让我们看一下科学。人体的普通人体发出100瓦热量在休息。锻炼时,热量很容易超越1,000瓦:可以在六分钟内煮一升水的能量。为了进行比较,标准(3千瓦)的家水壶需要超过两分钟的时间来加热一升水。
那能量从何而来?主要是食物。身体的内部代谢使用消化产物(例如碳水化合物和脂肪酸)产生驱动肌肉收缩的能量。然而,约70%至95%产生的能量被释放为热量。这表明人体从食物中产生机械能的效率不是很有效:实际上,它的效率略低于汽油发动机。
通过对流,红外辐射和出汗,使用蒸发冷却皮肤。这解释了为什么非常又热又潮湿条件,您不舒服 - 您的汗水不会像饱和空气那样轻松地蒸发。
使用红外摄像机,我们可以看到这种热量从身体向周围的环境移动时。这些摄像机描绘了颜色较轻的热量区域(在哪里损失了更多的热量),凉爽的区域较暗,向我们展示了大多数热量在哪里浪费的地方。
如果这些人身体活跃(例如,跳舞),他们可以在24小时内产生150 kW的热量,即3600 kWh。英国的普通家庭消耗大约1,000 kWh每月气体。由于平均国内气锅炉的产量约为30 kW,因此只有500名舞者可以产生五个气锅炉的能量。当人们在室内聚集时,这种热量开始积累。想象一个拥有500人容量的剧院。假设每个人都产生100瓦的热能,这意味着总体上会发出50 kW的热量:相当于25至30平均的厨房水壶不断开水。
下一个问题是如何最好地使用这种人类的热量来加热建筑物。通常,建筑物使用通风或空调系统来降低温度并提高空气质量。然后,这种提取的热量会浪费在外部环境中,从而浪费能量。相反,可以通过机械热交换器- 将热量从一个区域转移到另一个区域的驱动器,并用来在附近的建筑物中加热传入的空气。
一个更灵活的选择是使用热泵这有点像反向空调系统,这些系统将加热而不是输出。该热量也可以存储以供以后使用,例如在水缸或改良的砖中。这样的技术已经在数据中心,需要提取计算机网络发出的大量热量以避免系统故障。
热能行动
在世界某些地区,身体加热系统的概念已经成为现实。在瑞典,功夫斯德哥尔摩中央地铁站上方的办公大楼已经部分加热通过日常旅行者的体热,将其供暖需求降低了5%至10%。热泵从车站提取热量,该热泵存储在水中,用于加热上面的办公室。
同时,在明尼苏达州的美国购物中心,来自阳光的能量和超过4000万游客的热量更换暖气。和体温系统,目前正在安装在苏格兰格拉斯哥的一家夜总会和艺术中心,使用热泵捕获俱乐部的热能并将其存储在地下钻孔这将为建筑物提供热水和热水。
我研究了加热系统诺丁汉剧院,礼堂的容量为750人。我们发现,随着剧院内部观众人数的增加,温度也会增加,这意味着可以在夜晚散布着人群的夜间降低中心供暖。使用此原则,我们可以开发”智能建筑”能够根据房间中的人数和预期的温度升高来调整加热。这种简单的解决方案可用于许多类型的建筑物,即使没有安装热泵的建筑物也可以使用。与最近的徒步旅行能源价格和全球努力达到净零碳排放,这样的系统可以通过利用浪费的热量来填补繁忙的公共空间,从而提供一种简单而革命性的方法来减少化石燃料的使用和降低能源费用。