房屋是我們生活中的必需品,但你們知道自己所居住的房子藏了哪些充滿智慧的設(shè)計嗎?走,一起去看看。
1高樓供水系統(tǒng)
現(xiàn)代建筑里,自來水是生活中必不可少的。高層建筑就要用水泵把水送到高處的各個樓層去。根據(jù)能量守恒定律,水到達(dá)的樓層越高,所需要的電能就越多(通過離心水泵轉(zhuǎn)化為水的動能),不同的樓層所需的動能也不一樣。
對摩天大樓而言,供水存在一個大問題:要把水送到頂層,所需的動能就必然很大;但對于較低的樓層來說,這么大的動能,就意味著水龍頭里噴出的流水會過分強(qiáng)勁,給使用者帶來極大的困擾,也會白白浪費很多能源。因此,現(xiàn)代高樓中,普遍采用了分區(qū)供水的原理。
2自動噴淋系統(tǒng)
正所謂水火無情,一旦高樓里發(fā)生火災(zāi),后果往往非??膳拢粌H會毀掉很多人的家園,還會帶來嚴(yán)重的傷亡。而在火災(zāi)剛剛發(fā)生時,及時發(fā)現(xiàn)、及時滅火,就能大大降低損失。為此建筑物常用的設(shè)施,就是無需人工啟動的消防噴淋頭。消防噴淋頭開始工作后,也會觸發(fā)火警警報,提醒監(jiān)控人員趕緊救火,降低損失。
3高樓的外墻保溫系統(tǒng)
為了追求舒適的環(huán)境,人類在居住的房間中,往往會通過空調(diào)、地暖等設(shè)備調(diào)節(jié)室溫,實現(xiàn)冬暖夏涼的效果。然而,屋內(nèi)和屋外的空氣形成了溫度差,會出現(xiàn)熱傳導(dǎo),直到兩者溫度相同。這樣一來,不僅讓屋里的人感覺不舒服,也會增大空調(diào)、地暖的能量消耗。為此,我們需要把房子“包起來”,就像人類穿羽絨服一樣,給樓房的外部裹上隔熱層。
4防盜報警器(感應(yīng)人員進(jìn)入場所)
房子不僅要住得舒服,也要住得安全。當(dāng)你睡覺的時候,肯定不希望有小偷進(jìn)屋吧。因此,很多現(xiàn)代化的建筑中,都安裝有各種防盜報警器。
從原理上來說,防盜報警器有幾種類型:
紅外線報警器 人類的體溫大約是37.5℃,會向四周源源不斷地散發(fā)出紅外線。被動式報警器能夠接收到這些紅外線,從而識別出有人進(jìn)入監(jiān)控范圍。主動式紅外報警器則是主動地發(fā)射出紅外線,碰到物體后反射回來,如果反射回來的時間有變化,則說明該物體正在移動。
紅外對照報警器 發(fā)射器發(fā)出一束紅外線,正好照在對面的接收器上,此刻,根據(jù)光電效應(yīng)會產(chǎn)生光子,進(jìn)而接收器中產(chǎn)生電壓,視為安全狀態(tài)。一旦有人阻擋了這條紅外線(比如翻越過柵欄),紅外線就不能再照射到接收器上,電壓瞬間消失。感應(yīng)裝置隨之動作,發(fā)出警報。這種對照式報警器通常被安裝在小區(qū)圍墻的頂端。
微波式報警器 報警器發(fā)出特定頻率的微波,如果波遇到了固定物體,則反射回來的波的頻率不變;如果波遇到了移動中的物體,根據(jù)多普勒效應(yīng),反射回來的波的頻率就會發(fā)生改變,從而被系統(tǒng)識別、發(fā)出警報。
還有一類報警器,是和監(jiān)控探頭配合使用的:沒有人走過時,監(jiān)控畫面是長時間不變的;一旦有人或物在監(jiān)控范圍內(nèi)移動,畫面必然會發(fā)生變化,比如某個角落多了一個深色的影子,監(jiān)控程序就會通過算法,發(fā)現(xiàn)這種變化,及時提醒監(jiān)控人員確認(rèn),或直接發(fā)出警報。
樓房的隔熱層通常是依次安裝在建筑的外墻上的幾層材料:聚合物砂漿、玻璃纖維網(wǎng)格布、阻燃型泡沫板、水泥砂漿。這些物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)很低,能夠有效延緩室內(nèi)、室外的熱量傳導(dǎo)。
自動噴淋系統(tǒng)中的噴淋頭使用了熱脹冷縮原理:在紅色的玻璃管中,密封有少量煤油等液體。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,火焰燃燒的熱量輻射到噴淋頭上;玻璃管中的液體受熱,卻沒有膨脹的空間,管內(nèi)壓強(qiáng)陡然增大,隨即撐破玻璃管。玻璃管炸裂后掉落,原本被玻璃管壓住的彈片隨之伸出,從而打開閥門、接通管路,消防用水隨即自動噴出,像大雨一樣灑在火苗上。
分區(qū)供水,就是把鄰近的幾層樓分為一組,各組各用一臺水泵,根據(jù)所需到達(dá)樓層的高度,分別給予不同的動能。這樣,各樓層的居民都可以順利用水了,也比較節(jié)能。
當(dāng)報警器開始工作時,一旦有人進(jìn)入它監(jiān)控的范圍,它就會迅速觸發(fā)警報。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2024年11期