辦公樓通過加熱人而不是空氣可以大幅節省能源 - 彭博社

Olivier Le Queinec / Shutterstock.com有時候，解決問題最有效的方法是更直接地處理它。

美國在建築物的供暖和製冷上花費了13%的能源，但其中很多能源用於改變人們不在的地方的温度。如果一個辦公室的天花板保持在完美的73華氏度，但沒有人懸浮在那裏感受它，這有什麼區別嗎？

現在，作為對能源部的一個 挑戰的回應，一組工程師正在通過設計新設備來解決這種浪費的能源問題，以控制個人周圍的温度，而不是整個建築的温度。想象一下，這就像豪華汽車的氣候控制，但用於辦公室。

彭博社城市實驗室紐約市警察局局長卡班在聯邦調查中辭職來自路易斯維爾，推動植樹以改善公共健康住房在幾十年來最嚴重的危機中迴響至2024年競選紐約市交通資本升級面臨270億美元缺口，迪納波利表示有幾種不同的方法可以做到這一點，包括高科技內衣、配有風扇的辦公椅，甚至是跟隨你四處吹熱風的個人助理機器人。這些聽起來可能有些不切實際，但這都是有意義的：目標是讓建築在冬季減少4度的供暖，在夏季減少4度的製冷，這將使美國的温室氣體排放減少多達2%。這些不僅僅是抽象的想法——工作原型本週在華盛頓特區外的ARPA-E 能源創新峯會上展出。

該圖表模擬了將建築温度設置得比平常更高或更低所帶來的節能效果。建築環境中心### 舒適，威爾·羅賓遜！

人們會四處移動，因此個性化的舒適系統也必須是移動的。這就是為什麼馬里蘭大學的一個團隊建造了 RoCo 或稱為流動舒適器——一個帶有空氣噴嘴的微型熱泵，裝在輪子上。這個機器人在主人身後快速移動，將所需温度的空氣導向他的身體。當房間温度比正常室温高或低4度時，它能夠保持人們的舒適，這相比於常規的加熱和冷卻，可以節省12%到30%的能源。

“有很多機器人可以跟隨，但大多數仍在尋找有用的事情可做。這個機器人會做一些有生產力的事情，”項目負責人、馬里蘭大學的工程教授萊因哈德·拉德梅赫説。

流動舒適器不會傷害人類，或者因不作為而讓人類經歷熱力學不適。朱利安·斯佩克託拉德梅赫解釋説，RoCo在低密度環境中最有用，比如辦公室、工廠、醫院和 數據中心（這些地方仍然需要人類偶爾解決問題）。從長遠來看，科學家們設想擴展個人助理的功能。既然它已經在加熱和冷卻東西，為什麼不讓它提供熱飲或冷飲呢？或者攜帶揚聲器和手機充電器？幫你拿包呢？

要對產品進行改進並降低消費者的價格，至少需要幾年的時間。而且還有一些懸而未決的問題。當你遇到一段樓梯時會發生什麼？在辦公室裏嗡嗡作響的機器人小助手會影響生產力嗎？人類能接受一個永久的機器人伴侶嗎？

拉德馬赫對此最後一個問題並不擔心。“通常第一反應是微笑，所以這讓我們真的繼續前進，”他説。

人們是否真的想買一個是另一個問題。RoCo團隊希望實現ARPA-E的目標，即60美元的價格——足夠低，以便至少讓一些懷疑者親自嘗試一下。

一個模特在正式服裝下穿着康奈爾團隊的温控基礎層。頂部可見RFID傳感器，而熱電冷卻器懸掛在腰帶上。朱利安·斯佩克特### 讓你的衣服為你服務

也許你在成長過程中讀了太多阿西莫夫的書，因此永遠不會信任機器人處理你日常生活的複雜性。也許你有更簡單的品味，在這種情況下，你可能更喜歡一些温控衣物。

如果你可以控制基礎層的温度，環境温度就不會那麼重要，因此，康奈爾大學的一個團隊已經制作了一個原型來實現這一點。這個網狀內衣有一個管道系統，像毛細血管一樣分佈在軀幹上，能夠從佩戴者腰帶上的微型壓縮機中輸送空氣。熱泵響應於編織在襯衫中的RFID傳感器，使用導電線，能夠高效讀取心率、温度和出汗，從而從周圍空氣中提取所需的所有能量。

