22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案（课件）（27页PPT）

(共27张PPT)
跨学科实践：为节约能源设计方案
第3节
第二十二章 能源与可持续发展
（人教版）九年级
全
01
新课标要求+课标解读
02
学习目标
1. 了解家中的能源消耗
2. 选取家中某一个（或几个）物件进行能源消耗优化
3. 了解新能源汽车的发展
03
项目提出
人们在生产生活中都会使用各种能源。你在生活中都遇到过哪些浪费能源、污染环境的问题？
想为节能和环保作出贡献，可以先从优化自己家中能源的使用入手，制订出一个优化家庭能源使用的具体方案。
人不在灯还亮着
排放尾气
04
项目分析
制订优化自己家庭能源使用的具体方案，首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进。
要调查该项目涉及的能源使用情况，如家庭用电情况、天然气使用情况、汽车燃油使用情况等。
这些数据可分别通过电力公司、燃气公司等的官网查询，或者通过缴费记录进行估算得出。收集数据进行分析，为后续的方案设计提供依据。
05
项目实施
1. 调查家中能源的使用情况
调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。表1是某同学以自己的家庭为例，列出的能源使用的主要情况。
你可以参照此表，也可以根据自己的想法设计表格，统计自己家中能源的使用情况，并在表格中填写相应信息。
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项目实施
根据调查情况，可以了解家庭在一段时间内消耗能源的情况，估算每种用途的能源消耗量，确定哪些用途的能源消耗比较多。例如，现在家庭中的采暖、制冷、生活热水、交通等，都可能是家庭消费能源的主要方面。
2. 选取优化对象与确定改进方法
根据上面的调查结果，结合以下问题，思考如何选取优化对象，确定改进方法。
（1）根据实际的调查结果，思考家中在哪些方面的能源使用可以优化，其中又有哪些是要优先改进的。
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项目实施
（2）优化能源使用的方法不止一种。例如，可以在家中使用太阳能等新能源，也可以利用技术手段来提高现有能源的使用效率，还可以从自身做起，通过优化家庭用车等行为来节约能源、减少浪费……你想利用哪些方法？
房顶加装太阳能电池板
油车换电车
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项目实施
（3）在确定节能方法时，需要从哪些角度分析？例如，如果打算用新能源汽车取代家中的传统燃油车，那么从是否节约能源的角度，应该收集哪些证据？怎么分析？从能否满足人们使用需要的角度，又应该收集哪些证据？怎样分析？
3. 制订与检验设计方案
方案一：为房屋加装保温层。有一组同学在调查各自家中能源的使用情况后，认为除了可以在夏季制冷时适当调高空调温度、冬季采暖时调低暖气温度来节约能源，还可以对房屋进行改造来节约能源。这组同学制订方案的过程如下所示。
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项目实施
（1）明确思路。根据学过的知识可知，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，因此我们要想保持房间的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的热传递。怎样才能做到这一点？小组内有同学认为可以参考人们冬天穿羽绒服来保暖的方法，选择保温能力比较强的材料将房 间“包裹”起来，以此减少房屋内部与外界的热量交换。
（2）选取材料。日常生活中的许多材料都可以用来保温，材料的保温性能与哪些因素有关？当为房屋选择保温材料时，还需要从哪些方面考虑？
（3）查阅资料。材料的保温性能通常与它的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。通常，材料厚度越大、热导率越小、与外界的接触面积越小，材料就越能减缓热量散失。
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项目实施
表2列出了 一些常见材料在室温和干燥环境下的热导率，也可以通过查找资料获得其他材料或不同条件下的热导率。
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项目实施
在为房屋选择保温材料时，除了材料的热导率，还要从材料的环保性、价格、耐火性，以及是否容易安装等方面进行评估。
材料 热导率 /[W·（m·℃）-1] 参考厚度 /cm 成本 /[元·m-2] 施工费用 /[元·m-2] 燃烧性能 其他特性
EPS 泡沫板 0.035～0.040 5～10 70～90 35～50 B2级 （可燃） 轻便易安装，但易变形
XPS 挤塑板 0.028～0.030 3～5 90～110 40～60 B1级 （难燃） 高抗压，防水性好
岩板棉 0.035～0.040 5～8 130～150 65～80 A级 （不燃） 防火优，但吸湿性高
聚氨酯 泡沫 0.020～0.025 2～4 140～180 70～90 B1/B2级 密封性好，但施工复杂
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项目实施
安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注
外墙1 475×300 XPS挤塑板 用胶黏剂固定 保温材料外层刷防潮腻子
