今天是:
设为首页  |  加入收藏

当前位置: 主页 > 学校社区 > 家长学校 > >>正文

科技新时代:自己盖幢绿色豪宅(图)
2020-11-21 22:04佚名 

  根据大学生提供的工程图纸,你就能造起一幢科技含量极高的太阳能房屋。

  这场大赛由美国能源部主办,总共有来自世界各地的20支队伍(由大学在校学生组成)参加

  你是愿意花200万在大城市里买间小房子蜗居,还是想用这笔钱盖幢绿色豪宅?快去郊外找块地,然后在美国加利福尼亚州的圣塔克拉拉大学里,温暖的阳光照射在一座未完工房屋的红色钢架上,在地面投下了一片仿佛邮票边缘一样的锯齿状阴影。一群“工人”在这座像新月一样弯曲的建筑周围忙碌着,有的在相互招呼着测量数据,有的在拧紧防潮板,还有的在用粉笔画线。他们每个人都头戴安全帽,身背工具包,再加上周围不断发出的钢铁与木板碰撞的声音,让这里看起来就像是一个热火朝天的建筑工地。

  但只要再细心观察一下,你就会发现,在这里工作的人们看上去实在不像专业的建筑工人。就拿那个在院子里挥动大锤砸向一堆砾岩的“工人”来说,他的胳膊看上去还没有锤子把粗,把钢钎砸进地面的工作让他颇有些力不从心。他举起锤子一次次地猛砸下去,却经常砸空,直到最后由于用力过猛自己大头朝下狠狠地摔在了地上,头上的大号安全帽也一下子飞了出去,惹得周围的人大笑不已,直到工地上的结构建筑经理、在圣塔克拉拉大学念大四的丹?鲁弗尼过来干预,这阵喧闹才终于平息下来。今年22岁的鲁弗尼接过大锤,干净利落地砸了几下,就把钢钎牢牢地砸进了地面。工作继续进行,但这场抡锤闹剧还是让这群年轻的建设者损失了宝贵的7分钟时间—他们实在没有多少时间可以浪费。

  整个学期,这些学生一下课就会立刻跑到建筑工地,他们平均每周至少要额外工作50个小时。到目前为止,他们完全凭借自己的力量控制着整个项目的财务支出,并且按照预定时间完成了138页工程图纸的建设—在这个过程中他们还要摘下安全帽完成学校里的各项考试。尽管距离最后期限还有几个月时间,但时间还是不够用。在截止日期到来之前,学生们必须要把校园里这座目前还仅仅是半成品的建筑全部建成,让它成为一座拥有超高能源使用效率的、依靠太阳能供电的未来住宅,去参加在华盛顿举办的太阳能房屋大赛。

  这场大赛由美国能源部主办,总共有来自世界各地的20支队伍(由大学在校学生组成)参加,最终,由这些学生完成的综合运用了各种创新工程学设计的作品将展开一场针锋相对的激烈竞争。其中有些大学代表队非常年轻,成员中年龄最大的也只有23岁,但另外一些队伍里则大多是研究生和被鲁弗尼称为“岁数大得好像已经在房屋建筑业干了好多年”的博士生。“我们都是在校生,没有任何建筑业的背景和经验。”圣塔克拉拉大学代表队的项目经理艾利森?科普夫说,“但我们却并不认为这是个大问题,如果一定要说有什么影响的话,我们反到觉得这是争取胜利的动力。”

  像这支队伍里的很多同伴一样,现年21岁的普瑞特?安纳德说:“这个项目已经成了我的全职工作,而学习好像反而成了副业。”当其他人合着落满灰尘的大喇叭里播放的Lady Gaga的歌曲吹口哨时,作为该队供水系统的负责人,安纳德正用手对着从这座不规则形状的建筑物的房梁之间露出来的蓝天比划着一个方块的形状。“我们要把光伏太阳能板和平板太阳能热收集器安装在房顶上,”他说,“此外还有为室内提供自然光照明的天窗。我们的房子不仅要有功能,也要看上去好看。”他将他们的战略描述为“一种年轻、大胆,充满硅谷风格的设计”—当然,他们也要面临各种“硅谷风格”的风险和挑战。比如说,出于安全上的考虑,天窗上带有薄膜太阳能收集器的百叶窗数量被大幅减少;他们还发现需要用到的有些产品很难在市场上找到,目前还不清楚是不是能通过其他途径搞到手;对于其他一些新颖的设计,学生们还得证明新材料有能力胜任它们的工作。

