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《科学24小时》

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世界首富的零能源建筑

2015-04-14 10:46:21


201523日,胡润研究院发布了“2015 胡润全球富豪榜”,59 岁的微软公司创始人之一比尔·盖茨凭借其在投资方面的巨大收益,蝉联了胡润全球富豪榜的第一宝座。

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“凤凰,非梧桐不栖。”像盖茨这样举足轻重的大人物,住得自然也极其讲究。他的宅邸坐落在美国西雅图,堪称当今智能家居的经典之作,外界更是称它为“未来生活预言”的科技豪宅。这座耗费重金打造的智能住宅,汇集了目前世上最先进的科学技术,厨房、卫生间、卧室、花园,所有的一切都由电脑程序控制。在主人到家的那一刻,从房间、客厅的温湿度到浴缸里的洗澡水都会准备妥当,甚至智能厨房还能奉上一桌香喷喷的饭菜……

但今天,我们的主角并不是这座“大屋”(Big House),而是盖茨倾力打造的零能源建筑——一个真正在能源上实现自给自足的现代化居所。

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有钱,任性

众所周知,比尔·盖茨有三大人生理想,其中一个就是要让所有人都能用上清洁、经济的电能,以解决全球日益严峻的能源问题。所以,当有科学家建议他投资零能源住宅项目时,他便毫不吝啬地写下了一张1500万美元的支票。盖茨对项目负责人的要求只有两个:能源自供及消耗达到平衡;售价在80万美元以内。

接受盖茨委托的是美国最前卫的设计师考克斯·霍尔姆斯(Cox Holmes),他的团队将方案地点选在旧金山东部的褐色丘陵上。房屋总建筑面积342平方米,包括三间卧室、两个浴室、一间阅览室和一个能停放两辆汽车的车库。

世界首富希望这座零能源建筑能有宽大的门窗,以满足室内的采光,而正对着客厅的法式大门则能直通后院的花园,地面到天花板的高度为3.5 米。

此外,还应当有竹制的地板、鹅卵石装饰的壁炉和一个低温冷藏库。历时7个月,这座零能源建筑终于完成,期间盖茨多次赶赴施工现场考察工程进度,对设计思路和施工质量都给予了很高的评价。他还希望能将一些新的技术克隆到自己的住宅,为切实减少能源消耗做出贡献。


有光没光,都任性

与普通民居相比,这栋太阳能别墅鲜明地展现了它的特点。在它的屋顶上有一组闪光的黑色光电电池,车库里则安装有特殊的大型落地热水器,而在两组天窗附近还有小型气象传感器。客厅走廊里最显眼的是石英钟大小的能量监控面板,这很像一个数字化的公用电表。这套零能源住宅与公共电网相连,住宅通过光电电池,将太阳能转换为电能,用这种方法发电不仅足以保证住宅的日常消耗,而且多余的电量还能售卖给公共电网。

在夜晚或阴天等光照不足的时候,它和普通住宅一样,可以通过公用供电系统满足日常用电。而在天气晴朗的时候,住宅的供电方式就完全不同了。其屋顶的光电电池完全可以满足一个四口之家的正常能源需要。

 

有能量,不任性

解决了能源的来源问题,接下来就该考虑如何充分利用能源了。关于这一点,霍尔姆斯在建造房屋之初就设计了一些解决方案。首先,使用隔热效果较好的混凝土作地基,并在地基周边加设一层聚苯乙烯。其次,使用纤维素填充墙体,使住宅具有更好的隔热效果。最后,住宅的所用门窗都使用双层玻璃,并在玻璃上覆盖一层透明材料,这种材料可以更好地反射热辐射。最令人称道的是,设计团队还在车库里安装了一个巨大的储水池,它是太阳能热水系统的一部分。储水池

不仅可以为住宅提供热水,还可以在冬天解决住宅的供热问题。其内部完全是智能化设计,一旦有人进入厨房或浴室,运动传感器就会激活一个操作泵,这样就可以随时提供热水。

而让霍尔姆斯最引以为傲的还是这套房子的通风系统,他形象地称之为“夜晚微风”——使人倍感舒适惬意。这套通风系统能在夜晚吸入凉爽的室外空气加以储存,并在白天向室内吹送。这既能有效地降低室温,还能减少空调的使用频率。它的降温原理其实并不复杂——安装在住宅一侧的天气传感器可以感知室外的温度,分析得知第二天的气温,然后它会把获取的信息传输到计算机控制系统,最后变速风扇将根据指示提供适量的经过冷却的气流。由此可见,这幢零能源建筑自成能量供求体系,从建造之初的隔热地基打造,到不加装饰的地面铺设,再到一整套高科技电子系统控制,它们能让室内温度始终保持凉爽宜人,且不受室外气温的影响,更能通过丰富的太阳能满足家庭日常用电需求。

 

但可惜的是,为这幢建筑设计的大部分建造方案,目前都只考虑到了美国加州独特的气候条件。那里是典型的地中海气候,全年阳光明媚,干燥少雨,因此设计团队无需担心太阳光是否充足。但如果将这种零能源建筑搬移到一些阳光稀缺的地区,也许就不能发挥它的功用了。设计团队始终在考虑降低室内温度,增加通风,以应对加州干热的天气。但如果是在过度阴冷的地区,那他们的设计显然不能解决问题。当然,盖茨也提出了自己的意见。他认为,这座房子的造价还是偏高了一些,他希望能将价格降至3040 万美元之间,让大部分美国民众都可以承受。盖茨说:“只有人们买得起,它的节能环保价值才能体现。”

 

阅读必备

零能源建筑(Zero Energy Consumption Buildings),也叫零能耗建筑,是不消耗常规能源的建筑,它完全依靠太阳能或其他可再生能源实现能源供给。

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