专利名称：仿生学在建筑储能上的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及新的能源储存方法，尤其涉及利用仿生学的原理来解决建筑能耗 的问题，即仿生学在建筑储能上的应用。
背景技术：
在钢筋混凝土的森林中，建筑物很像一个生命体，它每天都需要大量的能量 来支持它的正常运作上上下下的电梯，各种电气设备，供水系统，燃气系统， 采光取暖等等。然而，随着社会的发展，建筑所消耗的能源越来越多，建筑能耗 逐渐成为关注的焦点。
建筑能耗是指消耗在建筑中的采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水 供应等所消耗的能源。目前我国单位建筑面积能耗是气候相近发达国家的2至3 倍以上。我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高耗 能建筑；既有建筑近400亿平方米，95%以上是高能耗建筑。
从以下数据我们可以看到，建筑能耗问题日益严峻1992年，建筑耗能占 整个全社会的耗能只有15% ，到2000年提高到27% ，到2020年要增加到40% ， 如果加上原材料的消耗、原材料的运输则要达到50%。如果我们不采取建筑节 能或者绿色建筑，到2020年，中国建筑的能耗要达到ll亿吨标准煤，是目前建 筑耗能的三倍以上，届时中国就会成为碳排放量最大的国家。
值得注意的是，在建筑耗能中，供热采暖又占很大比重。有这样一组数据 我国北方采暖地区供热采暖耗能占建筑总耗能的65%以上，有的地区高达90%。 大概有6亿人每年需要3~6个月的供热，几乎全部依靠煤来提供，导致年二氧 化碳和二氧化硫的排放量分别为400万吨和4亿吨。如果在供热能源效率方面没 有大幅改善的话，供热用煤量和有关的排放量到2020年将增加一倍。所以，对 环境的压力将是相当大的
我们也看到，目前我国建筑供热采暖中"大材小用"问题突出。我国建筑能 耗中80%供冷供热和供生活热水，用太阳能、地热能等低品位的能源可以达到相
应效果，可我们大量使用的却是高品位的电能， 一些地方更是直接用柴油或煤烧 锅炉取暖或供热水，把高品位能源"大材小用"。在建筑能耗中，暖通空调能耗
约占85%，在能源消耗中具有举足轻重的位置。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供仿生学在建筑储能上的应用。
本发明发明目的通过如下方案实现的
利用生物体内的ATP实现热循环ATP (腺嘌呤核苷三磷酸)是生命体系中 重要的能量储存物质，被称为能量货币单位，ATP是由腺嘌呤、核糖和三个磷酸
基构成，其中第二个和第三个磷酸基上的磷酸键时高能键")，不稳定易被水解，
从ATP上水解下来的磷酸基是一种能量穿梭基团。
首先，ATP能够实现高能量的储存与释放。ATP分子中远离A的那个高能磷
酸键，在一定的条件下很容易水解，也很容易重新形成水解时伴随有能量的释
放；重新形成时伴随有能量的储存。在有关酶的催化作用下，ATP分子中远离A
的那个高能磷酸键水解，远离A的那个磷酸基团脱离开，形成磷酸(Pi)，同时，
储存在这个高能磷酸键中的能量释放出来，ATP就转化为ADP。在另一种酶的催
化作用下，ADP可以接受能量，同时与一个磷酸结合，从而转化成ATP。体外实
验中，在pH7.0， 25'C条件下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi时释放的能量为
7.1千卡或30.4千焦耳，在体内，pH7.4， 37°C, ATP、 ADP+Pi、 Mg2+均处于细
胞内生理浓度的情况下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi时释放的能量为33. 5-50
千焦耳或8-12千卡。
其次，ATP转化能量的效率非常高。ATP在细胞内的含量是很少的。但是， ATP在细胞内的转化是十分迅速的。10g葡萄糖(一小汤匙)含有40千卡，可以 完成15分钟的快速跑步。 一个ATP分子所含有的化学能大约只有一个葡萄糖分 子的1%。葡萄糖中大约40-5(B的能量被转化储存在ATP中。 一个人每天大约需 要消耗45KgATP，但每一时刻贮存在人体里的ATP不到lg。即每个细胞每秒钟 大约可形成一千万个ATP，同时有同样量的ATP被水解，每摩尔ATP水解形成 ADP,可产生7.3 Kcal/mol的能量。 一个成年人每天摄入的食物分子经过细胞 呼吸形成的ATP，可提供大约2200 Kcal的能量。这样，细胞内ATP的含量总是