外墙2 475×300 XPS挤塑板 用胶黏剂固定 窗户1 167×193 安装胶条、 玻璃贴膜 密封、粘贴 窗户2 167×193 安装胶条、 玻璃贴膜 密封、粘贴 入户门 84×216 门帘 外挂 在选定了保温材料后，可考虑在房间的哪些位置安装保温材料？保温材料的规格、尺寸应满足什么要求？门窗应该怎样进行保温处理？然后围绕这些问题制订具体的设计方案。
在真正实施设计方案前，需要制作一个简易模型来模拟我们的家，通过测试来检验方案是否有效，并提出优化建议。
如何简单有效地模拟我们的家？给“家”安装哪些保温材料？怎样检验保温效果？
可选择身边容易获取、安装，与实际保温材料热导率相近的材料，将它安装在“家”中的相应部位。
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项目实施
05
项目实施
方案二：为家庭用车提供建议。
另一组同学认为自己家中的燃油汽车消耗的能源较多，而且排放的尾气还污染环境。为此，他们想要调查新能源汽车能否替代自己家中的燃油汽车，以减少能源消耗，并对环境更加有益。
他们准备按照以下思路开展调查和论证，提出相应的建议，并形成报告。
1. 目前都有哪些种类的新能源汽车 与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保
2. 与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否满足人们的日常使用需要 还有哪些局限性，还需要如何改进
3. 除了节能和环保，还有没有其他因素促进新能源汽车的发展 从能源安全的角度看，使用新能源汽车的意义是什么
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项目实施
1. 目前都有哪些种类的新能源汽车 与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保
（1）纯电动汽车（BEV）
特点：完全依靠电池驱动电动机，不搭载内燃机，零排放。
优点：环保、运行成本低、噪音小。
缺点：续航里程受限、充电时间长、充电设施依赖性强。
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项目实施
（2）插电式混合动力汽车（PHEV）
特点：可外接充电，电池容量较大，支持较长纯电续航里程，电池耗尽后切换为混合动力模式。
优点：兼顾纯电和燃油动力，适合短途纯电驾驶和长途燃油驾驶。
缺点：成本较高，电池重量增加。
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项目实施
（3）增程式电动汽车（EREV/REEV）
特点：电动机驱动车辆，内燃机仅作为发电机为电池充电，不直接驱动车轮。
优点：续航能力强、驾驶体验平顺、无续航焦虑。
缺点：内燃机效率受限，结构复杂。
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项目实施
2. 与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否满足人们的日常使用需要？还有哪些局限性，还需要如何改进？例如，纯电动汽车充电时间相对较长，温度对电池电量的影响较大，需要了解家中成员一般每天用车行驶的路程，所在地区的气候以及充电桩的分布情况，等等。推断当前纯电动汽车能否满足大部分需求，或是能够满足哪些地域、场景的需求。
纯电动汽车充电时间相对较长，温度对电池电量的影响较大，需要了解家中成员一般每天用车行驶的路程，所在地区的气候以及充电桩的分布情况，等等。推断当前纯电动汽车能否满足大部分需求，或能够满足哪些地域、场景的需求。
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项目实施
3. 除了节能和环保，还有没有其他因素促进新能源汽车的发展？例如，我国的石油高度依赖进口。从能源安全的角度看，使用新能源汽车的意义是什么？
从能源安全的角度看，发展新能源汽车有助于减少对进口石油的依赖，保障国家能源供应稳定。例如，中国石油对外依存度较高，交通运输领域消耗的原油比例大，推广新能源汽车能优化能源结构，降低因国际局势波动带来的能源风险。
同时，新能源汽车与可再生能源结合，可提升能源利用效率，推动能源多元化发展。
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项目实施
06
交流展示
在设计方案时不仅要提供具体的优化建议，还要有充分、确凿的证据以及合理的推理作为支撑。形成具体的方案后，需要与大家进行交流讨论，找出方案的不足和改进办法。
交流的形式可以多种多样，既可以通过举办辩论会的方式进行，也可以通过制作展板、举办论坛的方式进行。最后，归纳出一些具体的家庭能源使用的优化方法。请估算，如果你的家庭按照设计方案优化能源的使用，每年会节约多少能源？如果全国所有家庭都采取类似的节能措施，会节约多少能源？
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习题练习
内能
方向性
C
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习题练习
(1) 泡沫板 相同时间内模型内温度上升越慢，隔热效果越好
(2) 2.0304×108 4.0608×108；
(3) 开源 节流
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作业布置
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine