《從泥土到太陽電池》從建筑材料的發展歷史出發，對材料與建筑、文化、社會風俗的關系等進行了簡要介紹，著重講述了新型節能材料、太陽電池與建筑結合等發展方向，指出太陽能的應用是建筑材料和建筑歷史上劃時代的變革，從此建筑材料具有產能功能，建筑由幾千年來的耗能大戶向產能基地過渡。
本書可作為能源與建筑等專業大專院校師生的選修教材，也可作為太陽能材料應用技術人員的培訓教材，還可以作為普通讀者了解新型節能材料的科普圖書。
適讀人群 ：本書可作為能源與建筑等專業大專院校師生的選修教材，也可作為太陽能材料應用技術人員的培訓教材，還可以作為普通讀者了解新型節能材料的科普圖書。
1.《從泥土到太陽電池》對建筑史上各種建筑、世界各地著 名建筑的介紹引人入勝。
2.《從泥土到太陽電池》對各種建筑發展過程中的建筑材料應用介紹得較為詳細，讀這本書可以了解各種建筑材料及應用。
3.《從泥土到太陽電池》對各種新型節能建筑及節能材料進行了著重介紹，可作為建筑與能源等相關專業大專院校師生的選修教材。
在本書中，我們試圖介紹建筑材料對建筑、能源、環境保護和社會發展的影響。建筑是人類初始的生產活動之一，處于史前狩獵和采集時代的先民就已從事建筑活動。建筑材料是產量最大、用途最廣的材料，是建筑活動的基本元素。人類使用建材并開始建筑活動的歷史，甚至比農耕的歷史更加古老。建筑材料和建筑的發展變遷更是相互促進、相互依存的。建筑是人類文明的象征，建筑材料是建筑的骨架和外衣，建筑材料可以定義為人居環境構成物所用材料的總稱，可以說建筑材料是人類賴以生活的物質基礎。建筑材料的不斷更新進步推動了文明的發展，然而其對能源、資源的大量消耗，對環境生態造成了破壞，阻礙了文明的進程。
建筑材料是與人類關系密切、難以分別的材料。現在人類幾乎有大半時間生活在各類建筑（住宅和建筑工程）內，有許多人甚至長年累月在室內活動。人們接觸最多的，對身體健康、生活節奏影響最大的材料就是建筑材料和服裝、食品材料。
建筑材料的制造自古就是一個工序繁多、耗能很大的工程。申報世界文化遺產的南京城墻，600年前修造時就實行了“舉國體制”和“崗位責任制”，每塊城磚在燒制時都刻有來自各地制作者名和地名的字跡，城墻砌筑時在磚塊中間澆鑄鐵汁或者用糯米混拌石灰。古代很多巨大建筑的取材使生態被慘重破壞，人們需要翻山跨壑，從數十里、數百里之外搬運巨石、大木，往往耗盡社會幾代人的財力、人力，甚至影響文明發展進程。
節約能源，提倡低碳經濟，防止大氣溫室效應和環境污染是當前世界各國政府迫在眉睫、亟待解決的課題。而在各類能耗中，建筑能耗首當其沖，已占發達國家總能耗的50%以上，其他國家與地區的建筑能耗也節節攀升。而建筑材料的性能又是決定建筑節能的重要參數。
從人類自身的進步和發展來看，人居生態環境的可持續發展貫穿于人類社會發展的全過程，貫穿于整個人類對建筑材料的開發、使用、制造、再生循環過程的各個環節。
隨著低碳經濟、和諧社會的概念深入人心，人們對于建筑材料與建筑節能的關系給予了前所未有的重視。人們認識到建筑節能的歷史意義和現實意義大于其經濟效益，它是社會發展到一定階段的必然要求。在發達國家，建筑節能已經提升至同城市規劃、國家全局發展的高度，各類建筑如達不到節能標準，寧愿不建，絕不留有遺憾。
本書站在建筑材料角度，介紹了建筑發展；敘述了黏土、石塊由天然建筑材料，經過烘燒加工成為磚瓦、玻璃、水泥等耗能建筑材料，再到太陽能電池等節能建筑材料的發展過程；敘述了人類建筑由結廬而居、豎穴火炕到今日高樓大廈的發展過程，并介紹了古往今來一批珍輝玉映的著名建筑；重點介紹了正在蓬勃發展的太陽能材料，指出太陽能建筑代表了建筑材料和建筑的未來，是人類建筑史上最具有深遠意義的革命。
本書試圖從建筑材料的角度，回顧建筑由被動適應到主動汲取太陽能的發展過程，指出太陽電池等材料和組件是現代建筑材料家族中引人矚目的新秀。由于太陽電池等的加入，太陽能建筑已展現出與數千年建筑迥然不同的風采，具有難以比擬的優勢。
人類利用能源的歷史已經歷過使用天然草木時代、煤炭時代、石油天然氣時代。現在，太陽能時代已露端倪，在近幾十年間，人類將闊步邁入太陽能時代，而太陽能建筑的興起，將是太陽能時代來臨的主要標志。
