德文斯市位于美国加利福尼亚州的都会萨克拉门托西南八公里的地方，现已作为美国未来城市建设的样板。

几年以前，德文斯仅是一座设有大学（加利福尼亚大学德文斯分校）的小城市，近年来尽管城市人口在不断地增长，但能源消费量却在不断地下降，以“省能源城市”闻名美国。

城市中的一半人口居住在太阳之家

太阳房是省能源城市德文斯的象征。在人口只有三万的德文斯市，太阳房建筑多达750栋，而且这座大学城市中大部分公寓也都是太阳房，可以说，该市百分之五十的人口受到了充裕且取之不竭的太阳能的恩惠。

—进街道，形状千奇百怪的太阳房就会映入您的眼帘：潜入地下的二层建筑、圆形建筑、长方形公寓、用玻璃建成的银行、用土堆起来的平房……

就太阳房而言，由于积极地采集太阳能，因而能够最大限度地利用太阳能。人们设计了装有各种装置的活动式太阳能采集系统和舒适家庭生活的固定式太阳能采集系统。

固定式太阳能采集系统有三大要点即：（1）窗户设计在何处，窗户需多大；（2）如何保持热能；（3）绝热材料的利用。但是，在建筑物的向阳面安装大型窗户，用保温性能好的砖和水泥敷设地板，建造贮存太阳能的储热墙，设置防止热扩散的双层窗，设计能使热量移动的天花板等，如果是新造的建筑物还划得来，但要改建已经竣工的建筑物却要耗费大量金钱，很不上算。

绝热材料的诞生解决了这一问题。干脆地说，绝热材料是固定式太阳能采集系统的中坚。夏天可以阻止外界暑热侵入室内使室内保持凉爽；冬天可以使太阳能不向室外散发保持室内温暖，绝热材料真可以说是太阳房的精髓。

绝热材料有石纤维，纤维素硬纸板，聚苯乙烯泡沫塑料等等。使用这些绝热材料时操作简便，工作量不大，安装在房顶的天花板上最为合适。室内热量最容易从天花板散发出去，根据测算，在美国一般的房屋中大约有30%的热量通过屋顶向外散发。室内的暖空气慢慢地积聚在屋顶周围不断地向外扩散，红外线可以测得热量向外界散发的情况。但当屋顶天花板上敷设了绝热材料之后，就会中止热量的散发。当然，如果将绝热材料设置在和外界接触的墙壁和地板上，绝热效果无疑会进一步增加。

绝热材料取代空调

萨克拉门托一带是典型的内陆性气候，夏季白天气温常常超过35°C，太阳一落山气温就急骤下降到18°C，这是人们活动的最佳气温。盛夏七月德文斯的最高气温平均为36°C，最低气温为15°C，一天中的温差竟高达21°C！

夏天，屋檐和窗帘挡住了由南窗进入室内的阳光，当强烈的阳光照射在屋顶上时，天花板上的绝热材料就会将这一热量隔绝不使渗入室内；夜间与此相反，打开南窗，外界凉爽的空气徐徐进入室内，水泥地板将冷气吸收储藏，到白天放出冷气，降低室内气温，起到了空调的效果。

在最高气温15°C，最低气温3°C的冬天，移开南窗的窗帘，使阳光射到室内。提高室内气温。冬天由于太阳角度倾斜，阳光直达室内，太阳能被地板和墙壁吸收。太阳落山后即合上窗帘，防止室内热量向外散发。储存了热能的水泥地板和墙壁缓慢地辐射热能，由于绝热材料隔绝了与外界的联系，夜间室内异常暖和。

消耗在空间增温的热能占家庭总能量消费的27%。这个数据是全美的牢均值，在内华达和亚利桑那州寒暑变化剧烈的内陆，消耗在这一方面的能源将超过40%。其中绝热材料发挥了巨大的作用，否则能量消耗远远不止上面的数字。

