美国大学生团队亲手设计搭建未来太阳能住宅

《大众机械师》杂志10月11日报道 20个大学生团队在两周的时间内各自设计并搭建一栋太阳能住宅，这也许目前还只是“太阳能十项全能竞赛” (Solar Decathlon)中的一个比赛项目，而在不久的将来，这将有望成为全世界科技行业、建筑行业和能源行业日常工作项目之一。

“太阳能十项全能竞赛”是由美国能源部 (DOE) 赞助的建筑与能源科技竞赛，旨在设计、创建和管理最节能的太阳能住宅。竞赛要求每所参赛大学设计并建造一栋面积为74平方米的太阳能住宅，并将于10月9日-10月18日在华盛顿哥伦比亚特区的国家大草坪 (National Mall)创建“太阳能之村”，进行为期一周的现场竞赛。

美国能源部将对公众开放整个现场比赛的过程，10月14日，负责十个项目评分的裁判们会仔细考量每所房屋作品。与往年不同，今年的比赛中还将与波托马克电力公司合作，可以实时测量每个房屋的实际电力耗能量，能耗越低，评分自然越高。

比赛中，除了新技术新设计和各种创新外，单是亲手盖房子就不容易。对于这些边攻读大学课程边挤时间参加比赛的学生们而言，这无疑将是一次动脑动手的双重考验和挑战。当然，想要赢得比赛，最关键的还是创造力！

这次参赛的作品都是卓越的智慧结晶，其中的四个佼佼者特别值得一提。它们采用创新技术和前卫的建筑风格，在众多作品中脱颖而出。

1. 加利福尼亚州代表队

加利福尼亚州代表队的加热冷却系统是这次比赛中展示的少见新技术之一。该系统可以帮助房间温控用电量控制为零。23岁的设计负责人蒂姆-森纳特表示：“要控制屋内温度需要耗费大量的电，依靠太阳能供电很不划算，所以我们打算干脆不用电。我们设计出的一套地板和天花板辐射管系统，可以利用收集到的太阳热能来代替空调，很好地完成室内温控工作。”

加利福尼亚州代表队的房屋设计充分利用阳光和雨水，力求做到房屋的“零消耗”和“零浪费”，来看看几个核心技术：

温控――辐射管的妙用

来自屋顶的太阳能系统的热能将地板PEX管材中的水加热，为房间供暖。天花板中铺设的另一组辐射供冷管道则负责降温――管道中冷水经过天花板，吸收房间中的热量，达到降低室温的目的。

太阳热能的利用

屋顶上除了铺设太阳能光伏板外，还有平板式太阳热能收集器，可以让阳光经折射透过导热玻璃和辐射吸收涂层。这个过程能够加热防冻结液，将热量传递给屋内热水箱中的水，并通过管道抵达地板。

水资源的重复再利用

来自洗衣机、水槽和淋浴间的废水流经过装有粉沙、粘土和砾石的过滤装置，得以净化。过滤后的水可以用来浇灌菜园。此外，房屋还设有雨水收集系统，管道与池塘和房屋地下的水箱相连，最大限度利用水资源。

2.波士顿代表队

此外，波士顿代表队的设计也很抢眼。该队由波士顿建筑学院和塔夫茨大学组成，他们力求能将房屋的市场价格控制在30万美元以下。所以为了降低成本，学生们选择了200美元的分时微型逆变器（可将直流电转化为交流电），代替普通光伏阵列中常用的3000美元转换器。该队的太阳热能工程负责人罗斯-特斯维还特别选用了价格仅有普通价位三分之一的疏散软管制成平板热收集器。他解释道：“这让我们的房屋不会华而不实，而是绝对的经济实惠，同时保证了可持续发展性。”

3.弗吉尼亚州代表队

同样值得一提的是弗吉尼亚州代表队，弗吉尼亚理工大学的学生们搭建的房屋采用水泥地板，地板上安装了传感器和“地板气象站”，可以随时观测屋内屋外的温度变化。屋顶采用灵感来自于智能百叶窗的一系列滑动板组成，可根据屋内温度的变化来改变角度，以达到调节室温的目的。该队队长奥尔登-海利称：“这个反应灵敏的建筑方案可以帮助屋主更轻松的调节遮阳模式和隔热性能，对抗各种气候。当然天气好的时候，你大可敞开屋顶享受日光浴。”

4.亚利桑那州代表队