处在动态平衡之中，构成生物体内部稳定的供能环境。
ATP也是一种再生资源。当蛋白质分子从ATP获得磷酸基后即获得能量，即 磷酸化。磷酸化后的蛋白质构象发生了变化，而ATP则变成了ADP。获得能量的 蛋白质分子就能进行生物学做功，在做功的同时此能化的蛋白质分子发生去磷酸 化，即脱去磷酸基，此时蛋白质构象又恢复原来的形状。脱下的磷酸基可以利用 细胞中其他物质在氧化过程中所释放的自由能，与ADP重新生成ATP。显然ATP 是一种再生资源，由于细胞做功ATP被不断消耗掉，同时又不断得到再生补充。
ATP的这种"能量货币"能通过仿生学的技术运用到建筑材料中去，那么它 就可以在夏天吸收能量，ADP和P i合成为ATP，并将能量储存于其中，当温度 降低，冬季来临，ATP又分解为ADP和P i ,同时释放大量热能。这样，室内的 温度可以实现冬暖夏凉。
由于ATP的转化效率非常高，所以要让它做到在一段时间里只吸收、储存能 量，而在另一段时间里只释放能量，需要有激素和酶的刺激。激素是由内分泌腺 或具有内分泌机能的细胞产生的。内分泌细胞是一些特殊分化的，对内外环境条
件变化敏感的感应细胞，当他们感应到内外环境变化的剌激时，就合成并释放某 种激素。激素作为化学信使，不经导管进入循环系统，将条件信息带到特定的效 应细胞，引起某种效应。激素通过调节酶量与酶活发挥作用，可以放大调节信号。 如果这些分泌腺对温度变化特别敏感，那控制A T P的合成与分解就能够实 现。比如，当温度超过2 0摄氏度时，激素甲开始分泌，促使ADP与P i的合 成，抑制分解；当温度低于l O摄氏度时，激素乙开始分泌，促使ATP的分解， 抑制合成。
从能源角度，可大大节约目前用于供热的能源，降低建筑能耗。这项技术充 分利用散逸在空气中的热能，等于是间接利用了太阳能这种低品位能源，从而缓 解高品位能源的紧缺和浪费。
从经济角度，在建筑材料中应用这种仿生学技术，等于让供暖系统"一劳永 逸"，也就是说，此类建材使用的时间越长，其成本就越低。并且它不仅能解决 供暖问题，还能取代热水器，提供热水。
从环境角度，夏季建筑物从室内外吸收大量能量，可减慢全球气候变暖的速 度。冬季是向室内释放热量，故不会对气候造成影响。
此项技术还可用于汽车内，只要让ATP像在生物体内一样不停的化合、分解， 那么来自外界的热能就能源源不断地被利用，在很大程度上取代燃烧汽油或柴油 产生的热量。
具体实施例方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明是如何实现的 实施例
由于ATP的转化效率非常高，所以要让它做到在一段时间里只吸收、储存 能量，而在另一段时间里只释放能量，需要有激素和酶的刺激。激素是由内分泌 腺或具有内分泌机能的细胞产生的。内分泌细胞是一些特殊分化的，对内外环境 条件变化敏感的感应细胞，当他们感应到内外环境变化的刺激时，就合成并释放 某种激素。激素作为化学信使，不经导管进入循环系统，将条件信息带到特定的 效应细胞，引起某种效应。激素通过调节酶量与酶活发挥作用，可以放大调节信 号。
这些分泌腺对温度变化特别敏感，那控制A T P的合成与分解就能够实现。 如，当温度超过2 0摄氏度时，激素甲开始分泌，促使ADP与P i的合成，抑 制分解；当温度低于l O摄氏度时，激素乙开始分泌，促使ATP的分解，抑制 合成。
这样可大大节约目前用于供热的能源，降低建筑能耗。
权利要求
1、仿生学在建筑储能上的应用，其特征在于，将ATP用于体外，在体外分泌腺的作用下，控制ATP的合成与分解来实现高能量的储存与释放。
全文摘要
本发明公开了仿生学在建筑储能上的应用，即将ATP用于体外，在体外分泌腺的作用下，控制ATP的合成与分解来实现高能量的储存与释放。本发明方法可大大节约目前用于供热的能源，降低建筑能耗；在建筑材料中应用这种仿生学技术，建材使用的时间越长，其成本就越低。并且它不仅能解决供暖问题，还能取代热水器，提供热水。从环境角度，夏季建筑物从室内外吸收大量能量，可减慢全球气候变暖的速度。冬季是向室内释放热量，故不会对气候造成影响。
文档编号C04B24/00GK101168481SQ200610117658
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者朱亦辰 申请人:上海市上海中学