如何建造一座既能拯救地球又能省钱的房子

在美国能源部赞助的“太阳能十项全能”（Solar Decathlon）比赛中，参赛高校团队必须设计并建造完全依靠太阳能运行的实际大小的住宅。由于每栋住宅的成本不得超过25万美元，参赛者们大多使用了现成的技术。

“这些都是今天就可以获得的，”太阳能十项全能大赛总监Richard King说。“[参赛团队]将所有可用的技术融合在一起，并尝试创造出一些有创意的作品。”这意味着，在今年10月于加利福尼亚州尔湾展出的14栋太阳能十项全能住宅中所应用的创新、可持续的解决方案，也可能最终出现在您的书架、墙壁或屋顶上。

太阳能技术

如果您想使用太阳能，可以选择不同的太阳能电池板类型以及它们的安装方式。在加州理工州立大学团队的“INhouse”项目中，他们使用了“双面”太阳能电池板，这种电池板可以从两侧接收光线。正面捕捉阳光直射，而背面则捕捉从地面或屋顶反射的光线。这种类型的电池板每块价格约为500美元。

西弗吉尼亚大学和罗马大学合作的“STILE House”团队选择将太阳能电池板安装在门廊上方呈南北走向的拱形结构上。电池板的阴影为户外休闲提供了凉爽的遮蔽，而它们的倾斜角度意味着随着太阳在天空中的移动，不同角度的电池板能更有效地接收阳光。

与此同时，“DURA Home”（耐用之家）提供了一种适合城市的太阳能电池板解决方案。如果您居住在大都市的中心，并且不是住顶层公寓，那么您可能没有屋顶或门廊来安装太阳能电池板。因此，纽约市科技学院采用了更通用的、可堆叠的、带有锯齿状垂直设计的电池板。

奥兰治县代表队的“Casa Del Sol”（太阳之屋）通过简化一个过程，将其太阳能电池板的效率提高了10%。太阳能电池板通常产生直流电（DC），需要另一个系统将其转换为交流电（AC）。然而，许多家用电器，如笔记本电脑和手机，都可以直接使用直流电。因此，“Casa Del Sol”使用“Princeton Bidirectional Inverter”（普林斯顿双向逆变器）来提供直流电，仅在需要时才将其转换为交流电。

水温

大多数传统住宅使用电力或燃气来加热水，但在太阳能十项全能比赛中的许多住宅直接利用太阳的光线。毕竟，阳光可以加热地球，为什么不能用它来加热您的淋浴呢？密苏里科技大学的“NEST Home”（巢居）让水流过其金属屋顶，金属屋顶在白天会升温。在比赛期间，当时气温高达106华氏度（约41摄氏度），该系统效率极高，水几乎要沸腾。

德克萨斯大学奥斯汀分校和德国慕尼黑工业大学合作的“NexusHaus”（连接之家）以类似的方式收集水，通过一个遮蔽门廊的顶篷。

“DURA Home”团队使用了名为“SunDrum”（太阳鼓）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电能。

但“Casa Del Sol”可能拥有最具创新性的解决方案：他们利用真空玻璃管收集热量，每根成本约10美元。然后，他们利用这些热量加热水，水流经管道，使淋浴舒适宜人。

气温

“Casa Del Sol”的热水也可以流入房屋的天花板。在那里，柔性塑料管道（称为PEX）在热水流经时会散发热量。该系统也可以通过使用冷水来为房屋降温。这些管道每100英尺的成本仅为30至50美元。

在“Indigo Pine”（靛蓝松）项目中，制冷来自下方而非上方。克莱姆森大学团队将水泥地基设计成棋盘格状的中间层，留有开放空间。这使得地面可以被动地为空气降温或加热。

但加州大学戴维斯分校的团队拥有最酷的空调。他们的“Aggie Sol”（农夫太阳能）房屋的倾斜屋顶将雨水导入一个容器。在夜间，当气温较低时，他们的系统会将水输送到屋顶，并通过喷淋器喷出。空气接触使水降温，当水落回屋顶时，会回到雨水容器，然后流到地板下方为房屋降温。

材质

大多数住宅都使用了回收或再利用的材料。“NEST Home”完全由废弃的零部件构成，就像一个鸟屋。该团队使用木托盘制作外墙，并使用集装箱构成内部结构。

“INhouse”和Alfred大学团队的“ALF”（阿尔弗）都采用了结构隔热板（SIPs）作为支撑，这种板材结合了墙体的强度和隔热材料的温度调节能力。每平方英尺的板材成本为四到六美元。“STILE House”选择了更便宜的隔热材料（每平方英尺约两美元），由回收牛仔布制成——毕竟那些喇叭裤总得有个去处。

“Indigo Pine”的创造者开发了一个名为“SimPLY”（简易）的整体建造系统。该系统向计算机数控（CNC）机床发送指令，机床将木材切割成零件。然后，这些预切割的木材可以被运往建筑工地，像乐高积木或宜家家具一样组装起来，无需电动工具。

绿色空间

科学表明，当我们看到绿色空间时会更快乐。而且，如果我们不必每两天就购买一包有机樱桃番茄，我们的银行账户也会更快乐。太阳能十项全能的参赛者们常常将对植物的热爱与对食物的需求结合起来。纽约州立大学布法罗分校的学生围绕“GRoW Home”（绿色住宅）展开构思，旨在让即使是纽约北部地区的居民也能全年拥有植被。他们的住宅包含一个320平方英尺的温室。稍加（好吧，是很多）改造，现有房屋的门廊就可以变成一个全年都适合植物生长的环境。

水培花园也随处可见。“NEST Home”的向下倾斜管道利用重力为植物浇水。加州州立大学萨克拉门托分校创作的“Reflect Home”（映照之家）设有一个垂直的“植物墙”——您也可以用毛毡制作一个。

在“ALF”项目中，重点是草坪。美国人喜爱草坪，但草坪需要大量的水才能保持翠绿。该团队没有浪费水，而是安装了“Pearl’s Premium Ultra-Low Maintenance”（珍珠高级超低维护）草坪，它比多肉植物需水量更少，吸收的碳量是普通草坪的四倍。一袋五磅装的Pearl's草坪种子价格为36美元。