让节能触手可见的热成像技术

来源 :海外星云 | 被引量 : 0次 | 上传用户:GISSeven
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  布莱恩·哈伯对我房子的状态很不满意。他掀起了浴室地毯的一角往下面看了看,发现缺了一块楼板,然后大叫了起来。他给我看平板电脑上的实时热成像视频,这块区域呈现暗紫色。此刻,哈伯正在评估我家房子的能源效率,很显然,我家的得分低于平均水平。
  
  要想减少化石燃料造成的全球温室气体排放量,减少住宅能耗至关重要。尽管可再生能源领域的科技进步能够助一臂之力,但却无法解决全部问题。哈伯曾经在大约50年前为军方开发了早期热成像技术,现在则在研究我位于布里斯托尔的维多利亚风格半独立住宅的卫生间。卫生间里缺一块楼板,热量正在从这里流失,从而解释了寒冷、保温性能很差的房间和高昂的燃气取暖费账单之间的因果关联。
  早在1929年,匈牙利科学家卡尔曼·提汉义就发明了第一台红外相机,从而开启了热成像的时代。红外波段的电磁辐射肉眼不可见,但可以通过温度感受到。一个物体温度越高,它释放的红外辐射量也就越多。
  二战末期在德国出现的早期夜视技术采用红外光源照亮目标。20世纪60年代则出现了利用月光、星光和天空微光反射成像的新型夜视仪。
  英国科学家在现代热成像技术的开发上发挥了重要作用。当时的开发工作大多在位于伍斯特郡的皇家雷达研究院进行。哈伯于1967年开始以学生实习生身份在这里工作。
  哈伯的中学校长曾经对他的母亲说,这位酷爱在后院库房里动手搞小发明、小制作的年轻人不适合去读大学。但是RRE的考官却十分喜欢这位15岁的小伙子并将其招于麾下。
  
  20世纪70年代早期,红外相机使用的传感器必须冷却至零下200摄氏度,一般采用液氮冷却,使得这种相机体积庞大,同时价格十分昂贵。于是,包括哈伯在内的一个小组决定研发分辨率较低,但是体积更小、无需冷却的红外相机。
  小组改进了电视摄像机技术(电视摄像机配有阴极射线管,使用电子束扫描生成广播信号)。通过替换由硫酸三甘氨酸(一种可将温度变化转换为电压变化的晶体材料)制造的热敏感层,他们开发了一种便携式热成像相机。后来,消防人员使用这种相机让视线穿透失火军舰的浓烟,在马尔维纳斯群岛战争期间也有应用。
  1980年离开军队后,哈伯开发出了一种名为Starsight的便携式无制冷热成像相机。这种相机得到了广泛应用:探测电气设备故障、生产线质量控制、医疗诊断、甚至捉拿毒贩。为了确保在挑战者号航天飞机事故之后的1988年首次航天飞机发射安全,NASA采购了能够将肉眼不可见的氢气火焰转化为可见图像的相机。
  20世纪90年代末,哈伯的兴趣转移到了其他方面:建设半地下节能住宅。他用自己位于伍斯特郡丘陵地带的住宅进行最初的试验。
  今天,他仍然生活和工作在一个典型而怪异的发明家小天地里。他家有6个地下车间,车间里摆满了车床、等离子切割机、经纬仪、3D打印机、喷漆、数十卷电缆和堆积如山的科技期刊。我在造访期间看到,在最大的车间(他自称为“地球中心”)里摆着三盏大型天然气路灯。两个助手正在弯着腰拿着烙铁在电路板上焊接电气元件。隔壁是另外一个车间,里面大部分空间摆放着一种名为Jemima的红色小船。
  早在20世纪70年代参与建设实验性低耗能住宅时,哈伯就已经意识到了热成像技术在提高能源效率上的潜力。在建设自己的地下车间时,哈伯对绿色建筑以及如何削减人类碳足迹的兴趣日渐浓厚。
  哈伯在德文郡和马尔文开展了早期热成像能源效率调查。对我住宅的评估时冷住宅能源效率调查专家试验计划的一部分。哈伯和前电视制片人麦克·安德鲁以及软件工程师杰里米·伯驰等人共同构想出了这个能够降低热成像调查设备成本的项目。他们还发现,一旦你向房主展示热量从其住宅中流失的具体图像,采取补救行动的房主比例就会提高五倍。
