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你家房子有哪些厉害设计?

2024-12-08馒头老妖

课堂内外·初中版(科学少年) 2024年11期

房屋是我们生活中的必需品,但你们知道自己所居住的房子藏了哪些充满智慧的设计吗?走,一起去看看。

1高楼供水系统

现代建筑里,自来水是生活中必不可少的。高层建筑就要用水泵把水送到高处的各个楼层去。根据能量守恒定律,水到达的楼层越高,所需要的电能就越多(通过离心水泵转化为水的动能),不同的楼层所需的动能也不一样。

对摩天大楼而言,供水存在一个大问题:要把水送到顶层,所需的动能就必然很大;但对于较低的楼层来说,这么大的动能,就意味着水龙头里喷出的流水会过分强劲,给使用者带来极大的困扰,也会白白浪费很多能源。因此,现代高楼中,普遍采用了分区供水的原理。

2自动喷淋系统

正所谓水火无情,一旦高楼里发生火灾,后果往往非常可怕,不仅会毁掉很多人的家园,还会带来严重的伤亡。而在火灾刚刚发生时,及时发现、及时灭火,就能大大降低损失。为此建筑物常用的设施,就是无需人工启动的消防喷淋头。消防喷淋头开始工作后,也会触发火警警报,提醒监控人员赶紧救火,降低损失。

3高楼的外墙保温系统

为了追求舒适的环境,人类在居住的房间中,往往会通过空调、地暖等设备调节室温,实现冬暖夏凉的效果。然而,屋内和屋外的空气形成了温度差,会出现热传导,直到两者温度相同。这样一来,不仅让屋里的人感觉不舒服,也会增大空调、地暖的能量消耗。为此,我们需要把房子“包起来”,就像人类穿羽绒服一样,给楼房的外部裹上隔热层。

4防盗报警器(感应人员进入场所)

房子不仅要住得舒服,也要住得安全。当你睡觉的时候,肯定不希望有小偷进屋吧。因此,很多现代化的建筑中,都安装有各种防盗报警器。

从原理上来说,防盗报警器有几种类型:

红外线报警器 人类的体温大约是37.5℃,会向四周源源不断地散发出红外线。被动式报警器能够接收到这些红外线,从而识别出有人进入监控范围。主动式红外报警器则是主动地发射出红外线,碰到物体后反射回来,如果反射回来的时间有变化,则说明该物体正在移动。

红外对照报警器 发射器发出一束红外线,正好照在对面的接收器上,此刻,根据光电效应会产生光子,进而接收器中产生电压,视为安全状态。一旦有人阻挡了这条红外线(比如翻越过栅栏),红外线就不能再照射到接收器上,电压瞬间消失。感应装置随之动作,发出警报。这种对照式报警器通常被安装在小区围墙的顶端。

微波式报警器 报警器发出特定频率的微波,如果波遇到了固定物体,则反射回来的波的频率不变;如果波遇到了移动中的物体,根据多普勒效应,反射回来的波的频率就会发生改变,从而被系统识别、发出警报。

还有一类报警器,是和监控探头配合使用的:没有人走过时,监控画面是长时间不变的;一旦有人或物在监控范围内移动,画面必然会发生变化,比如某个角落多了一个深色的影子,监控程序就会通过算法,发现这种变化,及时提醒监控人员确认,或直接发出警报。

楼房的隔热层通常是依次安装在建筑的外墙上的几层材料:聚合物砂浆、玻璃纤维网格布、阻燃型泡沫板、水泥砂浆。这些物质的导热系数很低,能够有效延缓室内、室外的热量传导。

自动喷淋系统中的喷淋头使用了热胀冷缩原理:在红色的玻璃管中,密封有少量煤油等液体。当火灾发生时,火焰燃烧的热量辐射到喷淋头上;玻璃管中的液体受热,却没有膨胀的空间,管内压强陡然增大,随即撑破玻璃管。玻璃管炸裂后掉落,原本被玻璃管压住的弹片随之伸出,从而打开阀门、接通管路,消防用水随即自动喷出,像大雨一样洒在火苗上。

分区供水,就是把邻近的几层楼分为一组,各组各用一台水泵,根据所需到达楼层的高度,分别给予不同的动能。这样,各楼层的居民都可以顺利用水了,也比较节能。

当报警器开始工作时,一旦有人进入它监控的范围,它就会迅速触发警报。