世界首富的零能源建筑

蘇光路

2015年2月3日，胡潤研究院發布了“2015胡潤全球富豪榜”，59歲的微軟公司創始人之一比爾·蓋茨憑借其在投資方面的巨大收益，蟬聯了胡潤全球富豪榜的第一寶座。

“鳳凰，非梧桐不棲。”像蓋茨這樣舉足輕重的大人物，住得自然也極其講究。他的宅邸坐落在美國西雅圖，堪稱當今智能家居的經典之作，外界更是稱它為“未來生活預言”的科技豪宅。這座耗費重金打造的智能住宅，匯集了目前世上最先進的科學技術，廚房、衛生間、臥室、花園，所有的一切都由電腦程序控制。在主人到家的那一刻，從房間、客廳的溫濕度到浴缸里的洗澡水都會準備妥當，甚至智能廚房還能奉上一桌香噴噴的飯菜……

但今天，我們的主角并不是這座“大屋”（Big House），而是蓋茨傾力打造的零能源建筑——一個真正在能源上實現自給自足的現代化居所。

有錢，任性

眾所周知，比爾·蓋茨有三大人生理想，其中一個就是要讓所有人都能用上清潔、經濟的電能，以解決全球日益嚴峻的能源問題。所以，當有科學家建議他投資零能源住宅項目時，他便毫不吝嗇地寫下了一張1500萬美元的支票。蓋茨對項目負責人的要求只有兩個：能源自供及消耗達到平衡；售價在80萬美元以內。

接受蓋茨委托的是美國最前衛的設計師考克斯·霍爾姆斯（Cox Holmes），他的團隊將方案地點選在舊金山東部的褐色丘陵上。房屋總建筑面積342平方米，包括三間臥室、兩個浴室、一間閱覽室和一個能停放兩輛汽車的車庫。

世界首富希望這座零能源建筑能有寬大的門窗，以滿足室內的采光，而正對著客廳的法式大門則能直通后院的花園，地面到天花板的高度為3.5米。此外，還應當有竹制的地板、鵝卵石裝飾的壁爐和一個低溫冷藏庫。

歷時7個月，這座零能源建筑終于完成，期間蓋茨多次趕赴施工現場考察工程進度，對設計思路和施工質量都給予了很高的評價。他還希望能將一些新的技術克隆到自己的住宅，為切實減少能源消耗做出貢獻。

有光沒光，都任性

與普通民居相比，這棟太陽能別墅鮮明地展現了它的特點。在它的屋頂上有一組閃光的黑色光電電池，車庫里則安裝有特殊的大型落地熱水器，而在兩組天窗附近還有小型氣象傳感器。客廳走廊里最顯眼的是石英鐘大小的能量監控面板，這很像一個數字化的公用電表。

這套零能源住宅與公共電網相連，住宅通過光電電池，將太陽能轉換為電能，用這種方法發電不僅足以保證住宅的日常消耗，而且多余的電量還能售賣給公共電網。

在夜晚或陰天等光照不足的時候，它和普通住宅一樣，可以通過公用供電系統滿足日常用電。而在天氣晴朗的時候，住宅的供電方式就完全不同了。其屋頂的光電電池完全可以滿足一個四口之家的正常能源需要。

有能量，不任性

解決了能源的來源問題，接下來就該考慮如何充分利用能源了。關于這一點，霍爾姆斯在建造房屋之初就設計了一些解決方案。首先，使用隔熱效果較好的混凝土作地基，并在地基周邊加設一層聚苯乙烯。其次，使用纖維素填充墻體，使住宅具有更好的隔熱效果。最后，住宅的所用門窗都使用雙層玻璃，并在玻璃上覆蓋一層透明材料，這種材料可以更好地反射熱輻射。

最令人稱道的是，設計團隊還在車庫里安裝了一個巨大的儲水池，它是太陽能熱水系統的一部分。儲水池不僅可以為住宅提供熱水，還可以在冬天解決住宅的供熱問題。其內部完全是智能化設計，一旦有人進入廚房或浴室，運動傳感器就會激活一個操作泵，這樣就可以隨時提供熱水。

而讓霍爾姆斯最引以為傲的還是這套房子的通風系統，他形象地稱之為“夜晚微風”——使人倍感舒適愜意。這套通風系統能在夜晚吸入涼爽的室外空氣加以儲存，并在白天向室內吹送。這既能有效地降低室溫，還能減少空調的使用頻率。它的降溫原理其實并不復雜——安裝在住宅一側的天氣傳感器可以感知室外的溫度，分析得知第二天的氣溫，然后它會把獲取的信息傳輸到計算機控制系統，最后變速風扇將根據指示提供適量的經過冷卻的氣流。

由此可見，這幢零能源建筑自成能量供求體系，從建造之初的隔熱地基打造，到不加裝飾的地面鋪設，再到一整套高科技電子系統控制，它們能讓室內溫度始終保持涼爽宜人，且不受室外氣溫的影響，更能通過豐富的太陽能滿足家庭日常用電需求。

但可惜的是，為這幢建筑設計的大部分建造方案，目前都只考慮到了美國加州獨特的氣候條件。那里是典型的地中海氣候，全年陽光明媚，干燥少雨，因此設計團隊無需擔心太陽光是否充足。但如果將這種零能源建筑搬移到一些陽光稀缺的地區，也許就不能發揮它的功用了。設計團隊始終在考慮降低室內溫度，增加通風，以應對加州干熱的天氣。但如果是在過度陰冷的地區，那他們的設計顯然不能解決問題。

當然，蓋茨也提出了自己的意見。他認為，這座房子的造價還是偏高了一些，他希望能將價格降至30～40萬美元之間，讓大部分美國民眾都可以承受。蓋茨說：“只有人們買得起，它的節能環保價值才能體現。”

零能源建筑（Zero Energy Consumption Buildings），也叫零能耗建筑，是不消耗常規能源的建筑，它完全依靠太陽能或其他可再生能源實現能源供給。