  他们首先开发了名为Heatview的地图,一张融合了谷歌街景的布里斯托尔互动地图,该地图可以向房主展示其和邻居住宅外立面的热成像。研究小组用廉价系统取代了哈伯的热成像相机,自己开发了软件以及可以装在苹果手机上的相机。由此,热成像调查的设备成本由以前的5000多英镑降低到了350英镑左右。
  “如果不能让人们亲眼看到,能量的概念就很难让人们理解,”项目总经理安德鲁说。“眼见为实非常适用于这个场景,这是我最初的想法,在后续独立研究中也都得到了证实。”
  建立了Cheese项目后,普利茅斯大学生理学家也对同一问题展开了研究。他们发表于2014年的研究报告表明,与只看到能源使用分析报告的房主相比,看到其住宅热图像的房主安装挡风条的比例是前者的4.9倍。
  
  看见绿色
  在Cheese项目的第一阶段,即2015~2016年间,项目人员请求布里斯托尔居民整晚开启采暖设备。调查中,他们用巨型风扇将房内空气从前门抽出室外,从而增大通过房屋缝隙进入室内的冷空气流量。居民在调查员随身携带的平板电脑上即可直观看到屋顶保温层裂缝、密封不良的窗户和地面采暖产生的问题。在后续跟进电话中,有73%的居民在3个月内采取了某种保温措施,94%的人说他们打算进一步提高房屋的保温性能。
  Cheese项目并非鼓励房主提高能源效率的唯一努力。然而许多政府主导的计划却未能实现当初预期。
  2013年,英国政府推出了绿色新政计划,为能源效率改进提供贷款扶持。花在改进上的费用将以能源费用补贴形式返还,另外还为当地政府提供了绿色新政社区基金以提供更多鼓励计划。由于应用率低且遭到广泛批评,两项计划在短短两年后都被废弃。在操办能源效率计划的公司倒闭后,布里斯托尔市政府不得不出面安抚那些已经签署了合同的居民。
  目前,由志愿者操作的Cheese试点项目已经在两个冬天完成了110宗调查。小组已经与其他对类似项目感兴趣的城市-例如温哥华市-进行了初步会谈。
  “五年之内,我们希望有10~20个城市参与房内热调查项目,”哈伯说。“在10年之内,如果我们做法得当的话,我们将会给能源效率领域产生重大影响。”
  它的确也影响到了我。除了地板上的漏洞以外,對我家的调查还发现窗户安装不严密、通风扇吹过堂风、灯泡不节能、管道和电缆周围有缝隙、屋顶保温层有破损等等一系列问题。几周之后,我接到了Cheese项目小组打来的电话,询问我是否为减少房子的能耗而做了什么改进。
  我坦率地告诉他们,有很多改进工作还停留在纸面上,但是我已经填补了地板上的一些缝隙,并且打算在客厅地面贴上塑料地砖。哈伯留下的电量计能够实时显示电费。看到不断跳动的数字,我立刻关上了不用的电灯。另外,我还更换了导致热量大量流失的破损地板。
  “用高高在上的态度教导人们该如何拯救地球是起不到作用的,”哈伯说。“你应当走进社区教育人们该如何降低能源成本并提高舒适度,然后引导人们思考节能对于环境的重要性。然后人们就会豁然开朗,主动积极地去减少碳足迹。”
  (摘自英国广播公司新闻网)(编辑/华生)
其他文献
都是因为一名世界知名的书法大师神父,苹果电脑的显示效果才得以成为现在的样子。  这位神父名叫罗伯特·帕拉迪诺,今年2月26日去世,享年83岁。帕拉迪诺不仅是一名职业生涯始于隐修会的罗马天主教神父,还是一位世界知名的书法大师。  他的名片上写着“神父、书法家”,字体是他那无懈可击的Renaissance italic。他长期同时从事神父和书法家这两种职业。多年时间里,请他施洗的孩子,都会得到一份精美
二战末期,日军在太平洋节节败退,盟军直逼日本本土,日军发起所谓的“护国作战”,而台湾首当其冲。  日本在对台湾实行殖民统治期间兴建了多座机场,台湾现在的军用和民用机场也大多是在当年日本时期机场的基础上扩建或改建的。  当时随着战事吃紧,日本当局加速在台湾部署神风特攻队自杀式作战部队,除了飞机之外还有自杀式攻击小艇。  这些以自杀式攻击试图阻止盟军攻势的战术思维,据后来的研究认为是日军希望以此来阻吓