《從泥土到太陽電池》將人類建筑利用太陽能的歷史劃分為四個既有聯系、又有差別的階段。第一階段開始于建筑產生的初期，至少在100萬年以前，由荒居野宿向尋找、修飾穴洞和結廬造屋過渡的先民，就自然而然地選擇了向陽、背風、溫暖、干燥、危險較小的居地。邁入文明門檻以后，各類房屋、宮殿，包括在歷史上久負盛名的城市和建筑，都遵循著這種模式，對太陽光和太陽熱開始有意識地利用。第二階段始于工業革命，玻璃、鋼材和水泥的廣泛使用，出現了一批與數千年農耕時代迥然不同的建筑，各類透射陽光的溫室，通風、光線明亮的廊庭隨處可見，數巨大建筑拔地而起，容納好似從地下涌出的數人口。第三階段人們開始有目的地設計、建造節能建筑，通過絕熱材料、相變材料、儲能材料和各類玻璃等透光材料的使用，房屋通風和采光性能的改進使墻體達到保溫隔熱、冬暖夏涼的效果，從而降低能源的損耗。綠色建筑、生態建筑和低碳建筑，具有一脈相承的連續性。第四階段始于20世紀后期，建筑進入主動利用太陽能和其他可再生能源的時代，自人類開始營造房屋以來，建筑第一次由耗能大戶轉為產能基地，太陽電池、太陽能集熱設備、太陽能儲存設備、太陽能采暖制冷設備和太陽光引入裝置陸續成為建筑的有機組成部分，使建筑不再是單純消耗能源、污染環境的同義詞，而具備吸收、利用能源，改善人居環境和自然環境的功能。在21世紀，這種代表人與自然和諧、利于可持續發展的建筑（包括即將興起的巨型建筑、海洋建筑、太空建筑和月球建筑），將成為建筑史上最輝煌燦爛的篇章。
太陽能建筑的出現，對于建筑哲學、人類居住學、建筑經濟學、建筑文化學、建筑社會學、建筑科學整體及下屬各個分支都將產生深遠的影響，將對我國未來建筑、未來城市發展產生深遠的影響，會在很長時間內陸續顯示出太陽能建筑開源節流的特點。太陽能建筑集成了太陽能光伏發電、太陽能采暖／熱水、太陽能制冷空調、太陽能通風降溫、可控自然采光等新技術，可與淺層地熱能、風能、生物質能以及其他低品位能等廣義太陽能技術結合，屬于科技含量高、資源消耗低、環境負荷小的適宜建筑技術，匯集智能建筑和綠色建筑內容。因此，太陽能建筑將成為我國建筑的主要理念之一。
近年來，筆者有幸接觸參與太陽能利用項目，從國內外有關專家、學者處受益良多，對太陽能科學與建筑科學結合趨勢具有深刻印象。在本書寫作過程中，參閱了很多文獻資料，得到很多專家學者幫助，在此謹向所引用文獻的作者和給予關心支持的人表示謝意，參考文獻如有遺漏，望有關專家見諒。張耀明院士為本書作序，一些學者對本書進行評論（見封底），在此表示感謝。書中疏漏和不妥之處懇請讀者不吝指正。由于篇幅限制，很多收集資料沒有介紹。本書只能大致介紹自己設想的建筑材料發展的趨勢，只求拋磚引玉，希望將來年輕學者有新的內容豐富的著作出版。
著者
2016年11月
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鄒寧宇，河海大學材料學院，高工，院士秘書，長期在國家建材局（部）直屬研究院所工作，關注建筑節能材料的發展變遷。曾任中國硅酸鹽學會玻璃纖維分會理事，秘書長，江蘇硅酸鹽學會理事，中國絕熱節能材料協會理事，參加新型節能建材研發（后調河海大學參加太陽能熱發電項目研發），多年在有關報刊，會議介紹建筑節能，涉足太陽能行業后，更宣傳節能材料，智能材料，產能材料在建筑上應用的意義
1建筑材料與人類文明/1
1.1建筑材料與社會進步/2
1.1.1建筑材料對建筑風格和社會習俗的影響/2
1.1.2建筑材料與科技進步/4
1.1.3建筑材料與現代建筑/6
1.2材料和建筑幫助人類走向世界/7
1.2.1人類以“穴居”與“火塘”征服寒帶/7
1.2.2人類以“干欄”與“吊床”征服雨林/7
1.2.3人類以“帳篷”與“泥土”移居沙漠/8
1.2.4最難控制的熱濕氣候/8
1.2.5幾種就地取材的建筑材料/9
1.3材料與建筑壽命/10
1.3.1建筑材料的壽命因子/10
1.3.2材料與建筑毀壞/10
1.3.3廢棄建筑材料的危害/11
1.4建筑材料與居住健康/12
1.4.1毀滅羅馬帝國的材料/12
1.4.2現代污染/12
1.4.3傳說中的“兇宅”/13
2木材與木建筑/15
2.1木材特征/16
2.2木建筑的歷史/17
2.2.1從“有巢氏”開始/17
2.2.2早期木建筑/19
2.2.3干欄式建筑/20
2.2.4早期木建筑的營造/20