利用聚光板采热的热水循环保温方式

在利用聚光板的活动式太阳能采集系统中，有热水循环和暖气循环两种方式。在气温降到冰点以下的美国东部和北部，由于冰冻常常会损坏暖房设备，故利用暖气循环方式。德文斯没有这种讳忌，多数采用热水循环方式。

热水循环方式是将安置在南向屋顶上的聚光板采集到的热能变换成熟水以后用水泵将热水输入储热箱，将储热箱底层的冷水输送到聚光板采热部位，经过这样反复地循环，储热箱中水的温度不断上升，日落以后水循环也随之停止，储热箱中的热水通过安置在室内的管子达到提高室内温度的目的。

在宾客居住的公寓里，地板下面也设置了热水管，暖气由下向上散发，使人感到十分舒适。在通往楼上的楼梯上面的天花板上装有直径1米左右的风扇，风扇向楼梯下方送来的热风形成了空气环流，使走廊里面也充满了春意。

喷水器（沐浴用）和厨房所需的热水都是由太阳能采集系统提供的。即使是隆冬季节，水温也可达到40°C，故人们常常在热水中掺入一些冷水以后再用。太阳能采集系统提供的热水可解决家庭用水的70%。

暖气循环方式是利用大量碎石块堆成的储热箱储热，并使暖气循环流动达到室内增温的目的。据测试表明，石块保持热能的效果特别好，即使连续降雨2~3天，石块仍然能发挥保持热能的功效。石块的大小无统一规定，但直径为2~3厘米的小石块的持热功能最佳。

在暑夏季节，聚光板又发挥了冷房的作用。当夜间气温降到15°C左右时启动水泵，不断循环运动的水缓慢地冷却，储存在储热箱内（此时储热箱作保温箱用）。当白天气温直线上升时，冷却水从箱内流出，在室内的管子里循环，保持室内凉爽。与冬天截然相反，可利用聚光板生产的热水推动冷房的冷冻机，同时兼得冷气和热水。

太阳房的利与弊

结构完整的太阳房也有弊病，就是房间太窄小。美国幅员辽阔，建造的正规房屋十分宽敞，但太阳房不得不建成“盒式”房屋——为了有效地保持室内温度必须消去多余的空间。

习惯于宽敞舒适房间的美国人极不适应窄小的太阳房但对于大学生人数占城市人口三分之一的德文斯来说，这一矛盾并不突出，太阳房作为大学生的宿舍是十分合适的。

德文斯市主要交通工具是自行车，平均每人拥有自行车1.7辆。每辆机动车全年平均汽油消费量不到300美加仑（合1135升），还不到全美机动车消费量745美加仑的一半。

广泛利用晴天无雨的“资源”

加利福尼亚州能源委员会委员长巴拉宁深有感慨地说：“我们把德文斯市看作为加利福尼亚发展的目标。”并说：“目前，加利福尼亚州20~30岁的年轻人已超过360万人，这些青年急需住宅。如果在每年建设的10万套住宅中都采用太阳能采集系统，无疑对避免能源危机的发生作出重大的贡献。”

位于旧金山市中心的全美最大的PG&E电力公司的情报室主任米拉也预感到严重的电力危机，他指出：1978年有14万户居民的住宅进行了PG&E公司承包的改建工作，室内设置了绝热材料，由此可节省电力2200万千瓦/时，节省煤气3100万BTU（约合780万千卡热量）。

加利福尼亚是一个受到太阳优惠的州。素有美国“火炉”之称的南部加利福尼亚即使在冬天雨季，下雨时间也不会超过一个星期，晴空烈日造就了理想的太阳能，可充分广泛地利用它为人们服务。广泛地利用这一资源的太阳房目前已从德文斯这样的小城镇推广到加利福尼亚州各地，甚至已向全美发展，由点到面迅速地在美国普及开了。

〔《科学朝日》，1981年5月号〕