2017年6月28日 星期三

一位讓你可以透視的人--哈伯,與他的理想

                降低碳足跡以及家庭支出的方式之一就是有效率的使用能源,如果以紅外線影像(infrared imaging)觀察,一位英國的發明家布萊哈伯(Brian Harper),正透過這種方式,協助一般人去節省能源開銷。

most of the days in summer are so hot
這是在很熱的一天中拍下的消防栓

                發明家哈伯對其中一位受測者房屋的狀態並不滿意,當他拉開某家浴室的地毯時,尖叫了一聲,並發現有一塊地板消失了,他使用熱感應影像偵測該戶四處,明顯的,能源使用效率地於平均水平(sub-par)
  


              節約能源是減少碳排放量的方式之一,再生能源的開發亦同,但是應該不只有這樣子而已。哈伯在50年前就在軍方的實驗室中研究有關熱影像技術。雖然他的熱影像圖協助發現消失的地板,但是哈伯仍然低估了受試者的隔熱程度,同時亦低估了其暖氣支出。

                熱影像拍攝可以追溯至1929年,匈牙利物理學家卡曼(Kalman Tihanyi)發明了第一台紅外線感應相機。紅外線是一種電磁輻射(electromagnetic radiation ),人類無法透過眼睛看到紅外線,但是可以感受紅外線的溫度。當一個物體越熱,他所釋放的紅外線就越多。

                早期德國所使用的夜視科技(night vision technology)就是以紅外線感測為基礎,他們使用該技術在二次大戰末期,以紅外線感測敵人的動向等等。於1960年代左右,以紅外線感測拍攝例如月亮,星球,以及天空之影像之系統始完成。

                英國在熱感應影像之研究處於領先之地位,大部分之研究完成於皇家雷達機構(Royal Radar Establishment 簡稱RRE)位於英國的伍斯特郡(Worcestershire),且本文上述的科學家哈伯,在1967年,就是在此開始成為該機構的見習生。在哈伯15歲的時候,他的老師就告訴其母親,哈伯並不是一個念大學的料,因為老師看到哈伯成天都在花園小屋(garden shed)內發明一些小東西。但是皇家雷達機構的人員覺得這位小孩是可造之材。

                在1970年代以前,紅外線相機必須保持在攝氏負200度的溫度中,所以常常以液態氮(liquid nitrogen)作為保存的方式,這也讓當時紅外線相機笨重且昂貴。哈伯當時所在的研究團隊就在研究如何讓該相機便更輕,亦攜帶,及更便宜。後來成功研發完成。在福克蘭群島戰爭中,輕巧的熱感應相機即被軍艦上的軍用消防人員所使用,觀察船上的溫度及冒煙等,以利撲滅船隻上的火勢。

            於1980年代哈伯離開軍事研究所後,哈伯研究出名為「窺星(Starsight)」的熱感應相機,可測量溫度,其獨特之處為該相機更為便於攜帶且不須冷卻裝置。該相機被應用於多種不同領域。例如偵測電子設備之損害,監控生產線之品質,輔助醫療診斷以及查緝走私等。美聯邦太空總署(Nasa )甚至在1988年向其購買該裝置,觀察火箭發射時之氫氣燃燒的狀況,一方面也是想調查1986年探險者號發射失敗的原因。

              從1990年開始,哈伯將注意力放在其他地方,他有一個想法就是將房屋一部份建設於地平面以下,想要藉由土壤的調節溫度,減少冷暖氣的使用。他便以他在伍斯特郡的房屋作為一個實驗品。

              現在,他仍工作以及居住在,一般人想像中,典型古怪發明家的住處。在其住處六間地下工作是推滿了等離子切割機(plasma cutters),電子經緯儀(theodolites)3D列印裝置,各種噴罐(spray cans),各種繞線管(spools),以及大量期刊雜誌。當我拜訪他時,被他稱為「地球的中間」的最大間的工作室,有著三盞大型煤氣燈,兩位助理一位正在彎曲金屬電路板(electronics circuit boards),一位則在焊接金屬,隔壁工作室則推放了不少稱作「傑瑪( Jemima)」的紅色小船。

            哈伯的生涯中,其於1970年代參與的名為「低能源房無建構實驗計畫」,引起他對能源使用效率及熱感應影像的結合之初步構想。其後隨著他自己建立半地下化工作室,他的注意力逐漸轉移至綠色房屋(green building)以及降低碳足跡的生活方式。

