美國大學生團隊親手設計搭建未來太陽能住宅
http://www.debgrams.com 2009-10-12 14:02 來源：《大眾機械師》雜志
據《大眾機械師》雜志10月11日報道 20個大學生團隊在兩周的時間內各自設計并搭建一棟太陽能住宅，這也許目前還只是“太陽能十項全能競賽” (Solar Decathlon)中的一個比賽項目，而在不久的將來，這將有望成為全世界科技行業、建筑行業和能源行業日常工作項目之一。
“太陽能十項全能競賽”是由美國能源部 (DOE) 贊助的建筑與能源科技競賽，旨在設計、創建和管理最節能的太陽能住宅。競賽要求每所參賽大學設計并建造一棟面積為74平方米的太陽能住宅，并將于10月9日-10月18日在華盛頓哥倫比亞特區的國家大草坪 (National Mall)創建“太陽能之村”，進行為期一周的現場競賽。
美國能源部將對公眾開放整個現場比賽的過程，10月14日，負責十個項目評分的裁判們會仔細考量每所房屋作品。與往年不同，今年的比賽中還將與波托馬克電力公司合作，可以實時測量每個房屋的實際電力耗能量，能耗越低，評分自然越高。
比賽中，除了新技術新設計和各種創新外，單是親手蓋房子就不容易。對于這些邊攻讀大學課程邊擠時間參加比賽的學生們而言，這無疑將是一次動腦動手的雙重考驗和挑戰。當然，想要贏得比賽，最關鍵的還是創造力！
這次參賽的作品都是卓越的智慧結晶，其中的四個佼佼者特別值得一提。它們采用創新技術和前衛的建筑風格，在眾多作品中脫穎而出。
1. 加利福尼亞州代表隊
加利福尼亞州代表隊的加熱冷卻系統是這次比賽中展示的少見新技術之一。該系統可以幫助房間溫控用電量控制為零。23歲的設計負責人蒂姆-森納特表示：“要控制屋內溫度需要耗費大量的電，依靠太陽能供電很不劃算，所以我們打算干脆不用電。我們設計出的一套地板和天花板輻射管系統，可以利用收集到的太陽熱能來代替空調，很好地完成室內溫控工作。”
加利福尼亞州代表隊的房屋設計充分利用陽光和雨水，力求做到房屋的“零消耗”和“零浪費”，來看看幾個核心技術：
溫控——輻射管的妙用
來自屋頂的太陽能系統的熱能將地板PEX管材中的水加熱，為房間供暖。天花板中鋪設的另一組輻射供冷管道則負責降溫——管道中冷水經過天花板，吸收房間中的熱量，達到降低室溫的目的。
太陽熱能的利用
屋頂上除了鋪設太陽能光伏板外，還有平板式太陽熱能收集器，可以讓陽光經折射透過導熱玻璃和輻射吸收涂層。這個過程能夠加熱防凍結液，將熱量傳遞給屋內熱水箱中的水，并通過管道抵達地板。
水資源的重復再利用
來自洗衣機、水槽和淋浴間的廢水流經過裝有粉沙、粘土和礫石的過濾裝置，得以凈化。過濾后的水可以用來澆灌菜園。此外，房屋還設有雨水收集系統，管道與池塘和房屋地下的水箱相連，最大限度利用水資源。
2.波士頓代表隊
此外，波士頓代表隊的設計也很搶眼。該隊由波士頓建筑學院和塔夫茨大學組成，他們力求能將房屋的市場價格控制在30萬美元以下。所以為了降低成本，學生們選擇了200美元的分時微型逆變器（可將直流電轉化為交流電），代替普通光伏陣列中常用的3000美元轉換器。該隊的太陽熱能工程負責人羅斯-特斯維還特別選用了價格僅有普通價位三分之一的疏散軟管制成平板熱收集器。他解釋道：“這讓我們的房屋不會華而不實，而是絕對的經濟實惠，同時保證了可持續發展性。”
3.弗吉尼亞州代表隊
同樣值得一提的是弗吉尼亞州代表隊，弗吉尼亞理工大學的學生們搭建的房屋采用水泥地板，地板上安裝了傳感器和“地板氣象站”，可以隨時觀測屋內屋外的溫度變化。屋頂采用靈感來自于智能百葉窗的一系列滑動板組成，可根據屋內溫度的變化來改變角度，以達到調節室溫的目的。該隊隊長奧爾登-海利稱：“這個反應靈敏的建筑方案可以幫助屋主更輕松的調節遮陽模式和隔熱性能，對抗各種氣候。當然天氣好的時候，你大可敞開屋頂享受日光浴。”
4.亞利桑那州代表隊
最后不能錯過的是亞利桑那州代表隊的作品。在亞利桑那州，太陽的角度與其他州不同，陽光在屋頂停留的時間很短，大部分時間是直接斜射入屋內。所以亞利桑那大學的學生們為房屋制作了旋轉鉸鏈，可以調整朝南的單體式墻面和屋頂裝置，已達到更理想的角度，捕捉更多的陽光。太陽板下安裝的氣流通道和隔熱層可以幫助降溫。隊長馬特-金德爾表示：“屋頂表面的溫度有可能高達150-160華氏度，雖然光伏板的額定耐溫能力遠超過這個溫度，但如果它們能涼爽一點會工作得更順利。”
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