Одним из решений для снижения выбросов углекислого газа - и счетов домашних хозяйств - является повышение энергоэффективности. С помощью инфракрасного изображения изобретатель Брайан Харпер помогает людям понять, как именно.
Брайан Харпер недоволен состоянием моего дома. Когда он поднимает угол мой коврик для ванной, он кричит, когда видит, что внизу: часть пропавшей половицы. На планшете, показывающем живое тепловое видеоизображение, получившийся холодный патч темно-фиолетовый. Харпер оценивает энергоэффективность моего дома. И, судя по всему, это суб-пар.
Сокращение энергии, которую мы используем в наших домах, жизненно важно, если общество собирается сократить глобальные выбросы от ископаемого топлива. Технологические достижения в возобновляемых источниках помогут, но они все равно вряд ли предоставят все ответы . Это объясняет, почему Харпер, который почти 50 лет назад помогал разрабатывать технологии раннего тепловидения для военных, заглядывает за унитазом моего дома в викторианском стиле в Бристоле. Его реакция на мою отсутствующую половицу и наблюдение потери тепла на экране подчеркивает потенциальные связи между моей холодной, плохо изолированной комнатой и нашими большими газовыми счетами.
Способность принимать теплые изображения датируется 1929 годом, когда венгерский физик Кальман Тиханьи изобрел первую инфракрасную чувствительную камеру. Инфракрасное излучение представляет собой форму электромагнитного излучения, которое люди не могут видеть, но могут чувствовать себя как тепло. Чем теплее объект, тем больше он излучает инфракрасное излучение.
Ранняя немецкая технология ночного видения использовала инфракрасные источники света для освещения целей в конце Второй мировой войны. Первые системы, которые генерировали изображения на основе отраженного света от Луны, звезд и неба, были разработаны в 1960-х годах.
Британские ученые играли ведущую роль в разработке современных технологий тепловидения, в основном тех, которые работают в Королевском радиолокационном учреждении (RRE) в Вустершире, где Харпер начал работать учеником-учеником в 1967 году.
Главный учитель Харпера сказал своей матери, что подросток, который долгое время проводил в саду сарай и изобретал вещи, не был университетским материалом. Но эксперты RRE были более чем счастливы принять 15-летнего.
В начале 1970-х годов датчики, используемые в инфракрасных камерах, должны были охлаждаться до -200С (-328F), как правило, с жидким азотом, делая их громоздкими и дорогими. Харпер стал частью небольшой команды, работающей на более низком разрешении, но более портативных, неохлаждаемых систем.
Группа адаптировала технологию телевизионных камер, которая выдавала широковещательные сигналы от пучка электронов, сканирующих изображение в вакуумной трубке. Путем замены светочувствительного слоя на элементы, изготовленные из триглицина сульфата - кристаллического материала, способного превратить изменение температуры в изменение напряжения - они разработали портативную термокамеру. Это позже будет принято пожарными, чтобы увидеть дым на военных кораблях, в том числе во время Фолклендской войны.
После ухода из армии в 1980 году Харпер разработал портативную, неохлаждаемую тепловизионную камеру под названием «Старсайт», измеряющую температуру. Он использовался в широком спектре применений: обнаружил повреждение электрооборудования, контроль качества производственной линии, медицинскую диагностику и даже заражение контрабандистов наркотиков. НАСА заказала версию, способную создавать нормально невидимый горящий водород, видимый для запуска космического челнока 1988 года - первый после катастрофы Challenger два года назад.
К концу 1990-х годов Харпер заинтересовался чем-то другим: идея строительства домов частично под землей для сокращения использования энергии. Он использовал свой собственный дом на холмах Вустершира для своего первого эксперимента.
Сегодня он все еще живет и работает много часов в том, что, безусловно, является ловушкой архетипического эксцентричного изобретателя. Под его домом находятся шесть подземных мастерских, уложенных высоко с токарными станками, плазменными резаками, теодолитами, 3D-принтерами, аэрозольными баллончиками, десятками катушек из проволоки и стеками научных журналов. Когда я планирую посетить, самая большая комната, которую он называет «Средняя Земля», содержит три больших газовых фонаря. Два помощника согнуты над электронными печатными платами, которые работают при пайке. Рядом находится еще одна мастерская, в основном заполненная небольшой красной лодкой под названием Jemima.
Харпер узнал об энергетическом потенциале теплового изображения при работе со схемой построения экспериментальных домов с низким энергопотреблением в 1970-х годах. Строя свои подземные мастерские, Харпер все больше интересовался зеленым строительством и другими усилиями по сокращению выбросов углекислого газа человечества.
