大學(xué)生的智能小屋

劉素楠

大二那年，上海交大的學(xué)生潘多昭剛從計(jì)算機(jī)專業(yè)轉(zhuǎn)到制冷與低溫專業(yè)。一日，忽然看到學(xué)院發(fā)來(lái)一封郵件，召集學(xué)生參加太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽。在大學(xué)里，很多競(jìng)賽無(wú)非是耍?？谏啵虬疽箤憣懻撐?，去學(xué)術(shù)的田間地頭發(fā)發(fā)問卷，潘多昭沒有預(yù)料到，和中國(guó)太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽相比，那些簡(jiǎn)直“弱爆了”！

這是一項(xiàng)較真的比賽。

國(guó)際太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽 （Solar Decathlon，簡(jiǎn)稱SD）是由美國(guó)能源部發(fā)起并主辦的，以全球高校為參賽單位的太陽(yáng)能建筑科技競(jìng)賽。從2002年開始，SD在美國(guó)本土和歐洲成功舉辦了六次。每屆比賽現(xiàn)場(chǎng)據(jù)說(shuō)有幾十萬(wàn)民眾參觀，美國(guó)能源部部長(zhǎng)朱棣文親自為獲獎(jiǎng)隊(duì)頒獎(jiǎng)。

這個(gè)比賽需要大學(xué)生團(tuán)隊(duì)在15天之內(nèi)建造起一座太陽(yáng)能房屋，評(píng)委將在建筑、市場(chǎng)吸引力、工程、對(duì)外宣傳、太陽(yáng)能設(shè)備、舒適度、熱水系統(tǒng)、電氣設(shè)備、家庭娛樂和能源平衡十大方面對(duì)房屋進(jìn)行打分。來(lái)自上海交大電氣學(xué)院控制工程專業(yè)的研究生楊雅雯記得第一次他們組隊(duì)的時(shí)候，會(huì)場(chǎng)滿滿當(dāng)當(dāng)來(lái)了70多個(gè)人，分別來(lái)自機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院、船舶海洋與建筑工程學(xué)院、媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院、電氣與電力工程學(xué)院、農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院、安泰經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院等不同院系。團(tuán)隊(duì)原計(jì)劃吸納50多個(gè)隊(duì)員，看到如此熱情，便讓報(bào)名的學(xué)生全數(shù)入隊(duì)。2012年初，一支由近十個(gè)學(xué)院學(xué)生組成的團(tuán)隊(duì)開始了太陽(yáng)能小屋—日上江村的建造。

在這個(gè)團(tuán)隊(duì)中，潘多昭的角色在名片上寫得清清楚楚，上海交通大學(xué)隊(duì)項(xiàng)目經(jīng)理—這是一個(gè)職業(yè)稱謂。

像公司一樣運(yùn)行

一開始，日上江村團(tuán)隊(duì)像普通的社團(tuán)一樣做事：召集開會(huì)，分組討論，“比較松散”。半年后，團(tuán)隊(duì)開始按照公司運(yùn)行，制定公司制度，由核心隊(duì)員組建各個(gè)部門，設(shè)立總監(jiān)、經(jīng)理等職務(wù)，較外圍的隊(duì)員則成立志愿者團(tuán)隊(duì)。

“我認(rèn)為我們要有一個(gè)核心團(tuán)隊(duì)，而不是來(lái)者不拒?！迸硕嗾巡粌H僅是制冷與低溫專業(yè)的學(xué)生，同時(shí)也是創(chuàng)業(yè)學(xué)院的學(xué)生，接觸到很多公司架構(gòu)的知識(shí)，“建立公司制度，責(zé)任明確，一個(gè)人能協(xié)調(diào)多個(gè)部門。”建立起來(lái)的部門分別由建筑設(shè)計(jì)部、工程部、太陽(yáng)能技術(shù)部、暖通部、未來(lái)田園部、智能家居部、市場(chǎng)與聯(lián)絡(luò)部、宣傳與媒體部、項(xiàng)目管理部及志愿者等十個(gè)部門。

直到那時(shí)，整個(gè)隊(duì)伍才真正建立起來(lái)，合力向共同的目標(biāo)邁進(jìn)。與其他參賽隊(duì)不同，上海交大賽隊(duì)先后建造了兩棟建筑。一棟作為校園生態(tài)能源示范性建筑，將永久保留在上海交大校內(nèi)，另一棟則作為參賽建筑，拆卸之后運(yùn)往山西大同參加比賽。

2012年下半年，日上江村團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行校園生態(tài)能源示范建筑的設(shè)計(jì)，并在2013年1月確定整體方案。在這個(gè)方案中，日上江村不僅僅要滿足太陽(yáng)能房屋基本的要求，還想為中國(guó)蓬勃發(fā)展的鄉(xiāng)村建筑提供新的模板，將傳統(tǒng)藝術(shù)與現(xiàn)代氣息、智能房屋和人性的彰顯融合在一起。

3月22日開工，一周時(shí)間，建筑主體搭建便告完成，其后10天進(jìn)行系統(tǒng)搭建和室內(nèi)裝修。4月11日，太陽(yáng)能生態(tài)節(jié)能建筑的建造工作完成后，他們又對(duì)房屋的各項(xiàng)節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)設(shè)和維護(hù)工作：光伏系統(tǒng)滿足建筑能耗需求，通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，并給房屋提供舒適、健康的空氣，圍護(hù)結(jié)構(gòu)提高房屋的安全性和節(jié)能性。

目前太陽(yáng)能系統(tǒng)已經(jīng)就位，一百平米的小屋在晴好的日子每天可以發(fā)出近60度電，完全足以覆蓋日常全部的能源消耗，富裕的電力則回送到電網(wǎng)。

智能小屋

從外圍看，這棟一百平米、兩層樓的太陽(yáng)能小屋與其他房屋并無(wú)二致。但進(jìn)入其中，就能發(fā)現(xiàn)它的與眾不同。

楊雅雯擔(dān)任智能家居部的部長(zhǎng)，帶領(lǐng)一個(gè)5-6人的團(tuán)隊(duì)?！耙婚_始聽到智能家居，覺得太炫了！回家之前發(fā)個(gè)短信就能讓自己的家燒熱水，感覺很高端！后來(lái)潛進(jìn)去之后發(fā)現(xiàn)更有趣了，只要把產(chǎn)品買回來(lái)，我就可以控制它！”這個(gè)短發(fā)女生穿著白紗上衣和米色紗裙，十足OL范兒。由她負(fù)責(zé)的智能家居系統(tǒng)，又炫又酷！

這是一棟“非誠(chéng)勿擾”的房子。院墻外圍安裝了360紅外線人體感應(yīng)器，如發(fā)現(xiàn)非法入侵者，感應(yīng)器感受到信號(hào)之后將給住戶打電話，住戶通過(guò)上網(wǎng)便能打開家里的攝像頭監(jiān)控。此外，就像電影里的秘密基地，智能門禁系統(tǒng)能夠分辨訪問者的權(quán)限，不同訪問者持不同訪問權(quán)限的門禁卡出入。

這也是一棟滿足家庭娛樂需求的房子。想喝一杯下午茶？輕按一鍵，音樂、燈光、窗簾便能到位。想開個(gè)大PARTY？一鍵搞定，音樂HIGH起來(lái)！楊雅雯介紹，示范房屋考慮到了9種情景模式，通過(guò)燈光、播放器、電動(dòng)窗簾等設(shè)備的排列組合即可實(shí)現(xiàn)一鍵控制。

這還是一棟數(shù)字小屋，房子里的光線、溫度、濕度、能耗都被記錄下來(lái)。房間里安裝了傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)屋子的環(huán)境和能耗數(shù)據(jù)?！艾F(xiàn)在能源稀缺，希望住戶能夠更加了解用電用到哪里，掌握環(huán)境數(shù)據(jù)?！睏钛碰┱f(shuō)。屋子一層的墻上有一個(gè)電子屏幕，即時(shí)顯示房子里的環(huán)境數(shù)據(jù)。

如果屋里沒有人，這棟房子還能通過(guò)人體檢測(cè)器了解到無(wú)人狀態(tài)，并自動(dòng)切斷燈光，調(diào)節(jié)室溫。

潘多昭既是項(xiàng)目經(jīng)理，也是太陽(yáng)能小屋節(jié)能系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)?！耙婚_始覺得空調(diào)系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，做一個(gè)電力負(fù)荷計(jì)算，選個(gè)空調(diào)去吹就行了。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)一個(gè)節(jié)能的空調(diào)必須從房子本身去考慮，考慮到外部的通風(fēng)，室內(nèi)外空氣的流動(dòng)，甚至墻體、燈光。而且空調(diào)只是空氣調(diào)節(jié)的手段之一，此外還有排風(fēng)扇、通風(fēng)扇等。當(dāng)你知道你的方法很多，就要考慮什么時(shí)候用，什么時(shí)候不用?！边@需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持來(lái)做房屋測(cè)試，每個(gè)房間布置測(cè)點(diǎn)，找出正確的控制邏輯，總結(jié)出控制房屋溫度濕度的經(jīng)驗(yàn)。

他的Ipad就是控制太陽(yáng)能小屋的“神器”，手指一點(diǎn)，智能的太陽(yáng)能小屋就能滿足他。

像堆積木一樣搭房子

SD的比賽于8月在山西大同舉行，22支參賽隊(duì)被要求在15天之內(nèi)建造好太陽(yáng)能小屋。同時(shí)，市場(chǎng)營(yíng)銷也是比賽的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，既要考慮高科技，也要考慮市場(chǎng)能夠接受的成本。

如何快速建造低成本的房屋？“建筑工業(yè)化！”潘多昭告訴記者，他們與企業(yè)討論過(guò)如何降低成本，無(wú)非是節(jié)省材料成本，降低材料損耗，減少運(yùn)輸、設(shè)計(jì)和人力等成本。其中，人力成本是比較大的支出。

“建筑工業(yè)化就是流水線批量生產(chǎn)房屋的構(gòu)件，就像工廠生產(chǎn)手機(jī)零件一樣，到時(shí)候直接搭建，就像堆積木一樣。一方面，材料損耗率更低，施工精度更高，另一方面，也可以節(jié)省大部分人力成本?！?/p>

“你們這房子能住人嗎？”一位參觀者拍著示范房的墻壁問潘多昭。示范房花了一周時(shí)間搭建，室內(nèi)裝修用了十天左右時(shí)間，再加上系統(tǒng)測(cè)試，總共需要二十多天。而參賽房最短只需三四天時(shí)間就能搭建，并達(dá)到75%的完成度。太陽(yáng)能小屋的墻壁不是水泥磚頭，而是采取薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)，墻壁有三四十厘米厚，由透氣、隔熱等不同功能的材料構(gòu)成?！拔覀?cè)诠S里做好建筑零件，再去現(xiàn)場(chǎng)搭積木。”

日上江村團(tuán)隊(duì)也意識(shí)到，房屋的供水、電力、空調(diào)等系統(tǒng)若進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，將避免很多錯(cuò)誤，減少成本。他們采用了一套3D建模軟件，做綜合性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此外，找到匹配的電氣、家居設(shè)備，也能夠降低成本?！氨热缇C合使用遮陽(yáng)、墻體、排風(fēng)扇等，就不需要購(gòu)買強(qiáng)功率的空調(diào)。”

房屋建造的成本正在統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，潘多昭估計(jì)，土建成本可控制在4000元/㎡，整個(gè)房屋的節(jié)能、光伏、智能化系統(tǒng)約50萬(wàn)，整個(gè)房子的總成本可控制在100萬(wàn)以內(nèi)?！叭藗兤毡檎J(rèn)為太陽(yáng)能房子成本較高，其實(shí)真正做下來(lái)，房子的主要成本還是在于土地。”

讓潘多昭引以為豪的是，這個(gè)房子是他們自己爭(zhēng)取來(lái)的—70%的企業(yè)贊助都是學(xué)生爭(zhēng)取?！拔依^(guò)的企業(yè)贊助分兩種，一類是老師先牽頭，學(xué)生細(xì)談，一類是不通過(guò)老師的幫忙，單獨(dú)去談的?！薄扒扒昂蠛髢蓷澐孔拥某杀居?00萬(wàn)-700萬(wàn)，包括營(yíng)造產(chǎn)生的費(fèi)用、差旅、住宿等。其中學(xué)校給了一些資金支持，大賽組委會(huì)給了60萬(wàn)，企業(yè)贊助大概有200萬(wàn)-300萬(wàn)?！?/p>

作為團(tuán)隊(duì)經(jīng)理，潘多昭比其他人都忙，最“狠”的一天手機(jī)通話記錄達(dá)99個(gè)。

房子蓋完了，這棟示范房將留給學(xué)校，到時(shí)會(huì)有學(xué)生在一樓開咖啡店，二樓則給學(xué)生社團(tuán)當(dāng)辦公室。一位校領(lǐng)導(dǎo)剛好路過(guò)參觀，對(duì)身邊的人說(shuō)：“如果諾貝爾獎(jiǎng)獲得者下次來(lái)我們學(xué)校，讓他們住進(jìn)這樣的房子，他們肯定很高興。”

但潘多昭心里有個(gè)小愿望，他希望太陽(yáng)能房子能夠在全國(guó)各地興建，“民用才是真正的使用。