能源总述
能源结构:采用潮汐能作为主要能源,太阳能和地热能作为辅助能源。
直接使用能源将以电能为主,电能将作为主要的连通能源活跃在我们世界的内部。
能量流动:中心能量源包括太阳炉和潮汐池所产生的能量按顺序流经工业区农业区最后到达生活区。这样可以促进能源的梯级利用,如将工业区产生的余热用于温室农业。
能量的形式,在不同区域之间存在转化,这也是一个流动的过程。如太阳炉的热能,在流过潮汐池后变成更高品位氢能,氢能在工业区内转换成热能,提供给我们进行工业加工。
电网系统
电网系统构成了我们世界内主要的能量循环,我们的建筑设计内部绝对不会只有电能一种形式的能量。右图是我们世界内部的一个能量流动图。
潮汐池---世界的心脏
潮汐发电选用单库双向式,其潮汐能的利用率最高,可提供较连续的电力,具有较强的电网适应性。
厦门湾潮汐属正规半日潮型。平均高潮位5.46米,平均低潮位1.41米,平均潮差3.99米。根据装机容量和平均潮差,选择竖井贯流定桨式水轮机,机组型号为GDsk114-WS-260,发电机型号为FW400-10/990,具体参数如右图。
太阳花瓣---世界的脸蛋
太阳花瓣建筑设计兼顾了能源和观赏性两个作用,我们的太阳花瓣不仅可以利用太阳能来发电,还能作为平时休闲娱乐的场所,太阳花瓣整体采用白色设计,闭合时像白色的露珠,张开时像盛放的莲花,象征着纯洁和活力。
太阳炉的原理:物料位于反射镜的焦点处,太阳光线射到抛物面镜反射器上,聚焦在被加热物料上,使物料加热。反射镜可由机械转动和调整装置跟踪太阳转动,以便充分接受太阳能,温度可达3500℃。可在氧化气氛和高温下对试样进行观察,不受电场、磁场和燃料产物的干扰。可用于高温材料的科学研究。
在我们的太阳炉中,并没有利用到太阳炉中所能达到的最高温度,我们将只利用太阳炉聚光得到的1000K左右的温度来进行发电,在综合考虑了各种情况后,我们给出的设计方案如下。
组成部分有工作台:位于反射镜顶部,光线的焦点聚集面积在工作台正下端的中心位置。工作台包括制备氢气的系统(热化学法制氢系统+金属冶炼系统+多晶硅制造系统)。
镜面:按照一定的抛物面设计,以小单位的反射镜为个体,通过“带”结构的形式连接,同时采用螺钉穿过橡皮垫的非刚性固定法,便于对每个个体位置的调整聚焦,也便于装拆和维修。
基座体:位于最下方,为整个太阳炉的基座,起到支撑固定的作用,同时具有旋转运动和上下运动,能够带动花瓣镜面跟踪太阳,旋转或者上下调整角度聚焦。
电气部:自动控制、自动跟踪校正仪。
活性架构:能够控制系统镜面的抛物面性质,同时作为花合闭的动力来源,能够控制花瓣合起来,是一个复杂机械臂系统。(主要以钢材料为主)
灯光部:夜间放映灯光秀,实现莲花音乐秀。
光伏系统
采用光伏发电(即太阳能电池),使用20%功率商用普遍性强的太阳能电池板,利用了被动式太阳能设计,能够通过减少热增益来调整建筑内部的温度。建筑由太阳能电池板和屋顶的风力涡轮机提供能量,它甚至能够独立收集水分进行花园灌溉。
☉建筑屋面设计构想:建筑屋面为太阳能光伏发电系统的规模化应用提供了天然的场址条件。工程采用光伏建筑一体化设计,结合菱形屋面造型结构,建设太阳能光伏发电系统,将重点展示太阳能光伏发电系统的规模化应用和建筑一体化的设计理念。
地暖水冷温度调控管道系统
该系统用来对建筑物内部实现温度调节,没有采用传统的热泵或者电热丝制热,没有采用传统的制冷剂来制冷,而是用温度较低的海水(20度)和温度较高的地热水(50度到89度)混合的到需要的温度,对建筑物进行降温冷却。
该设施主要用于生活区和工业区,农业区需要控制精度更强的空调系统,此热管冷管系统只起到辅助作用。
铺设方式:在地面与地板之间留有6~8CM的空间铺设地暖盘管,再在其上铺设木制或其他材质地板。其中红色为热水管,由水泵将地下热水导入其中,蓝色为冷水管,二者混合调节水温。
地热供暖优点:地热供暖系统是最舒适的采暖方式,室内地表温度均匀,室温由下而上随着高度的增加温度逐步下降,这种温度曲线正好符合人的生理需求,给人以脚暖头凉的舒适感受。同时,地暖可促进居住者足部血液循环,从而改善全身血液循环,促进新陈代谢,并在一定程度上提高免疫能力。
海水供冷:我们的创新点在于加入了海水制冷管道,我们使用同样结构的管道,用泵将海水抽取上来,海水的温度保持在20摄氏度左右,在夏天的时候,我们将选择关闭热水管道,在房间内全部通以冷水,对建筑物进行降温,考虑到管道降温效果不足,我们还是会辅助以空调降温,这会有效的节省我们的空调用电,形成巨大的能源效益。
☉下水道系统
我们的系统采用了传统的下水道系统进行污水的处理。通过化粪池装备,我们可以将有用的肥料沉积下来,定期抽取,供农业区使用。
地热的其他利用
饮用水源:不少低温地热水, 因其来源于深部, 未受人为污染, 并含有一些有益于人体健康的微量元素,可作为饮用天然矿泉水开发利用。
地热发电:由于厦门所在地区地热能温度不高,基本在40度到90度之间,虽然可以用来发电,但是效率极低,这里先不做考虑。
工业干燥:通过类似于地源热泵空调的形式控制空气温度,通过辅助设施控制空气干湿度,来进行间接干燥物品。