Харпер провел ранние исследования энергоэффективности на основе тепловизионной съемки в Девоне и в Малверне. Оценка в моем собственном доме является частью экспериментального проекта экспертов по исследованиям энергоэффективности в холодных домах (Cheese) . Детище Харпера и другие, которые слышали о его работе, в том числе бывший телевизионный продюсер Майк Эндрюс и инженер-программист Джереми Берч, этот проект снизили стоимость оборудования, необходимого для проведения тепловизионных съемок. Он также основывается на исследованиях, в которых показано, что, когда вы показываете фотографии домовладельцев израсходованной энергии, выходящей из их домов, они в пять раз чаще принимают меры.
Их первый шаг состоял в том, чтобы разработать интерактивную карту Бристоля Heatview, которая адаптирует Google Street View, чтобы дать пользователям теплые изображения перед их домами и домами своих соседей. Группа адаптировала возможности камеры Харпера к более дешевой системе, включая программное обеспечение, которое они разработали сами, и камеру, которую можно обрезать на iPhone. Это привело к тому, что стоимость оборудования, необходимого для проведения тепловизионной съемки, составила около 350 фунтов стерлингов более чем за 5000 фунтов стерлингов.
«Люди находят, что понятие энергии довольно сложно визуализировать и понимать», - говорит генеральный менеджер проекта Эндрюс. (Ранее он работал над документальными документами по естественной истории и науке BBC). «Мой первоначальный инстинкт - то, что видение верят, особенно верно в этом случае, впоследствии было доказано, что оно было правильным из независимых исследований».
Пока разрабатывался проект «Сыр», психологи Плимутского университета изучали тот же вопрос. Их исследование в 2014 году показало, что домовладельцы, получившие внутренние тепловые изображения своих домов, в 4,9 раза чаще устанавливали проектную проверку в своих домах, чем те, которые были представлены только с аудитом использования энергии.
Зеленое
На первом этапе пилота сыра зимой 2015-16 годов жители Бристоля попросили нагреть свои дома за одну ночь. Во время их обследований воздух внутри них был выдуван из их передних дверей гигантским вентилятором, чтобы увеличить поток холодного воздуха через промежутки. Такие проблемы, как зазоры изоляции крыши, плохо подогнанные окна и проблемы с подогревом пола, были подчеркнуты на планшете, на который смотрели пассажиры, поскольку они сопровождали геодезиста вокруг дома. Согласно последующим вызовам, 73% жителей совершают некоторые действия в течение трех месяцев, а 94% говорят, что планируют продолжить работу.
Проект «Сыр» не был единственной попыткой побудить домохозяев к энергосберегающим изменениям. Но многие правительственные схемы не оправдали ожиданий.
В 2013 году правительство Великобритании запустило «Зеленое соглашение», в котором предлагались кредиты для изменений энергоэффективности, которые можно было бы погасить за счет счетов за электроэнергию, а фонд «Зеленые соглашения» для местных властей предложил дополнительные стимулы. Оба были пересмотрены два года спустя на фоне низкого уровня и широкой критики. Например, Бристольский городской совет должен был вмешаться, чтобы помочь людям, которые подписались на работу по повышению энергоэффективности в своих домах после того, как компания заключила контракт на поставку работы .
До сих пор волонтерский сырой пилот провел около 110 обследований за две зимы. Группа провела предварительные обсуждения с группами в других городах, заинтересованных в реализации аналогичных проектов, таких как город Ванкувер .
«В течение пяти лет я надеюсь, что у нас будет 10-20 городов, которые проводят внутренние тепловые съемки», - говорит Харпер. «В течение десятилетия, если мы сделаем это правильно, мы можем оказать существенное влияние на энергоэффективность».
Это, безусловно, влияет на меня. Как и недостающая половица, в обзоре моего дома были обнаружены плохо облегающие створки, вытяжной вентилятор, неэффективные лампочки, зазоры вокруг трубопроводов и кабелей, а также отверстия в изоляции крыши. Несколько недель спустя я получил звонок от координатора сыра, спрашивая, сделал ли я что-нибудь, чтобы уменьшить потребление энергии.
Я признаю, что многие из заданий все еще находятся в списке дел, но мы заполнили некоторые промежутки на половицах и решили заложить имитацию пластиковой черепицы в зале, а не голые половицы. Электрический счетчик Харпер, оставленный позади, показывающий стоимость использования электричества в реальном времени, заставил меня отключить ненужные огни. И я заменил экологически чистую половицу.
«Лекция людям сверху, что они должны делать, чтобы спасти планету, не сработает», - говорит Харпер. «Вы должны воспитывать людей на уровне сообщества, чтобы снизить свои издержки и улучшить их комфорт, так что мышление об энергетике становится второй натурой. В результате вы получаете просвещенных людей со значительно уменьшенными следами углерода ».