【CUMCM2012】个人对于2012B题太阳能小屋设计的分析

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发表于 2012-9-10 20:54 |只看该作者 |正序浏览

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【CUMCM2012】
' Z; T5 y" x+ }( L5 D6 u1 _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、自然通风等，使建筑最大限度地节约能源。同时，采光天井、镂空的木质格扇，门前竹林、花池、木桥、流水等结构和设施的采用，体现了中国传统建筑文化的底蕴。此外，为避免建造场地被破坏，抵抗外力作用，保证建筑物安全，小屋还采用了天大专项设计的装配式钢板底座传递荷载和现代木结构梁柱框架体系的结构技术。
而同时，山西大同将举办2013国际太阳能十项全能竞赛。
http://www.dt.gov.cn/zxbs/ShowArticle.asp?ArticleID=6855
近年来，大同市一直在积极寻找传统能源城市的转型发展之路。到2013年太阳能十项全能竞赛举办之时，大同将形成5万吨多晶硅、1吉瓦太阳能组件，300兆瓦太阳能电站的完整产业链，建成全球最大的太阳能产业基地。
数学建模竞赛B题实际上要求按照天津大学2010年参赛设计求解光伏电池的最优铺设，同时，在第三问，也为参加2013山西大同竞赛提供设计模板。

zan

数学建模, 光伏发电, 十项全能