和生物液体燃料也是这些行业离网或农村建筑的潜在脱碳选择，本国家热量研究考虑了国内生产这些燃料的资源潜力。生物甲烷也可作为离网服务业建筑的脱碳选择，在未来天然气配送网退役或转换为氢气的情况下，生物甲烷将成为一个潜在市场。生物质和生物液体燃料也是这些行业离网或农村建筑的潜在脱碳选择，本国家热量研究考虑了国内生产这些燃料的资源潜力。
微尺度传热
过去几十年来，微电子行业一直在推动小型化理念的深入人心。更小的设备意味着更快的运行速度、更便携和更紧凑的系统。这种小型化趋势具有感染力，纳米技术和薄膜加工的进步已经蔓延到广泛的技术领域。这些技术进步对一些领域产生了重大影响，包括二极管激光器、光伏电池、热电材料和微机电系统 (MEMS)。这些设备的设计改进主要来自实验和宏观测量，例如整体设备性能。这些设备和材料的微观特性的大多数研究都集中在电气和/或微观结构特性上。目前，许多热问题在很大程度上被忽视，限制了现代设备的性能。因此，这些材料和设备的热性能对于高科技系统的持续发展至关重要。人们对薄膜能量传输机制的了解需求催生了一个新的研究领域，即微尺度传热。微尺度传热只是在必须考虑单个载体或连续模型失效时对热能传递的研究。传热的连续模型经典地是能量守恒定律与热传导的傅立叶定律的结合。类似地，当连续流体力学模型不足以解释某些现象时，就出现了“气体动力学”的研究。微尺度传热领域具有一些惊人的相似之处。相似之处之一是方法论。通常，第一次建模尝试是修改连续模型，以便将微尺度因素考虑在内。更常见且稍微困难的方法是应用玻尔兹曼传输方程。最后，当这两种方法都失败时，通常采用计算详尽的分子动力学方法。下面将更详细地讨论这三种方法和具体应用。图 18.1 演示了电子（金属薄膜中的主要热载体）散射的四种不同机制。所有这些散射机制对于微尺度传热的研究都很重要。块体金属中电子的平均自由程通常在 10 到 30 纳米的数量级上，其中电子晶格散射占主导地位。然而，当薄膜厚度与平均自由程数量级相同时，边界散射就变得很重要。这被称为尺寸效应，因为薄膜的物理尺寸会影响传输特性。薄膜可以使用多种方法并在各种条件下制造。这可能会对薄膜的微观结构产生严重影响，进而影响缺陷和晶界散射。最后，当被超短脉冲加热时，电子系统会变得非常热，以至于电子-电子散射会变得非常明显。因此，微尺度传热需要考虑微观能量载体和各种可能的散射机制。
炎热天气与心理健康
在热浪来袭期间，连续几天气温都超过 40°C，James 努力在通风不良、没有空调或电风扇的病房中保持凉爽（方框 1）。由于夜间高温影响睡眠，他喝了更多酒，并服用了更多奥氮平。第二天，在沿着阳光充足的路走回母亲家时，James 感到极度疲劳、恶心和头晕。一位邻居发现 James 疲惫不堪、心烦意乱，便将他带到附近的全科诊所。一坐进有空调的候诊室，在得到冷水和冰毛巾后，他的病情迅速好转。全科医生 (GP) 诊断为热衰竭，并怀疑是早期锂中毒，因为他出现了新发手部震颤。James 被指示补水并停止服用锂，直到紧急血清水平可用。James 表示他从未接受过有关预防热应激的教育，现在全科医生提供了书面信息。本病例表明，在重度精神疾病患者中，与高温相关的发病率和死亡率的风险因素往往是累积的（例如，药物损害了耐热性、合并症物质使用、肥胖、获得优质住房的机会减少）。在气候变暖的情况下，全科医生可以在教育患者预防和管理与高温相关的疾病方面发挥重要作用，特别是