前言
這是一本介紹可再生能源與綠色建筑設計的書籍，它可以幫助讀者了解常見的可再生能源類型，以及綠色建筑的設計方法和建造原理。學習本書不需要高深的自然科學和數學知識，僅需一些基本的代數知識即可，因此本書可以作為高中或者高等院校一個學期的通識教育課的教學用書。
本書首先概述了綠色建筑的實踐歷程，重點介紹了綠色建筑的設計原則、所采用的材料和具體設計方法等。將這幾個要素結合起來，就能夠為個人或者社區的建筑提供舒適的房屋結構設計，從而使人們的生活更加健康和充滿活力。其次，本書介紹了諸多能源及支配其應用的自然法則，以及常規的發電模式和一些常見的可再生能源類型。然后，本書在“可再生能源”領域設計了六個章節的主題內容，每一章都介紹了一種類型的可再生能源。每一章開頭都簡要介紹這些可再生能源的歷史背景，然后闡述與之相應的基本的科學原理，以及人類利用其發電的技術現狀，最后客觀地評價每一種可再生能源的優勢和局限性，并評估它們對環境的影響。
為了使我們日常的生活方式和所居住的建筑物能夠完美地融合在一起，我們需要將可再生能源和綠色建筑進行融合設計，同時促使人們對未來的氣候變化和能源來源的不穩定因素產生足夠的重視。由于本書的主題和很多讀者的日常生活密切相關，本書采用科普性的闡述方式，以激發具有不同背景和興趣愛好的讀者的閱讀興趣。本書適合作為高中、社區學院和四年制大學的學生讀物，也可作為如下一些專業讀者的通識課程教材：環境科學、可持續性社區發展、物理學和非技術類的學科等。由于本書采用案例教學方法，通俗易懂、開放性好、拓展性高，能夠激勵讀者重新思考一些問題，也有利于今后他們面對此類課題時能做出更加明智的決策。
可再生能源和建筑學科在過去的十年當中均已發生了巨大的變化，而且今后也將面臨諸多發展問題。本書在盡量避免涉及過多的、過于復雜的專業知識的基礎上，對可再生能源系統和建筑設計的利弊進行了科學的闡述，并在每一章的結尾對相關的基本原理和重要觀點進行了總結，最后則設計了一些應用了數學概念的復習題和練習題。
【本書出版目的】
一直以來，很多人都認為人類的活動與大自然的活動相比實在渺小，對地球的影響也不是那么重要，但是現在看來，人類的活動卻是能夠對地球產生深遠影響的。
目前，人類對氣候變暖、能源短缺、空氣和水污染的擔憂，以及一系列環境與人類健康隱患的顧慮正在迅速增加。本書致力于強調這些因素對人類住所和能源供給的基本影響，也希望為研究如何建立一個全球范圍內的可持續性發展的社會提供一個良性平臺。本書還盡可能地利用實際生活中的案例展開研究，為每個人提供一些相關信息及相關方案，這樣將更有利于讀者理解相關信息，也有利于他們開展方案設計并促使他們將之轉化成實踐行動。本書的最終目的是向大家傳達這樣一個對未來充滿希望的觀點，即這些方案可以有效地解決全球所關心的難題。
當今的技術進步使得我們能夠將本書所構建的基本原理補充得更為完美。新興技術——從革命性的建筑新材料到太陽能熱水系統的改進，到最新的、具有潛在革命性意義的光伏組件，到鯨魚鰭形狀的風力發電機渦輪葉片，到氣化處理工藝的進步，再到由風傾草（學名：柳枝稷）制成的纖維素乙醇——為本書補充了很多有價值的內容，并為廣大讀者提供了可以更深入討論的機會。因此，本書在倡導不同領域間進行討論和對話的基礎上，又引出了很多問題，也提出了一些根據個人興趣可進一步深入研究的觀點和看法。
【本書組織結構】
第一章介紹了綠色建筑的六大原則，并將其作為建造高效、健康建筑的指南，并強調這能夠提高居民的居住舒適度、增強居民的社區概念和有效地保護環境。
第二章討論了一般性的建筑材料，比較了可用于建造綠色建筑的各種能源和資源，評估了各種建筑材料的毒性，以及其他的一些因素，目的是為了引導讀者明晰這些建筑材料應用于不同建筑物時的優劣性、有何限制和整體的適合程度。第二章也闡述了一些熱量轉移的傳輸原理，并且應用這些原理來比較不同材料的隔熱性能并評估了它們的能源效率。在第二章的深入學習單元，我們使用了一個基于R值的熱量轉移公式來對建筑物的熱量轉移進行評估。
第三章主要介紹了通過被動式太陽能設計來建造一個舒適、節能的建筑結構，即借助于可預測的太陽活動，從自然界獲取能源為建筑物加熱或降溫。
