回顾丨第三届中国国际太阳能十项全能竞赛

前言

绿色光年志愿者团队有幸参加了在张家口市张北县举办的第三届中国国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon)全程。理事长倪欢老师担任大赛宣传与传播组的评委之一。这是由初二的绿光志愿者刘修安从现场采写的报道。

第三届中国国际太阳能十项全能竞赛（Solar Decathlon China）于2022年8月8日在河北省张家口市张北县拉开帷幕。本次大赛共有十五支由国内外知名高校合作组成的赛队参赛。他们共设计了十五栋新能源建筑房屋，全部是使用环保的可再生能源。房屋的评比标准包括建筑设计、市场潜力、工程设计、宣传推广、创新能力、舒适程度、家用电器、居家生活、电动通勤、能源绩效，最终评选出融合完美设计、智慧能源、多样创新和市场潜力的优秀作品。各高校参赛队在运用先进技术的同时，为了应对地方的气候，降低总体的建造成本，以及为了贴合各自的主题，也都在其基础上做出了创新与改进。

此次大赛的比赛地区位于河北省张北县，属中温带大陆性季风气候。在夏季，这里是消夏避暑胜地；但在冬季，这里相比于其他地区会寒冷很多。因此房屋的保暖材料以及供暖设备就格外重要。而这其中便不乏一些新奇独特的设计。

苏州大学的DTU-SUDA赛队在房屋的墙体上特殊的设计，墙体共有七层，最外层为用于装饰的竹制面板，它们都被固定在木制龙骨上，接着是一层防水层，以及一层欧松板来固定建材，再往内部是总厚度为120mm的两层岩棉板，作为房屋的主要保温材料，接着是一层欧松板以及加装上去的挤塑板。依靠这样的设计，不仅能够起到很好的保温效果，还可以减少房屋内供暖电器的使用率。

除了使用较为常见的岩棉板作为保温材料，哈尔滨工业大学的HIT+赛队也做出了奇思妙想的设计。他们的房屋使用了松木作为整体结构的材料，并在墙体内采用秸秆作为保温材料，加工成稻草砖。虽说松木结构成本稍高，但使用秸秆作为保温材料，便可大幅降低其建造成本。

其次还有合肥工业大学的HUI赛队也尝试了一种新颖的技术：特朗勃集热墙。此墙将向阳的外表面涂以深色的选择性涂层以加强吸热，并减少辐射散热，使该墙体成为集热器，通过气孔的开闭和可动绝热层的移动来实现室内温度的调节。这是首次在一个完整的住宅建筑中尝试这个技术。

西交利物浦大学的Y-Team赛队所采用的特殊材料ETFE气枕，以及他们对室内保温的三层隔层的设计。在他们的房屋外层使用了ETFE气枕，防潮防水的同时还可以保持室内恒温。第二层为一道绿化墙，可以净化和储存空气。建筑内的墙体全部采用竹制材料，可以吸附二氧化碳和保持室内温度。

除此之外，清华大学的THU赛队还运用到了自主研发的一种特殊材料来给房屋供暖。由特殊材料制成的复合可拆装墙面，可以通过太阳光的照射，收集热能并储存于墙体内，在寒冷天气下可以给屋内供暖，这样便减少了地热及空调的使用率，用物理方式给屋内供暖。

当然除了通过物理方式给房屋供暖，也需要借助地暖、空调等设备。例如西安建筑科技大学与西南民族大学联合的Qiju3.0在地板的下方装配了可收集地辐射的热泵装置，可帮助地暖系统给建筑内供暖。

除了满足对于气候的需求，满足人们的日常生活也同样重要。在生活当中，有非常多需要用到水的地方，例如喝水、洗漱、洗澡等，因此每天都会有很多生活污水需要排出。如何更加环保地处理这些污水呢？中国矿业大学的 CUMT&AGH&HSP联合赛队就使用了一套较为完整的污水处理系统，他们在房屋外装配了一个小型污水处理厂，用于处理洗澡、洗漱等生活污水以及收集到的雨水，对这些水进行过滤后，便可用于灌浇周围的绿植，还可以在中庭养鱼来观赏。而关于排泄物的处理，他们在厕所中装配了生物降解马桶，因此没有这方面的污水需要处理。

说到浇灌周围绿植，深圳大学SRF联合赛队对此采用了一种较为新颖的设计，他们在房屋外围的底部预设了沟槽，在春夏季通过屋顶收集雨水并进行处理后，水流经此沟槽，对院子里的绿植进行浇灌。在炎热天气下，沟槽与房屋之间的缝隙还可以加速室内的空气流通。到了秋冬季，由于极低的气温，沟槽中的水结冰后，便会将缝隙填补上，使房屋成为密闭空间，提高了升温的效率。

各个赛队在技术上都使用了很多奇妙的设计。但作为一栋房屋，它的“颜值”也是相当重要的。例如东南大学的Solar Ark赛队设计的房屋，其外观采用较为美观的曲线设计，并且这个曲线并不是完全是曲线，而是用多条直线拼凑而成的，这样的设计可以减少建造曲线外形对建筑材料造成的浪费。且房屋上方装配了80块光伏板发电，平均一天就可以发200多度电。

既然发电能力很强，那就必定需要好的储能能力，去预防和度过极端恶劣的天气。如西安交通大学的XJTU+赛队，他们采用了氢能储能的设备，虽然施工因疫情未实现，仍带来很多想象空间。深圳大学的联合赛队还提出了在储能的蓄电池寿命结束后，可以回收使用从电动汽车上淘汰下来的动力电池，这些电池使用了一段时间后，电动汽车就不能再使用了，但它自身仍然有非常好的储电能力，还可以仅作为储电电池进行梯级利用。

在一栋房屋中，每一个配件都应该合成为一个整体，其中包括智能家居之间进行联动。天津大学的Tianjin U+联合赛队就自主研发了一套智能家居之间联动的中控系统，模拟出了一个小型物联网的效果。还有北京交通大学的BJTU+赛队设计的社区中心房屋，在机房中设置了控制面板，可以查看光伏板的发电情况并控制去向，合理分配电能在建筑内的使用，不浪费能源。

然而，即使是房屋，也要去考虑它的多样性，不可以过于死板。例如大连理工大学的DUT and Associates赛队为了房屋方便运输与吊装，他们的房屋采用了类似“九宫格”的模式化箱式结构。并且其骨架使用的是重钢结构，使其在长途运输过程中不容易变形。其次还有重庆大学的CCMH赛队和东南大学联合赛队设计的多功能住宅，当中的智能家具大多都是可伸缩、可调整的多功能家具。

最后是浙江师范大学的Hope Land赛队关于侧重于“民宿经济”收益的设计，建筑内装配了种植箱，以及外围还设有菜地，通过水循环系统浇灌，还可以从中获得收益。这样的设计贴合了“乡村振兴”的主题，住户还可以通过房屋提供的种植箱获得收益。

十五支参赛队伍经过为期7天的交流与角逐，都各自展示出了对于新能源建筑的理解，对传统技术、传统设计理念的革新，以及对美的追求。

祝愿十五支参赛队伍的同学们可以在以后的日子里学业有成，一帆风顺，前程似锦。

作者

刘修安

上海市进才中学南校 初二

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