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👨💻做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能解答你胸中升起的一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“躺平”上的尘埃吧。
或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......🔎🔎🔎
💥第一部分——内容介绍
Background
Passive solar shading has become a common addition to both housing and commercial buildings
as a part of a retrofit or in new construction. It is relatively inexpensive and creates cost savings
in heating and cooling. The shades are designed to block summer sun from entering a building,
while allowing winter sun to not only enter the building but to warm a thermal mass that can
reradiate for many hours after. Strategies such as overhangs, vegetative shading, brise-soleil
systems, and high-performance glazing can reduce heat gain in buildings during higher
temperatures.
Passive solar shading is different depending on building orientation, window area distribution
between the different faces of the building, and climate. It also requires the presence of an
internal thermal mass that can be heated by the direct sun. This thermal mass can be concrete,
stone, water, or other material that can store heat. The thermal mass not only stores heat but
reduces temperature swings throughout the day.
These techniques use the predictable path of the sun (determined through the use of solar
position calculators), materials, geometry, and natural environmental conditions to maintain
comfort and reduce energy consumption. However, the typical calculations make use of the angle
of the sun atsolar noonon theSummerandWinter Solsticesto calculate the optimal extension
of a shade over a window as shown inFigure 1. This is a simplistic view of the problem, and
future metrics must do better to account for change.
背景
被动式太阳能遮阳已成为住宅和商业建筑的常⻅改造项⽬，⽆论是在翻新改造还是新建项⽬
中。它成本相对较低，却能有效节省供暖和制冷费⽤。这种遮阳系统旨在阻挡夏季阳光进⼊
室内，同时允许冬季阳光进⼊，并加热建筑内部的热质量，使其在之后数⼩时内持续散发热
量。诸如悬挑结构、植被遮荫、遮阳板系统和⾼性能玻璃等策略，都能有效降低建筑物在⾼
温天⽓下的热量吸收。
被动式太阳能遮阳效果会因建筑朝向、各⽴⾯窗⼾⾯积分布以及⽓候条件⽽异。它还需要
内部蓄热体，以便被阳光直射加热。这种蓄热体可以是混凝⼟、⽯材、⽔或其他能够储存
热量的材料。蓄热体不仅能够储存热量，还能减少⼀天中温度的波动。
这些技术利⽤太阳的可预测路径（通过太阳位置计算器确定）、材料、⼏何形状和⾃然环境
条件来维持舒适度并降低能耗。然⽽，典型的计算⽅法是利⽤太阳在特定⻆度时的倾斜度。
正午太阳⾼度⻆在夏天和冬⾄计算如图所⽰的遮阳帘在窗⼾上的最佳延伸⻓度图 1这是对问题
的简单化看法，未来的衡量标准必须更好地反映变化。
图1：被动式太阳能遮阳——冬⾄和夏⾄的阳光
设想
您已被天体物理防护集体组织 (COMAP) 聘⽤，负责创新下⼀代遮阳策略，这些策略将在
以下地点实施：名义上的桑格罗夫⼤学和名义上的博雷亚利斯⼤学。
位于⽓候温暖、低纬度地区、⽇照强烈且热浪⽇益频繁的太阳树林⼤学（Sungrove
University）正计划对其主教学区进⾏重⼤改造。⽬前，该校区⾯临着制冷成本过⾼和教
室眩光严重的问题。⼤学领导层已决定采取……净零冷却到2040年实现该⽬标。
值得注意的是，桑格罗夫⼤学计划对其北教学楼进⾏改造。这是⼀栋两层⾼的教学办公楼。
其内部布局结合了周边办公室和教室以及内部⾛廊。该建筑呈矩形（60⽶×24⽶），⻓边东
西⾛向，如图所⽰。图 2该建筑⽴⾯采⽤双层玻璃和砖饰⾯，南侧平均窗墙⽐为 45%，其余
各侧为 30%。夏季依靠机械制冷，冬季依靠⽔⼒供暖，被动式节能措施有限。您可以⾃⾏想
象这座概念建筑的其他特征。请务必在提交给 COMAP 的⽂档中阐述这些特征。
此外，COMAP 还受聘于位于⾼纬度地区的博雷亚利斯⼤学（Borealis University），该⼤学
冬季⽓温常年低于冰点，⽇照时间有限，建筑物供暖需求量⼤。
桑格罗夫⼤学和博雷亚利斯⼤学都在规划建设⼀座新的学⽣中⼼，作为⼤学活动的中⼼枢
纽。两所⼤学都要求新的学⽣中⼼⼤楼⼤量采⽤被动式太阳能遮阳，⽽⾮机械制冷系统。两
所⼤学都希望他们的学⽣中⼼⼤楼能够成为未来发展的典范，这意味着他们的被动式太阳能
策略设计不仅要在当前条件下表现良好，⽽且要能适应未来很⻓⼀段时间的⽓候条件。
除了背景部分概述的标准着⾊⽅法之外，为了帮助这些假想的⼤学，您还应该将您的想法扩
展到包括：
− 全天都需要遮阴，⽽不仅仅是正午时分。
− 不同尺⼨和形状的窗⼾。
− 窗⼾朝向并⾮正南/正北（取决于半球）。
− 与建筑⻛格相匹配的不同⻛格和材质的⾊调。
📚第二部分——运行结果
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