             哈伯在德文郡以及馬爾文地區進行節能調查,稱作「起司計畫」(Cold Homes Energy Efficiency Survey Experts的字首)該計畫降低拍攝熱感應照片的成本。且該調查結果為,如果拿一張熱能(或冷氣)流失的熱感應照片圖像給居民看,比單純跟他口頭說明,前者有五倍的機率可以說服居民採取行動。

               該計畫的第一個行動為建立「熱視覺Heatview」,提供布里斯托(Bristol)Google地圖上街道周圍的熱感應影響,居民可以透過該影像發現自己家門的任感應影像,以極其鄰居的。該計畫採用哈伯的相機,該相機因為可以搭配一般Iphone使用,將成本由5000英鎊降低至350英鎊。
有興趣的可以點擊此連結看布里斯托街道的熱影像

                該計畫的總執行長安德魯斯(Andrews)表示,很多人抱持的眼見為憑的觀念,甚至撰文者的第一印象也是這樣,所以我們在此便以獨立研究拍攝並公開為首要任務。

                同時普利茅斯大學心理學系教授也在研究相同的問題,透過2014年的一份研究報告指出,一般家庭收到其房屋熱影像的照片,相比於單純收到能源使用明細的家庭,替其房屋加裝隔熱層的比率為4.9倍。

                起司計畫的第一階段試驗在2015年至2016年的冬季進行,布里斯托參與該計畫的居民被要求使用暖氣或其他設備使房屋溫暖。調查進行中,工業用電風扇在門口將風吹出大門,以利觀察房屋的隔熱(隔冷)漏洞。房屋的隔熱漏洞往往在裝置不良的窗戶,或有問題的屋頂,甚至是安置不佳的地底加熱系統。事後該漏洞一併將調報告送給房屋住戶,根據事後的仿訪查,有百分之七十三的住戶在三個月內改善了漏洞,百分之九十四的住戶有計畫進行改善。

                起司計畫並非唯一鼓勵住戶改善房屋的計畫,但是許多政府推廣的計畫成效皆不彰。例如2013年英國政府所推行的綠色合約計畫(Green Deal),提供了綠色合約基金協助居民藉由修繕房屋減少能源的使用。該計畫及基金兩年後便在低使用率以及公眾的批評聲浪中決定廢除。而布里斯多政府當局也必須介入兩年中有申請該計畫的居民,在承包公司倒閉後之後續節能程序及工程。

                目前,起司計畫皆由志工所組成,除了近兩年在布里斯托所進行一百一十餘件的報告外,加拿大溫哥華市也有意進行相同的計畫。哈伯說道,希望在未來五年內,有十到二十個城市進行熱感測畫,如此,相信這些地區在節約能源上衣定會有顯著的進步。

              其中一位受試者,看到調查報告後發現,他的窗戶,空調,電燈,管線,甚至屋頂在隔熱隔冷方便皆有問題。「我坦白說我尚未採取任何行動改善,不是因為我不想去做,而是有太多東西都應該去做,而我也正要開始」,這是在收到調查報告後,起司計畫的人員向受試者所作的訪問中所轉述。
  
           「教育人民節約能源救地球是比較不切實際的,不如從宣導如何減低居民的電費帳單以及增加生活品質開始,這樣也可以潛移默化的達到教育的成效,最終達到減低人類的碳足跡」--哈伯。

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                現在有很多種方式節省能源,哈伯在實行上非常務實,因為很多人覺得地球暖化關我什麼事,今天我在家裡熱到流汗或是冷到凍僵就是不舒服,就是想開空調,哈伯的做法是在不影響一般人的生活習慣中,一方面節約能源,另一方面使家庭用電開支,比單純的宣導更具實效。在台灣,暖氣應該是比較少用到,同樣的觀念可以被應用於冷氣,藉由熱感應影像,可以發現冷氣逸散的情形,本文中說道,因為在熱感應成本降低後,被應用於節電更具實益,筆者覺得這也是政策上我們可以去做的。

本文原文為BBC FUTURE 所載,本文為翻譯,如有錯誤歡迎討論,謝謝。
http://www.bbc.com/future/story/20170614-thermal-imaging-reveals-the-hidden-heat-lost-from-your-home

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