“因為這是直接接觸你皮膚的層，所以反應時間比你冷卻空氣要快得多，”康奈爾大學電氣工程教授埃德温·坎説，他參與了這個項目。

“這就是我們想要表達的，你可以控制自己的舒適度，無論你身處何地。”這個設備是穿戴的，所以必須舒適。這是塔莎·劉易斯的工作，她是康奈爾大學纖維科學與服裝設計系的教授。她一直在與潛在用户討論他們對服裝風格和合身性的需求。例如，女性如果不繫腰帶，取暖裝置應該放在哪裏？目前，這個設備對於整天掛在身上的東西來説相當笨重，但有沒有辦法將這個設備轉變為一種時尚聲明呢？

劉易斯説，這種服裝對更年期女性特別有吸引力，因為它可以在幾秒鐘內調整體温波動。更廣泛地説，它可以成為你在最緊張的情況下拿出來的特別物品——重要的面試、與重要客户的會議——或者僅僅是在炎熱的日子裏不想在工作時大汗淋漓。

“這就是我們想要表達的，你可以控制自己的舒適度，無論你身處何地——即使你站在地鐵上，或者在辦公室，或者只是跑步，”劉易斯説。

在適應性服裝方面，來自 Otherlab 的一組人正在設計一種根據熱量膨脹和收縮的面料，在寒冷的環境中創造出更厚的服裝，而在温暖的環境中則更薄。

常見材料如尼龍、聚酯、棉和氨綸對温度變化的反應各不相同，資深研發工程師Jean Chang解釋道。團隊結合不同材料，使得在温度下降時，面料會收縮成一堆小凹點，從而捕捉空氣並改善絕緣性。他們仍在研發適合穿着的原型，這項技術對外套更具前景，而不是基礎層，但它可能是應對那些在你回家換衣服之前從涼爽轉為温暖的日子的好方法。或者，對於一個總是在舒適和過於寒冷之間搖擺的辦公室來説也是如此。

這款謙遜的辦公室椅子在環境保護和個人舒適方面同時變身為英雄。朱利安·斯佩克特### 在熱座上

在ARPA-E大會上，最具即用性的個人加熱系統是一款來自 神奇的辦公室椅子，由 加州大學伯克利分校建築環境中心提供。這款椅子看起來像一把典型的高檔人體工學椅。然而，這款模型在座椅和靠背中都有加熱元件和風扇。側面的控制面板只有在有人坐下時才會開啓，此時用户可以獨立控制底部和靠背的加熱或冷卻。如果你的背部感到痠痛，例如，你可以輕輕加熱它，同時保持底部涼爽。

便攜式加熱元件和風扇已經存在，但這把椅子的效率遠超它們。全功率加熱需要14瓦，全功率冷卻需要3.6瓦。與市場上許多個人加熱器相比，它們的功率可高達1500瓦。這種效率對於系統整體的温室氣體排放至關重要：當前能源浪費的解決方案不能消耗超過其節省的能源。

除了低能耗外，這把椅子還具有Wi-Fi和藍牙連接功能，因此可以與建築的中央供暖和通風系統進行通信。因此，這些椅子承諾提供大量的佔用和行為數據，從而幫助建築更高效地運行。知道在特定時間內建築內有多少人將幫助運營商更有效地設置環境温度。如果他們發現每個人在空調開啓時都在加熱自己的椅子，他們可以提高建築温度，從而節省一些能源。

加熱/冷卻椅在不同温度下的現場測試中獲得了高分。建築環境中心在辦公桌周圍創造一個小的舒適空間，當工作人員離開去走動到一個更温暖或更涼爽的辦公室時，可能會導致不滿。但初步試驗表明，這並不是一個大問題，建築環境中心主任愛德華·阿倫斯表示。人們在熱環境中走動後，大約需要15分鐘才能感受到不適，而這種感覺在返回涼爽的椅子風扇後幾秒鐘內就會消失。團隊的現場研究發現，在不同温度下，人們對這把特殊椅子的滿意度遠高於傳統替代品。事實上，CBE研究員張輝補充説，受試者希望在試驗後將椅子帶回家。

“這是一個雙贏的局面：你減少了能耗，但你也讓人們更加舒適，”她説。

辦公室舒適是一個大生意，一家公司名為 個人舒適系統 已獲得椅子的使用權，並將負責商業生產。他們稱之為超舒適椅，目前至少，他們的售價為 $1,900 一把。

將效率與舒適結合起來有其戰略意義。多年來，這兩者一直被對立起來：你可以沉迷於奢華，或者減少能耗以降低環境足跡。最終，美國人需要對他們的生活方式所需的能量做出一些艱難的選擇。如果大型機構能夠通過超高效的工具減少能耗，同時讓人們更加舒適，那麼在這些艱難選擇得到解決之前，節能的效果就可以開始顯現。

頂部圖片： Olivier Le Queinec / Shutterstock.com