每年美国《福布斯》杂志都会公布最酷酒类标签的评选结果,参加评选的酒不限制制造年份,但往往都是近十年的酒获奖几率大。按照产地集中范围划分的红酒“旧世界”和“新世界”,也从标签上明显区别开来,寻求现代时尚甚至前卫的“新世界”红酒容易拿到设计大奖。  2010年份塞拉·卡伦斯大男孩混合红酒  科林·泰特根-汉弗莱(酒厂的合作伙伴和策展人)选择了极具个性的艺术家和他们的作品,运用在艾瑞克·肯特红酒标签上
不堪回首——多位美国人的自述    “真的过去那么久了?是的,我仍清楚地记得当时的情景。当被劫持客机撞向世贸中心时我正在图书馆里自习。我问身边的人发生了什么事情,只隐约地听到一些关于飞机失事的消息。接着我和我的朋友在电视机前守着,看了近5个小时的追踪报道。”  ——斯考克,30岁,IT工作者  “我们都清楚在9·11事件后发生了什么。尽管没有足够的证据证明伊拉克参与了恐怖袭击,但是美军仍旧进入了阿
在当今社会,只会打理孩子的吃穿住行已经不再是“好父母”的标准,能够帮助孩子培养好习惯、塑造好性格才是“好父母”的重要任务。  可以说,父母是一份职业性很强的工作,可是我们很多父母都不专业。  身为父母的您,可以学习和参考一下德国妈妈的育儿方式和经验,向专业父母靠拢。  德国妈妈岗位关键问题与对策  Q1:孩子丢三落四怎么办?  德国妈妈三“不”曲:不提醒,不帮忙,不管他!  Q2:孩子花钱如流水?
书籍简介:  若科学与哲学是互相遥望的两岸,《大师说科学与哲学》恰好能化身为桥,连接两大知识体系。本书作者帕格尔斯是英年早逝的杰出科学家,在49岁那年夏天遭遇山难,留下的这本著作,字里行间充满科学的思维、哲学的辩证,是理性精神好的明证。想探讨知识的本质?聊聊心智与肉体如何连结?想知道“科学”到底是什么?你都可以在本书找到答案。在帕格尔斯的带领下,我们剖析笛卡尔的心与物,跃过牛顿的肩膀,穿越爱因斯坦
世界最大的私人旅游指南《孤独星球》近日评选出2016亚洲十大最佳旅游景点,或许是时候背上行囊带上单车,从自己居住的家乡开始细味,体验海岛风情、自然美景、品尝特色小吃、好好感受邻近国家和地区的风情,为不一样的亚洲美丽而深深着迷。  上海——中国  上海这座大都市是中国人口最多的城市,在那里,有着深厚历史底蕴的城市核心区与当代全球金融枢纽融为一体。    全州市——韩国  在全州的韩屋村,仍保留着几百
睡觉的猫  古希腊先贤亚里士多德在《动物志》里写道:“似乎并不只有人会做梦,马也会,狗也会,牛也会;没错,绵羊和山羊同样如此,所有胎生四足动物都会做梦;狗还会在入睡后吠叫,表明它们在做梦。” 很显然,我们不可能直接问动物,它们会不会做梦。但至少可以观察一些它们做梦的证据。科学家可以通过两种方法完成这种看似不可能完成的任务。一种是观察动物在各个睡眠阶段的肢体行为。另一种则是观察它们睡眠时的大脑工作模
很多人认为,世界即将迎来第四次工业革命,这一次,机器可以完成很多由人类负责的工作,甚至比人类做得更好。未来的世界可以实现更高的效率,享受更廉价的服务,但失业也将变得更加普遍。    这便引发了一个令人不安的问题——机器什么时候能够取代你的工作?  目前还没有确切答案,但一些全球顶尖的人工智能研究人员希望找到答案。  牛津大学人类未来研究院助理研究员卡特佳·格蕾丝与来自人工智能影响项目和机器智能研究
在美国交流的中国26岁女生章莹颖,已经失踪两个月。焦虑牵绊跨越了时差,大洋彼岸的安全问题被放大、聚焦。  留学生也许听到太多类似“父母在,不远游”的逆耳忠告,特别是女生们,还受到社会关于婚恋的期盼和压力。虽又说“游必有方”,父母愿支持孩子实现自我价值,但所谓的安全隐忧,不能用距离二字就简单定义;距离远近,不是评价是否安全的指标。  那么,女留学生,你为什么选择要去危机四伏的远方?    我们请来几