2.2.5中國木建筑的演變/22
2.2.6斗栱和金絲楠木/23
2.3著名古代木建筑/24
2.4現代木建筑/27
2.5茅草建筑材料與竹建筑材料/29
2.5.1茅草建筑材料/29
2.5.2竹建筑材料/30
2.6木塑材料/32
3泥土與土建筑/34
3.1泥土與早期建筑/35
3.1.1土堆、坑穴/35
3.1.2生土建筑(Earth Construction)/36
3.1.3泥磚/37
3.2通天塔、土金字塔、空中花園/39
3.2.1通天塔/40
3.2.2土金字塔/40
3.2.3空中花園/41
3.3古代埃及和也門土建筑/42
3.3.1古埃及人的土樓/42
3.3.2古也門人的沙漠土屋/42
3.4印第安人土屋、中國統萬城墻、福建土樓/42
3.4.1印第安人土屋/42
3.4.2中國統萬城墻/43
3.4.3中國福建土樓/43
3.5窯洞、土屋、石屋/44
3.6磚/45
3.6.1磚的生產/45
3.6.2土墻和磚墻/46
3.7瓦/48
3.8琉璃和瓷磚/49
3.9著名磚瓦建筑/50
3.10今日土建筑/51
3.10.1今日土建筑的特點/51
3.10.2掩土建筑與窯洞建筑/51
3.10.3夯土/54
3.10.4覆土與土壤儲熱層/54
3.10.5土工合成材料/56
4石材與石建筑/58
4.1石建筑概述/59
4.1.1石建筑的歷史/59
4.1.2石材和石建筑類型/60
4.2上古時期的石塊建筑/62
4.2.1石棚與積石冢/62
4.2.2巨石建筑/64
4.3古典時期的石材建筑/69
4.3.1石建筑的發展歷程/69
4.3.2羅馬道路——通天下/70
4.3.3大理石建筑/70
4.4一些著名石建筑/72
4.5石板和石貼面/79
4.6人造石材/81
5混凝土與混凝土建筑/83
5.1混凝土概念/84
5.2古代著名混凝土建筑/85
5.3其他膠凝材料/87
5.4現代水泥工業/89
5.4.1現代水泥的產生/89
5.4.2鋼筋混凝土/90
5.4.3現代鋼筋混凝土建筑/91
5.5FRP筋增強混凝土/95
5.6鋼筋混凝土建筑的發展/95
5.6.1高層建筑/95
5.6.2薄殼建筑/96
5.6.3水泥和混凝土改性/97
6玻璃建筑/99
6.1陽光和早期玻璃/100
6.2古代彩色玻璃/101
6.3溫室/103
6.3.1水晶宮/103
6.3.2展覽溫室/103
6.3.3現代世界著名玻璃建筑/105
6.4新型玻璃材料/108
7鋼鐵建筑和塑料建筑/111
7.1古代金屬珠寶建筑/112
7.2建筑用鐵的歷史/113
7.3從水晶宮到鳥巢——著名的鋼鐵建筑/115
7.3.1水晶宮/115
7.3.2埃菲爾鐵塔/116
7.3.3大廈與大橋/117
7.3.4中國國家體育場/119
7.4金屬裝飾材料/120
7.5塑料建筑/121
8地下建筑/125
8.1古代地下建筑/126
8.1.1洞穴和隧道的開拓利用/126
8.1.2古代地下石建筑/127
8.1.3地下磚瓦建筑/129
8.1.4地下水道/130
8.2現代地下建筑/131
8.2.1單體地下建筑/131
8.2.2太陽能熱水的地下儲存/132
8.2.3現代地下空間的開發/133
8.3地下建筑/135
8.3.1地下建筑學的興起/135
8.3.2地下建筑的優勢/136
8.3.3河海隧道/137
8.3.4軍事設施/137
8.3.5地下工程擴建/138
9柔性材料——膜建筑/140
9.1古代膜建筑/141
9.2天篷式建筑/143
9.3膜結構及材料/145
9.3.1膜結構特點/145
9.3.2膜結構材料的分類/146
9.3.3膜結構材料的特性/146
9.4現代膜建筑/147
10功能建筑材料(一)/151
10.1絕熱材料/152
10.1.1絕熱材料的概念/152
10.1.2絕熱材料的分類/153
10.1.3建筑用絕熱材料/153
10.2相變儲熱材料/158
10.2.1相變儲熱材料的概念/158
10.2.2建筑用相變儲熱材料/159
10.3防水材料/159
10.3.1建筑防水防潮的意義/159
10.3.2防水防潮材料的概念/160
