建筑科学夏令营是上周举行的。这意味着我和500个最亲密的朋友在马萨诸塞州，熬夜到很晚，把建筑科学说得乱七八糟，还参加了一些建筑科学领域领导人的精彩演讲。

我从今年的夏令营中获得的最大收获是马蒂·休斯顿的“高质量的毛茸茸的手”，罗伯特·宾的三只小猪，还有黑色的脚趾甲。第一个是一个引人注目的形象，第二个是本文的主题，第三个可能会在几天内消失。(对不起。如果这让你感到恶心，你应该庆幸我没有告诉你我是如何缓解压力的。)

定制和复杂性猪

Robert Bean提到的三只小猪分别是燃烧、定制和复杂性。我把燃烧留到最后，因为这是他最复杂的论点，包括一个你可能不熟悉的术语。自定义和复杂性是相似的，但是相互独立。定制的建筑可以是简单的，复杂的建筑可以是标准化的。然而，定制化和复杂性最终都让可持续性成为一个更难实现的目标。

Bean说，定制是标准化的对立面。例如，如果一个机械承包商在他40年的职业生涯中为每一栋房子提供定制的供暖和空调系统，他可能会给服务承包商留下很多小噩梦，因为他们必须在以后进入系统并解决问题。Bean是这样描述的:

你可以找一个承包商，把一个装满零件的盒子扔在他面前，他会用自己的创造力在自己的脑海里解释这些零件组装起来应该是什么样子。所以如果你回到20年前，承包商A在那个工地上按照承包商A的方式来做。在今天，他已经这样做了20年，其他数百万的承包商也是这样做的，这意味着你不可能走进一个机械房间，找到相同的系统。几乎不可能进入任何一个机械室，如果它是水循环的，并找到任何标准化的方法。

如果你继续这个过程到未来——5年、10年、20年……在40年的时间里，你会有这种机械系统的大杂烩，而消费者对这是什么一无所知。如果你是一个承包商，接到了维修这个系统的电话，你从哪里开始呢?所有这一切的罪恶是，做定制的人，当他退休时，他离开了这个系统，他不在乎。他退休了。为他做定制工作的人，他们一辈子都拥有它。

同样，复杂性也会给最终用户带来问题。我以为他要讲的是在一个复杂的设计中得到一个好的建筑围护结构或机械系统是多么困难。然而，与业内大多数人相比，罗伯特·宾(Robert Bean)更关注居住、工作或占用建筑物的人，所以他看到了复杂的问题一直到居住者。这对所有在建筑上工作的人来说当然很重要，但就像Bean在谈到家中操作系统时所说的那样，“如果它太复杂了，消费者必须真正了解设计师的专业，他们就不会使用它。”

燃烧猪

好了，现在我们来解决最难的问题。你可能会想，他说我们必须摆脱燃烧，因为空气污染或主要来自化石燃料。如果是这样，那你就错了。他的论点是效率，但不是能源效率。他介绍了一个没有多少人听说过的量——(火用)他说，在分析我们如何使用能源时，火用效率比能源效率更重要。

我得承认我不是很懂火用。我以前看过有人提到过它，但从来没有进去看看它到底是怎么回事。不过，自从上周看了他的报告后，我又读了更多关于它的资料，还花了一个小时和罗伯特通电话，试图弄清楚它的情况。

稍微讲一下热量和效率

要讨论火用很难不涉及到热力学，但我会尽量保持在3000米的水平。(这对你们平民来说是1万英尺。)首先,(火用)通常定义为将热量从温度较高的热源转移到温度较低的热源所能获得的最大有用功(能量)。

例如，你可以燃烧像煤这样的燃料来产生高温，将化学物质转化为热能。然后你可以利用热量制造高压蒸汽，将热能转化为机械能，可以用来转动涡轮机发电。当能量通过系统时，它做功，温度下降。真正的发电厂并不能从能源中提取出最大的有用功，因为实际系统的效率总是低于理想系统。

当然，这让我们想到萨迪卡诺以及热机的最大理论效率。卡诺提出了能源效率的上限，现在称为卡诺效率。理论上的效率只取决于源和汇的温度。(为了记录，它被计算为1 - [T]_C/ T_H]，其中T_C汇温和T是多少_H为源温度。)源汇温差越大，理论效率越高。

当你用卡诺效率乘以可用热量时，你就会得到在这两个温度下所能得到的最大有用功。回到本节的第一段，你会发现这正是我们定义的火用。

豆的

在他的演讲中(你可以从BSC网站下载)， Bean展示了不同温度下不同燃料的火用效率计算。例如，天然气燃烧的火用效率为6.1%(幻灯片172)，而使用太阳能热能的火用效率为20.1%(幻灯片174)。这些都是基于源能源的温度:天然气为3400华氏度，太阳能为220华氏度。

根据这些计算，比恩表示，我们应该选择温度较低的燃料。他的说法是，在3400华氏度的温度下产生热量是没有意义的，因为我们试图用100华氏度左右的液体来加热我们的家。如果我们使用温度接近100华氏度的热源，我们的工作火用效率就会高得多。

比恩说，使用燃烧来为我们的房子供暖就像用锄头在后院做园艺一样。这就像用大锤敲钉子一样。就像用Turbo-Thermo-Encabulator马克斯收获牙线!(好吧，最后一条他并没有说。)

我对比恩的看法是，燃料的温度是你需要关注的主要因素，因为它决定着火用。他认为，与其使用高温能源，不如把燃烧留在工业过程中，让较低温度的“废热”过滤下来，用于空间供暖等低级用途。

我对火用分析的困难

我绝不是参加夏令营最聪明的人。事实上，在研究生院时，我的成绩是班里的后一半，通常必须努力学习才能理解更抽象的概念。如果我是理查德·费曼或者一个丽丝Meitner在美国，火用的深度缓解对我来说可能是显而易见的。但我没有，他们也没有，所以我还坐在这里，在罗伯特做了报告近一周后，试图弄清楚这一切。

当我和罗伯特谈到这件事时，我和他反复讨论的一件事是他利用温度来得出结论。上面的轨迹锄和泥铲的对比是因为这两种工具的能力有很大的不同。但是温度不是能量。一根在1400华氏度下燃烧的火柴，其可用于加热的能量要比100华氏度下1万加仑的水箱少得多。

我对罗伯特说，谁在乎煤气炉在高温下燃烧如果这是一个冷凝炉你提取了96%的btu并用它们来加热大楼?在和他打了一个小时的电话后，我所能得出的最好结论是，当你在观察一栋建筑时，火用分析并不能真正帮到你。它的最佳用途是决定如何大规模地使用能源。

在比恩看来，高温燃料的最佳用途是用于工业用途。然后，您可以使用中等温度的“废热”来处理不能使用较低温度的过程。只有在链条的底部，你才会用剩下的东西来为建筑物供暖。

现在我的思绪在游荡熵还有空调和电力的分配。我在想热力学势，统计力学，还有大卫·古德斯坦的话

路德维希·玻尔兹曼一生的大部分时间都在研究统计力学，他于1906年自杀身亡。承接这项工作的保罗·埃伦费斯特也于1933年去世。现在轮到我们学习统计力学了。也许谨慎对待这个问题是明智的。

我的脑子在疼，我的自尊在下降。但至少我能读懂马克·罗森鲍姆在夏令营最后一天穿的衬衫!

你能吗?(提示:这是他的母校。)

Allison贝尔斯迪凯特，格鲁吉亚，是一个演讲者，作家，能源顾问，resnet认证培训师，和作者能源先锋博客．看看他的深度课程，掌握建筑科学并在推特上关注他@EnergyVanguard．