  除了这些之外,圣塔克拉拉大学代表队还要越过最后一个大障碍:要让它们的房子出现在赛场上。为此,队员们在建成他们的房屋之后,还要将它拆散,然后将所有零部件装入3辆大货车,再横穿美国将它送到华盛顿,到达之后再在6天时间内在作为比赛场地的国会大厦前的国家广场上将它重新组装起来。在整个大赛期间,他们还要居住在这所房子里。也就是说,他们不仅仅要建造一座太阳能供电的住房,而且还要亲自证明人们可以像在普通房屋中一样舒适地生活在太阳能房屋中。小组成员要在房子里洗澡、看电视、洗衣服、睡觉,甚至还要举行聚会来招待来其他代表队的成员。

  在大赛举办期间,专家评委将从10个方面—包括建筑结构、工程学和市场可行性—对每一幢太阳能房屋进行全面的评判,从照明灯安装的位置这样的细节着眼对它们进行仔细的考察。在本次比赛中,所有参赛代表队还需要遵守一项特殊的竞赛规则:所有房屋将被接入Potomac电力公司的供电网,用电表对每栋房屋消耗的电能和它们返还给供电系统的电能进行实时监测。如果这样的电表能够推广使用,那么将非常有助于供电企业更快速地对断电的情况做出反应,并能减少拉闸限电的情况发生。在太阳能房屋大赛中,这些电表还将被用来计分,如果房屋的发电量能够超过它们的耗电量,那么这个小组将得到50个奖励积分。

  圣塔克拉拉大学代表队所采用的供暖和制冷系统基本上能让它们的房子实现能源的供需平衡。“如果只依靠电能来完成全部供暖和降温工作,那肯定要消耗掉太阳能电池板产生的大量电能。”23岁的供热系统设计负责人蒂姆?桑诺特说。因此这些学生们设计了一套精巧的系统,利用太阳能热收集器来为安装在地板和天花板中的辐射管道供暖和降温。一台能量回收通风装置能够保持室内温度和湿度恒定,进一步减少了对暖通空调的依赖。“我们的设计要比目前我们居住的房屋中所采用的系统复杂得多。”桑诺特说,“我们在尝试利用目前尚未成为主流的技术来完成这样的工作。”但这种策略可能要冒一定的风险—在此之前,负责为他们的制冷系统提供太阳能吸收式制冷机的厂商就退出了这项计划,这个突如其来的变化让措手不及的学生们只能寻找其他替代方案。

  负责筹办太阳能房屋大赛的理查德?金介绍,他们之前也曾经见到过类似这样超前的技术应用。“学生们经常会使用几乎从没听说过的太阳能技术。”他说,“这也让我们有机会见识到这些新技术是如何被整合成一个系统发挥作用的,譬如像圣塔克拉拉大学代表队的辐射降温系统一样,还是第一次露面。”

  “制造出一个产品是一回事,把它应用于一栋符合标准的建筑中就是另一回事了。”Teragren公司负责运营的副总裁汤姆?古德汉姆说,“利用这些新产品真正建造一幢房子的好处在于,它能让人明白这东西不仅仅是一个概念设计,而是一种已经准备好投入实际应用的材料,它能够被整合到现有的设计中去。”Teragren公司目前正在与圣塔克拉拉大学代表队的太阳能房屋项目合作,对这些框架进行改进,制造中空的地板支撑框架。这些用整洁的框架式竹材所制成的支撑梁能够在地板下留出足够的空间用来安装管线,大大简化了安装和施工的难度。

  但所有这些前沿技术的应用其实还掩盖了一个最大的挑战—建造一座房屋本身并不容易,特别是对于这些还要抓紧时间完成学业的学生来说。不过,除了偶尔会做出一些被鲁弗尼称为“只有学生才会犯的错得离谱”的决定外,小组成员安纳德更愿意将缺少经验看成是自己的优势。没有现代建筑业中那些“成熟”的思想的束缚,他说,“我们要做的就是尽情发挥自己的创意,建造一幢绿色豪宅。”

关闭窗口