20 支队伍参加“太阳能村”竞赛建造高科技房屋

过去两周，美国能源部 2009 年太阳能十项全能竞赛在华盛顿特区国家广场举行，绿色生活的美好未来由此展现。这项两年一度的竞赛将于本周末结束，来自世界各地的数百名大学生将在一个临时的太阳能村里度过两周，观众可以参观学生设计的房屋，惊叹最新的绿色技术。

这些太阳能住宅应有尽有，包括尚未商业化的产品——如自激活卷曲金属遮阳帘、由活植物和再生植物制成的墙壁以及向太阳倾斜的屋顶，这些屋顶使它们成为从凤凰城到法戈的高效太阳能捕捉器。担心外出时效率问题？一款可以控制整个房屋的 iPhone 应用如何？

研究团队包括工程学、建筑学、平面艺术和营销专业的学生，​​他们通常要到就业市场才会一起工作。

德国队“令人意外”的设计获得了总冠军，部分原因是他们的房子在净计量竞赛中表现优异，该竞赛测量了房子在整个竞赛期间产生和消耗的净能量。房子的墙壁和屋顶上都装有太阳能电池板，即使在多云条件下也能提高其性能。德国队在净计量竞赛中获得了 150 分中的 150 分，一举击败伊利诺伊大学香槟分校，夺得冠军。

除了是无与伦比的教育机会外，十项全能比赛还是新一代节能产品和设计的试验场。有些产品和设计，比如利用太阳加热的地暖管，看起来如此显而易见，以至于每家每户都没有它们真是奇怪；而其他产品和设计则无疑是现代的。

一些突出之处：

• 亚利桑那队的铰链屋顶可以根据太阳光线的角度移动
• 密苏里州团队的生态屋顶和墙壁材料，取自该州种植的高粱和橡树等农作物
• 加州队的即热淋浴器，其工作原理是通过浴室运动探测器激活的热泵来循环水
• 波士顿团队的微型逆变器，每个逆变器可以为几块太阳能电池板供电，价格仅为普通光伏电力转换器的一小部分
• 加州队和弗吉尼亚理工大学队使用 iPhone 应用程序控制住宅的太阳能发电、娱乐、供暖和照明系统
• 波士顿团队与亨特道格拉斯共同开发的窗户，将气体、凝胶和空气层结合在一起，在冬季太阳低垂时形成一面吸热墙；在太阳下山时，热量散发到整个房子。

“你将学习沟通、团队建设、执行等技能，我们称之为创业 101，”加州圣克拉拉市圣克拉拉大学四年级学生、加州团队 Refract House 首席水利工程师 Preet Anand 说道。“我们所学到的东西……是其他大学经历所无法比拟的。”

十项全能运动的使命之一是加速将新兴技术推向市场。多个团队与所在州的公司合作发明新材料或新产品，其中一些正在等待新专利。

阿南德说，Valence Energy 是一家由参加 2007 年比赛的圣克拉拉大学校友组成的公司，该公司帮助加州队设计了一套可以通过 iPhone 应用程序操作的全屋控制系统。照明、娱乐、供暖和供水系统，甚至窗帘都连接到一台用户可以远程访问的主计算机上。

“他们帮助让所有东西都能互相沟通。所以你可以通过 iPhone 或网站，在回家的路上也可以在车里改变家里的温度，”他说。

爱荷华州立大学的研究团队与 AccuTemp Energy Solutions 公司以及门窗制造商 Pella 展开合作，为其 Interlock House 打造了一扇隔热性能更好的门。

爱荷华州立大学机械工程研究生蒂莫西·伦茨表示，这扇门采用真空隔热板，隔热值达到 R40——这与典型的天花板的隔热水平相当，对于一扇门来说，这是一个前所未闻的隔热值。

“这几乎使它成为一堵墙，”伦茨说。

顺便说一句，许多房屋的密封性非常好，因此还必须发明特殊的通风系统。由来自加拿大阿尔伯塔省四所高等学校的学生组成的团队设计了一种尽可能节省能源的冷热空气排气系统。能量回收通风机基本上是一种覆盖着特殊材料的箱式风扇，可使出风和进风之间进行热交换。

“在老房子里，你不需要担心机械通风，因为房子漏风严重。但在较新的高性能住宅中，情况并非如此，”正在卡尔加里大学攻读环境设计硕士学位的迈克尔·盖斯特维克 (Michael Gestwick) 说道。“我们的系统高度集成，而你会看到许多其他系统都是分离的——一个系统用于加热，另一个系统用于冷却，除此之外还有一台通风机。我们将所有这些部件组装在一起，并编写控制逻辑使其协同工作。”

所有参赛队都花了大约两年时间设计、规划和建造自己的房屋。每栋房屋都必须在各自的大学组装，拆开后用卡车运到华盛顿，然后在比赛开始前在国家广场重新组装。所有房屋都配备了最新的节能电器和家庭娱乐系统——参赛队必须做饭、洗衣服、举办电影之夜，以及其他典型的家庭活动。这 10 个类别旨在证明太阳能房屋不仅可以凉爽高效，而且舒适宜居。

一些团队将后者牢记在心，因为他们知道许多有环保意识的消费者可能不想住在像杰森一家那样的房子里。

“其他房屋虽然很酷，而且设施齐全，但看起来就像一艘宇宙飞船。它们并不适合我们想象中的地区，比如爱荷华州的中型城镇，”伦茨说。

爱荷华州立大学的这所住宅看起来像是一分为二的牧场式住宅，屋顶向着太阳倾斜。其他人则更进一步——明尼苏达大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的团队设计了具有传统山墙式屋顶的住宅，甚至为了美观而牺牲了能源收集能力。

形式与功能在建筑领域一直备受争议；波士顿建筑学院院长杰夫·斯坦 (Jeff Stein) 是波士顿团队的一员，他说十项全能比赛为形式与功能提供了一种新的思考方式。他指出，在西方社会，人们每天在户外度过的平均时间为 72 分钟。

“建筑物非常重要，它们的重要性远远超过了我们上一代人所给予的关注。现在，人们有了不同的思考方式，而太阳能十项全能竞赛就是实现这一转变的触发器，”他说。

此外，它还将帮助学生找到工作。来自爱荷华州立大学的伦茨表示，他希望从事建筑和能源效率领域的工作。

“这方面还有很大的改进空间，”他说。“我见过很多捐赠产品或服务的人，他们不停地问，‘你什么时候毕业？’”