如何建造一栋既保护地球又节省钱包的房子

在美国能源部主办的太阳能十项全能竞赛中，大学团队必须设计和建造完全依靠太阳能供电的全尺寸房屋。由于每栋房屋的成本不能超过 25 万美元，参赛者大多使用现成的技术。

“今天就可以买到这些，”太阳能十项全能竞赛总监理查德·金说。“[团队] 充分利用所有可用资源，并尝试从中创造出一些有创意的东西。”这意味着本月在加利福尼亚州欧文市展出的 14 栋太阳能十项全能竞赛房屋所采用的创新、可持续解决方案也可以用于您的架子、墙壁或屋顶。

太阳能技术

如果你要使用太阳能，你可以选择使用哪种面板以及如何放置它们。在 INhouse，加州州立理工大学团队使用了“双面”太阳能电池板，这种电池板允许光线从两面进入。正面捕捉太阳的直射光线，而背面捕捉从地面或屋顶反射的光线。这种电池板每块成本约为 500 美元。

STILE House 团队是西弗吉尼亚大学和罗马大学的合作项目，他们选择将太阳能电池板安装在门廊上方的南北拱门上。电池板的阴影为户外休闲提供凉爽的阴凉，而它们的倾斜意味着太阳在天空中移动时可以更有效地照射到不同的电池板上。

与此同时，DURA Home 为太阳能电池板提供了一种城市友好型解决方案。如果你住在大都市的中心地带，而且没有顶层公寓，那么你可能没有屋顶或门廊来安装太阳能电池板。因此，纽约市立技术学院使用了更多功能、可堆叠的电池板，采用锯齿状垂直设计。

奥兰治县的 Casa Del Sol 团队通过简化流程，将太阳能电池板的效率提高了 10%。太阳能电池板通常发送直流电，另一个系统必须将其转换为交流电。但许多家用设备（如笔记本电脑和手机）都可以使用直流电。因此，Casa Del Sol 使用普林斯顿双向逆变器提供直流电，仅在必要时将其转换为交流电。

水温

大多数传统房屋使用电力或燃料来加热水，但参加太阳能十项全能竞赛的许多房屋直接利用了太阳光。毕竟，阳光使地球变热，那么为什么不用它来加热你的淋浴呢？密苏里科技大学的 NEST Home 让水流过金属屋顶，屋顶在白天升温。在比赛中，气温达到 106 华氏度，该系统非常高效，水几乎沸腾了。

NexusHaus 是美国德克萨斯大学奥斯汀分校和德国慕尼黑工业大学合作建造的一项项目，它以类似的方式在遮蔽门廊的顶篷中收集水。

DURA Home 团队利用一种名为 SunDrum 的预制系统，该系统利用太阳能电池板本身产生的多余热量来加热水并产生更多的电能。

但 Casa Del Sol 的解决方案或许是最具创新性的：他们用真空玻璃管捕获热量，每个玻璃管的成本约为 10 美元。然后他们利用这种热量加热水，水流经管道，使淋浴变得舒适。

气温

Casa Del Sol 的热水还可以流入房屋的天花板。在那里，一种名为 PEX 的柔性塑料管在热水流过时散发热量。同样的系统还可以使用冷冻水为房屋降温。而且这些管子每 100 英尺的成本仅为 30 至 50 美元。

在 Indigo Pine，冷却来自下方，而不是上方。克莱姆森大学团队将水泥地基设计成棋盘格状，中间留有空隙。这样地面就可以被动地冷却或加热空气。

但加州大学戴维斯分校的团队拥有最凉爽的空调。他们的 Aggie Sol 房屋的倾斜屋顶将雨水汇集到一个容器中。晚上，当空气较冷时，他们的系统将水送回屋顶，并用洒水器将其喷出。空气暴露使水冷却，当它落回屋顶时，它回到雨水容器中，然后流到地板下，使房子凉爽。

材料

大部分房屋都使用回收或再生材料。就像鸟舍一样，NEST Home 完全由废弃的零碎物品建造而成。团队使用木托盘制作外部结构，使用集装箱构成内部结构。

INHouse 和 Team Alfred 的 ALF 都由结构隔热板支撑，这种隔热板兼具墙体的强度和隔热层的温度调节功能。每平方英尺的隔热板成本为 4 到 6 美元。STILE House 选择了一种更便宜的隔热材料（每平方英尺约 2 美元），由回收的牛仔布制成，因为那些喇叭裤必须有个地方放。

Indigo Pine 的创造者想出了一套完整的建筑系统，名为 SimPLY。它向计算机数控 (CNC) 机器发送指令，将木材切成块。然后，这些预先切割好的木材可以运到施工现场，像乐高积木或宜家家具一样拼接起来，无需电动工具。

绿色空间

科学表明，当我们看到绿色空间时，我们会更快乐。如果我们不每两天购买一包有机樱桃番茄，我们的支票账户会更快乐。十项全能运动员经常将对植物的渴望与对食物的渴望结合在一起。纽约州立大学布法罗分校的学生将他们的 GRoW Home 集中在这样一个想法上：即使是纽约州北部的居民也应该全年都有植被。他们的家包括一个 320 平方英尺的温室。只需一点点（好吧，很多）摆弄，现有房屋的门廊就可以变成一个常年适合植物生长的环境。

水培花园也比比皆是。NEST Home 的下坡管道利用重力来浇灌植物。加州州立大学萨克拉门托分校建造的 Reflect Home 有一面垂直的“绿墙”——你可以用毛毡制作自己的绿墙。

在 ALF，重点是草坪。美国人喜欢草坪，但浇水越多，草坪就越绿。为了避免浪费水，团队安装了 Pearl 的优质超低维护草坪，这种草坪比多肉植物需要的水更少，吸收的碳量是普通院子的四倍。一袋 5 磅重的 Pearl 草坪要花 36 美元。

防风雨

这栋密封防水的 SURE House 获得了此次活动的金牌，其耗电量比传统房屋少了 90%。其可展开的防风百叶窗在打开时可起到遮阳作用，还可收集太阳能，只需 20 磅的力气即可拉下。这栋房屋可在 45 分钟内完全防风，这对团队来说非常重要，他们的灵感来自飓风桑迪。

EASI 住宅是西新英格兰大学、巴拿马理工大学和中美洲理工大学的联合项目。由于有锚将其固定在地面上，它可以抵御强大的飓风和地震。

克劳德学院和德鲁里大学团队在设计 Shelter-R ³房屋时也考虑到了自然灾害。他们所面对的是 2011 年乔普林龙卷风。他们建造了一座模块化房屋，以便快速运输和组装。这使得它能够在灾难发生时为其他房屋提供电力，并作为救援行动的基地。

每个太阳能十项全能竞赛团队的目标受众都不同，从龙卷风走廊的居民到城市家庭再到农场​​工人。但他们都希望公开自己的技术和创新，帮助世界各地的人们过上更可持续的生活。如果你能买得起双面太阳能电池板和双向逆变器，那就太好了！如果没有，自制绿墙是一个很好的起点。