第四章主要在替代性建筑物領域講解了多樣的建筑技術，同時也介紹了融合傳統技術和最新技術創建的讓人感覺更加自然的生活空間。
第五章可讓我們對能源有個基本的了解。首先，本章闡述了太陽能是地球上幾乎所有能量的源頭的理論，然后對化石燃料和可再生能源進行了綜述，接著介紹了一些重要的電力基礎知識，最后討論了太陽能資源。第五章為介紹太陽能熱水（第六章）和太陽能發電（第七章）打下了基礎。
全社會對風力發電的廣泛關注及其快速的增長使得本書將風力發電放在了僅次于太陽能的位置上（第八章）進行介紹，然后才在第九章介紹了水力發電。第十章則研究了從生物質中獲取有用能源的各種不同方法，其中生物質包含了從農業和林業中得到的廢棄物、動物糞便、油料作物、城市固體廢棄物和沼氣等。第十一章則概述了兩種非太陽能派生出來的可再生能源——潮汐能和地熱能。其中，這些年興起的從石油化工行業中衍生出來的通過水力壓裂法獲得低溫地熱能的技術，可作為許多在新能源技術新起點領域進行深入研究并獲得成功的典型案例之一。
【本書特色】
本書的十一個章節中每一章都各具特色，有助于學生及廣大讀者的學習。這些特色拓展了本書的內容，探索了相互關聯的一些主題，鼓勵讀者消化吸收先前章節所學到的知識。這些特色包括：
-全彩和視覺強化設計。能夠吸引讀者的注意力，增加了和文字描述的關聯度，利于讀者對有關知識的理解與把握。書中插圖系英文原書插圖。
-深入學習單元。拓展了本書正文中闡述的內容，為那些想深入探討該主題的讀者提供了更詳細的內容。例如：熱量轉移的數值計算（第二章），大地之舟哲學、被動式年度熱量存儲（第四章），空氣動力學升力的應用、洋流發電（第八章），早期的水車（第九章），用于交通運輸的乙醇（第十章），兩種日常的潮汐現象、世界上第一個商用潮汐發電廠、地源熱泵（第十一章）。
-例題。基于書中方程式和現實中案例，向讀者介紹數值計算方法。這些例題示范了很有價值的解題技巧，有助于讀者解答每一章節最后的復習題和練習題，也有利于讀者將相關思維引申到現實生活中。
-調查現實生活中的實際問題和證實本文觀點的案例研究。例如：印第安庫納人（第一章），構件式建筑物、使用結構化隔熱鑲板的木構架建筑物、隔熱混凝土泡沫建筑物（第二章），被動式太陽能建筑物、高品位建筑物（第三章），夯土輪胎建筑物、禾捆基木構架建筑物（第四章），威斯康星小屋（第六章），家用并網光伏系統、凈電能為零的建筑物并網系統、獨立家用光伏系統、節約能源（第七章），明尼蘇達大學莫里斯分校（第八章），霍爾登村水電設施、離網微水電系統（第九章）。
-章節末尾的復習題。鼓勵讀者整合和吸收章節學習中的概念。具體而言，要求讀者討論章節中的部分問題，且許多問題都是開放式的；鼓勵讀者對人類歷史上的一些預想或者個人觀點進行評估。廣大師生可在課堂上圍繞部分復習題進行激烈的討論。
-章節末尾的練習題。這些練習題可強化讀者對書中相關知識的定量、定性理解。這些練習題可作為讀者的家庭作業、團隊的合作項目或者小測驗。練習題的難度各有不同，讀者需要將所學知識與基本的代數技能結合起來加以解決。
-綜合性的術語表。這里匯總了關鍵性的詞語和概念。在本書中，重要的術語用彩色字體來呈現。
盡管本書主要論述發生在美國的一些實際應用案例［采用的單位有英尺（ft）、加侖（gal）、英制熱單位（Btu）和華氏溫度（℉）等］，但是通過對一些國際研究和案例的引用，也使本書內容具有了很高的全球通用價值。
【鳴謝】
特別感謝那些為本書提供寶貴意見和建議以及圖片的人們。他們當中的很多人都在為追求滿意、舒適和可持續性的生活方式而努力多年，這些人的無私貢獻和無上熱情為本書的完成做出了很大的貢獻和犧牲。在此特別感謝如下為本書案例提供寶貴信息和圖片的人：
約翰·坎農
克里斯·杜克
奧特姆·凱利
杰夫·梅爾丁克
邁克爾·佩頓和朱迪絲·佩頓
洛厄爾·拉斯馬森
戴夫·塔格特
阿爾塔·蒂爾內
杰里·昂魯和迪亞娜·昂魯
布倫特·維爾斯馬和艾米·維爾斯馬
特別感謝圣智學習出版公司的珍妮弗·斯塔爾，他也是本書內容的開發者，感謝圣智學習出版公司的產品經理妮科爾·斯圭利亞，是他們促進了本書的出版發行。
斯科特·格林內爾（Scott Grinnell）
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