10.3.3透水材料/162
10.4吸聲與隔聲材料/163
10.5防火材料/164
10.5.1防火的意義/164
10.5.2防火材料種類/164
10.6防電磁污染材料/166
10.7混凝土用助劑/167
11功能建筑材料(二)/168
11.1太陽能電池/169
11.1.1太陽能電池原理/169
11.1.2太陽能光伏發電的主要特點/170
11.1.3光伏建筑組件/171
11.2光譜選擇性吸收薄膜材料/174
11.2.1光譜選擇性吸收薄膜材料原理/174
11.2.2太陽能集熱器/175
11.3特種玻璃材料/176
11.4功能涂料/176
11.5光學材料/178
11.5.1發光材料/178
11.5.2反光材料/179
11.5.3光催化材料/179
11.5.4電光材料/179
11.5.5光導纖維/180
11.5.6細纖維狀建筑材料/180
11.6生態建筑材料/181
11.6.1生物降解材料/183
11.6.2仿生物材料/183
12建筑材料與建筑新概念/184
12.1建筑材料與建筑能耗/185
12.1.1建筑節能的意義/185
12.1.2建筑的能耗/186
12.1.3建筑節能對環境的影響/188
12.1.4建筑節能的主攻方向/188
12.2低能耗建筑與建筑材料/189
12.2.1優化墻體絕熱性/189
12.2.2使用新能源/189
12.2.3建筑材料的選用/190
12.3建筑新概念/190
12.4生態建筑、綠色建筑、可持續發展建筑/190
12.5智能建筑/192
12.6生命建筑/192
12.6.1生命建筑的概念/192
12.6.2生命建筑的材料/193
12.6.3綠色建筑材料、生態環境材料/194
12.7太陽能建筑概念/195
12.7.1太陽能建筑的興起/195
12.7.2現代太陽能建筑的定義與內涵/196
12.8太陽能建筑的類型/196
12.8.1太陽房/196
12.8.2被動得熱太陽能建筑/197
12.8.3主動得熱太陽能建筑/199
12.8.4太陽能材料及建筑一體化(BIPV)/199
12.8.5太陽能熱水系統實例/200
12.8.6跨季節蓄熱太陽能集中供熱技術/201
12.8.7太陽能空調/202
12.9太陽能建筑實例/202
12.10太陽能建筑的特點/206
13通風與采光/208
13.1通風與建筑節能/209
13.1.1通風與健康/209
13.1.2自然通風的優點/209
13.1.3自然通風系統/210
13.1.4熱壓、風壓的利用/212
13.2采光/215
13.2.1現代建筑的采光/215
13.2.2陽光照明的優點/215
13.2.3陽光直接照明/216
13.2.4反射陽光照明/220
13.2.5引入陽光/222
13.2.6建筑綠化/224
13.3通風與采光范例/225
13.3.1迎合調節陽光/225
13.3.2透光建筑/226
13.4新節能建筑/227
14未來建筑與未來建筑材料/229
14.1新建筑技術對建筑材料的要求/230
14.1.1超高層建筑與新材料/230
14.1.2大深度地下空間結構與新材料/230
14.1.3適用于海洋建筑的新材料/231
14.1.4用于宇宙空間結構物的新材料/231
14.1.5以生物直接作為建筑材料/231
14.1.6“繃帶”建筑材料/231
14.1.7特種混凝土/231
14.1.8智能材料/232
14.2建筑材料生產的工業化/233
14.2.1建筑材料的標準化、預制化、系統化/233
14.2.2建筑材料與新施工方式/234
14.3超級大廈/237
14.3.1攀高正未有窮期/237
14.3.2被風引擎的迪拜旋轉摩天大樓/239
14.3.3懸空建筑/239
14.4天似穹廬——巨型膜建筑/240
14.5未來住宅/241
14.5.1未來住宅特征/241
14.5.2非城之城/243
14.6地下工程/244
14.7立體農業/245
14.8人造海島/246
14.9太空建筑/248
后記/250
參考文獻/251
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